CC BY
36
УДК 687.023:678.7
Р. Г. Ибрагимов, Э. Ф. Вознесенский, Е. С. Нефедьев, О. В. Вишневская
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛАЗМОМОДИФИЦИРОВАННЫХ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ С МЕМБРАННЫМ ПОКРЫТИЕМ МЕТОДОМ ИК-СПЕКТРОСКОПИИ
Ключевые слова: плазма, модификация, полиуретановое мембранное покрытие, ИК-спектроскопия.
В работе исследовано воздействие ВЧЕ плазмы пониженного давления на полиуретановое мембранное покрытие с помощью ИК-спектроскопии. Анализ показал, что в образце, обработанном в ВЧЕ плазме пониженного давления в среде аргон - азота, наблюдается более интенсивные по сравнению с ИК-спектром контрольного образца полосы поглощения в области 2858 - 2324 см'1 соответствующие валентным колебаниям СН-, СН2 - групп. В среде воздуха ИК-спектры практически идентичны.
Keywords: plasma, modification, polyurethane membrane coating, IR-spectroscopy.
The effect of RFE plasma low-pressure on a polyurethane membrane coating by IR-spectroscopy was investigated. The analysis showed that in a sample treated in RFE plasma low-pressure in argon-nitrogen medium, an absorption band in the region of 2858-2344 cm'1 corresponding to the stretching vibrations of CH- and CH2- groups is more intense than the IR-spectrum of the control sample. In the air environment, IR- spectrum are almost identical.
Исследования в области модификации текстильных мембранных материалов является достаточно актуальными в условиях динамично развивающегося рынка текстильной
промышленности. Сегодня уже ни для кого не секрет, что отечественные производители находятся в постоянном поиске аналогов и функцианализации традиционных методов модификации текстильных материалов. Одним из самых перспективных и популярных методов модификации является плазменная обработка. Исследования многих авторов [1-8] на протяжении более десяти лет доказывают, что плазменная модификация является экологичным, эффективным, щадящим методом модификации, по сравнению с традиционными методами (химический, радиационный).
Прикладные исследования плазменной модификации текстильных материалов с мембранным покрытием являются актуальной задачей, в связи с низкой конкуреноспособностью текстильных мембранных материалов,
производимых на отечественном рынке [9].
В предшествующих работах исследована модификация текстильных материалов с мембранным покрытием с целью регулирования комплекса свойств, а именно, повышение паропроницаемости, водоупорности, прочности, снижения краевого угла смачивания [10-12] и другие.
Данное исследование посвящено определению влияния плазменной обработки на химические свойства мембранного покрытия текстильных материалов с помощью ИК-спектроскопии.
Для получения ИК-спектров образцов модифицированного мембранного покрытия текстильных материалов использовался ИК-Фурье спектрометр фСм-П 1202 фирмы ООО «Инфраспек» (Россия) с приставкой многократного нарушенного полного внутреннего отражения (МНПВО): в области 650-4000 см-1, разрешение 0,5 см-1.
В качестве объектов исследования выбраны текстильные материалы с мембранным покрытием, нанесенным на изнаночную сторону: полиэфирная ткань с полиуретановым (ПУ) покрытием Климат 3 и полиэфирвискозная ткань с ПУ покрытием Климат 3+ производства ОАО «Чайковский текстиль» (г. Чайковский), подробные технические характеристики которых представлены в работе [12].
Обработка материалов проводилась по методике [13] на экспериментальной высокочастотной емкостной (ВЧЕ) плазменной установке. В качестве плазмообразующего газа использовались аргон-азот и воздух. Образцы крепили непосредственно на электрод, тканью вниз, чтобы обработке подвергалось только мембранное покрытие. Модификация проводилась при следующих постоянных входных параметрах ВЧЕ разряда: давление (Р) - 22 Па, мощности (Жр) - 1000-1500 Вт; расход газа (О) - 34,5 мг/с, время обработки (/) - 1040 мин.
Результаты влияния ВЧЕ плазмы понижнного давления на ПУ мембранное покрытие материала Климат 3, представлены на ИК-спектрах (рис. 1).
ИК-спектр как контрольного, так и модифицированного образцов содержит характеристические полосы поглощения в области 1005-1070 см-1, отвечающие асимметричным валентным колебаниям С-О в группе С-ОН вторичных ненасыщенных спиртов.
Полоса поглощения в области 1210 см-1 отвечает асимметричным валентным колебаниям -С-О-(эфирная в полиуретанах).
Полосы поглощения в области 1310 см-1 и 1420 см-1 отвечают плоскостным деформационным колебаниям О-Н, наложенным на веерные колебания С-Н - групп.
Деформационные колебания ^Н - уретановой группы проявляют себя в области 1524 - 1526 см-1.
