IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

К началу третьего тысячелетия производство текстиля, в том числе технического, является одной из основных составляющих экономики развитых стран. Современный текстиль, благодаря широкой гамме свойств, зависящий от природы сырья, способа производства и структуры находит применение в различных отраслях промышленности (от медицины до аэрокосмической техники).

Производители текстиля ориентированы преимущественно на использовании химических волокон благодаря их более высоким физико-механическим и эстетическим свойствам. Однако отрицательным свойством большинства синтетических волокон является, низкое значение поверхностной энергии. В то время как состав и структура поверхности оказывает влияние на многие свойства текстильных материалов: фрикционные, атравматические, антисептические, антибактериальные, электрофизические и т.д. Например, в зависимости от морфологии надмолекулярной структуры и топологии поверхности разрывная нагрузка вискозного кордного волокна изменятся в полтора раза, прочность полипропиленовой нити увеличивается от 60 до 115 гс/текс, а относительное удлинение достигает 25%, в зависимости от состояния поверхности текстильных полипропиленовых хирургических нитей уменьшается величина «пилящего» эффекта [1,2].

Для улучшения функциональных и потребительских свойств химических волокон, а также для формирования волокон с новым комплексом свойств используются различные методы их поверхностной модификации. Плазменная модификация является одним из наиболее простых и перспективных путей, который позволяет получать материалы с широким спектром заданных функциональных свойств.

На основе низкотемпературной плазмы высокочастотного емкостного разряда, которая характеризуется высокой «чистотой» протекании процесса в вакууме, возможна реализация комплексных процессов модификации поверхности материалов и изделий. Например, проводить глубокую очистку и активацию поверхности с удалением дефектных слоев, полировку, упрочнение, наносить и модифицировать тонкопленочные и многослойные покрытия, улучшить технологические и потребительские свойства тканей и волокон, позволяет изменять отдельные свойства нанослоев, оставляя исходные свойства без изменения.

Результаты исследований, проводимые в Казанском национальном исследовательском технологическом университете (КНИТУ), показывают, что высокочастотная емкостная (ВЧЕ) плазма пониженного давления позволяет проводить обработку материалов различной физической природы и структуры: полупроводниковые, диэлектрические, проводящие материалы и сплавы, тонкие пленки и порошковые материалы, а также текстильные материалы [3-6]. При энергии ионов разряда до 100 эВ ионный поток фокусируется на микронеровностях поверхности материала, в результате чего характер плазменной обработки является избирательным [7].

В данном сообщении рассмотрена возможность расширения функциональных свойств полимерных материалов - проведены исследования влияния ВЧЕ плазмы на свойства текстильных мультифиламентных непрерывных волокон и блочного полимера на основе сверхвысокомолекурного полиэтилена (СВМПЭ). Сверхвысокомолекулярный полиэтилен является одним из перспективных материалов большого спектра применения, в частности, широко применяется в органопластиках благодаря широкому комплексу уникальных свойств. Модификация свойств материалов в ВЧЕ разряде обладает рядом преимуществ:

- благодаря низкотемпературному воздействию удается избежать деформации синтетических нитей в процессе обработки;

- не изменять объемные характеристики материала;

- обеспечить высокую производительность процесса, при сравнительно небольшой трудоемкости и продолжительности процесса;

- устойчивость получаемых эффектов при относительно низком значении используемых мощностей разряда [6].

Исследования проводились на лабораторной ВЧЕ плазменной установке, состоящей из стандартных блоков и элементов, а именно, генератора, ВЧ индуктора и ВЧ электродов, вакуумную систему, систему подачи плазмообразующего газа (аргон/воздух) и диагностической аппаратуры. При этом расход плазмообразующего газа составлял в данном исследовании 0,04 г/с, а остаточное давление - 26,6 Па.

На основании полученных экспериментальных данных представлено уравнение регрессии второго порядка, описывающее соотношение между капиллярностью (Н) мультифиламентных непрерывных волокон в исходном состоянии и режимами обработки (J, U) в плазмообразующей среде – аргон/воздух:

Н = 2,18 + 174,52 J + 30,32 U – 146,94 J² – 3,27 U² – 3,12 JU

Проведены также исследования капиллярности крученых непрерывных мультифиламентных волокон с величиной крутки от 40 до 180 кр/м.

Экспериментально полученные данные свидетельствуют, что при модификации предварительно крученых волокон максимальная величина капиллярного подъема деионизованной воды возрастает в среднем на 49,1% при величине крутки, равной 120кр/м.

Отличительными особенностями исследуемого пластика на основе СВМПЭ является его низкое значение поверхностей энергии (угол смачивания  составляет 105,5^о). При плазменном модифицировании поверхности блочных образцов СВМПЭ значение краевого угла смачивания  уменьшилось до величины 70,5 ^о, т.е. поверхность пластика приобрела гидрофильные свойства.

Таким образом результаты экспериментальных исследований свидетельствуют, что плазменная модификация в ВЧЕ разряде при оптимальном режиме разряда позволяет модифицировать как волокнистые, так и блочные полимерные материалы на основе СВМПЭ, значительно увеличивая их гидрофильную способность.

Литература

1. Роговин З. А. Основа химии и технологии химических волокон. М.: Химия, Т.2, 1974. – 344 с.

2. Гришанова И. А., Мигачева О. С. Исследование состояния плазменно – обработанной поверхности полиолефиновой мононити / II Международная научно-практическая конференция «Модели инновационного развития текстильной и легкой промышленности на базе интеграции университетской науки и индустрии. Образование – наука - производство» Сб. статей. 03.2016 г.; М-во образ. и науки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2016. – С. 262 – 265.

3. Гарифуллин А. Р., Абдуллин И. Ш., Корнеева Н. В., Кудинов В. В., Скидченко Е. А. Исследование адгезионных свойств гибридных волокон после плазменной обработки / Вестник Казан. технол. ун-та. – 2015, Т. 18, № 12. – С. 64 – 66

4. Гарифуллин А. Р., Абдуллин И. Ш. Исследование влияния низкотемпературной плазменной обработки на капиллярные свойства базальтового волокна / Вестник Казан. технол. ун-та. – 2015, Т. 18, № 12. – С. 69 – 70.

5. Гришанова И. А., Мигачева О. С. Низкотемпературная плазменная обработка полипропиленовых мононитей / Всероссийская (с межд. участием) конф. «Физика низкотемпературной плазмы» ФНТП – 2014: сборник материалов: в 2 т. Т2; М-во образ. и науки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань: Изд-во КНИТУ, 2014. – С. 291

6. Гришанова И. А., Мигачева О. С. Оптимизация технологических параметров процесса модификации в низкотемпературном газовом разряде поверхности полипропиленовой мононити / Вестник Казан. технол. ун-та. – 2014, Т. 17, № 19. – С. 83-85

7. Абдуллин И. Ш. Физические основы управления свойствами поверхностных слоев неорганических материалов при воздействии высокочастотного разряда пониженного давления / Всероссийская (с межд. участием) конф. «Физика низкотемпературной плазмы» ФНТП – 2014: сборник материалов: в 2 т. Т1; М-во образ. и науки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань: Изд-во КНИТУ, 2014. – С. 4-7

Регистрационная форма

ФИО	Гришанова Ирина Александровна (к.т.н., доцент)	Вакилова Айсылу Илгизовна
Учреждение, факультет, курс	Казанский национальный исследовательский технологический университет, кафедра Моды и технологий	Казанский национальный исследовательский технологический университет, фак. Технология легкой промышленности, моды, дизайна, магистр 2 курс
Адрес	420138, г. Казань, ул. Сыртлановой 15-74	420139, г. Казань, ул. Ю. Фучика 50-70
E-mail	[email protected]	[email protected]
Название доклада	Управление свойствами поверхностных слоев текстильных материалов	Управление свойствами поверхностных слоев текстильных материалов
Секция	Технические науки	Технические науки
Орг. взнос	200 р, счет: 40702810956000004029 Саратовское отделение № 8622 ПАО Сбербанк дата оплаты: 23.12.2016, 13:18

 

Код для цитирования: Скопировать