Валентные колебания С=О амидной группы полиуретанов проявляются в области 1700 -1740 см-1.
Рис. 1 - ИК-спектры ПУ мембранного покрытия ткани Климат 3 до и после обработки в ВЧЕ плазме пониженного давления: 1 - не модифицированный, 2 - модифицированный (№р = 1500 Вт, Р = 22 Па, г= 15 мин, б=34,5 г/с, газ-аргон-азот)
ИК-спектры и контрольного и опытного образцов содержат характеристические полосы поглощения в области 2858 - 2924 см-1, отвечающие валентным колебаниям С-Н. Однако, интенсивность данных полос в модифицированном образце заметно возрастает. Предположительно, это вызвано разрушением водородных связей в процессе плазменной обработки и высвобождением водородсодержащих функциональных групп, например, ЫН- или ЫН2- групп. тогда интенсивность этих взаимодействий должна увеличиться
ИК-спектры ПУ мембранного покрытия материала Климат 3+ до и после плазменной модификации, практически идентичны. Основные характеристические полосы поглощения ИК-спектров соответствуют описанным спектрам мембранного покрытия Климат 3.
Таким образом, полученные результаты ИК-спектроскопии свидетельствуют о том, что воздействие ВЧЕ плазмы пониженного давления не приводит к существенным химическим изменениям мембранного покрытия текстильных материалов. Передача энергии ионной бомбардировки и рекомбинации ионов атомам и молекулам на поверхности материалов приводит к десорбции загрязняющих веществ, разрыву Ван-дер-Ваальсовых, водородных связей, формированию активных центров и групп, а также изменению конформации молекул поверхностного слоя.
Литература
1. Хамматова Э.А., Абуталипова Л.Н., Мекешкина -Абдуллина Е.А. Плазменная обработка как способ повышения разрывной нагрузки многофункционального пленочного материала / Вестник Казанского технологического университета. 2013. Т. 16. № 17. С. 140-141.
2. Хамматова Э.А., Разумеев К.Э., Мекешкина -Абдуллина Е.А. Разработка метода получения многофункциональных пленочных материалов с улучшенными эксплуатационными свойствами для
изготовления защитных швейных изделий специального назначения / Швейная промышленность. 2013. № 4. С. 38-40.
3. Хамматова Э.А. Увеличение износостойкости многофункционального текстильного материала с содержанием полимерных волокон, применяемого для изготовления специальной одежды/ Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 2. С. 112-113.
4. Хамматова Э.А. Многофункционального пленочного материала для герметизации швов защитных швейных изделий специального назначения / Швейная промышленность. 2013. № 4. С. 33-34.
5. Тимошина Ю.А., Сергеева Е.А. Получение антибактериальных текстильных материалов методом нанесения наночастиц серебра в условиях плазмы высокочастотного индукционного разряда пониженного давления/ Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 2. С. 106-108.
6. Тимошина Ю.А. Влияние плазмы ВЧ разряда пониженного давления на эффективное закрепление наночастиц серебра в поверхностном слое трикотажных и нетканых волокнистых материалов/ Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 18. С. 91-92.
7. Букина Ю.А., Сергеева Е.А. Плазменная модификация как метод закрепления наночастиц серебра в поверхностном слое текстильных материалов/ Швейная промышленность. 2013. № 5. С. 33-34.
8. Абдуллин И.Ш., Азанова А.А., Дресвянников А.Ф. Использование плазмы высокочастотного емкостного разряда пониженного давления для придания текстильным материалам водоотталкивающих свойств/ Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 10. С. 58-60.
9. Абдуллин И.Ш., Ибрагимов Р.Г., Зайцева О.В., Вишневский В.В., Осипов Н.В. Современные ткани с мембранным покрытием / Дизайн. Материалы. Технология. 2014. №5 (35). - С 25-29.
10. Абдуллин И.Ш., Ибрагимов Р.Г., Зайцева О.В., Осипов Н.В. Модификация поверхности ткани с мембранным покрытием неравновесной низкотемпературной плазмой / Международная научная школа молодых ученых и специалистов «Плазменные технологии в исследовании и получении новых материалов». Сборник материалов школы. - Казань, Издательство КНИТУ,2014. С. 54-58.
11. Абдуллин И.Ш., Ибрагимов Р.Г., Вишневская О.В., Вишневский В.В., Осипов Н.В, Горелышева В.Е. Исследование изменения свойств поверхности двухслойных мембранных материалов после плазменной обработки / Вестник технологического университета. 2016. №8. Т.19.С 75-78.
12. Абдуллин И.Ш., Ибрагимов Р.Г., Вишневская О.В., Вишневский В.В., Осипов Н.В. Повышение прочности материалов с мембранным покрытием с помощью неравновесной низкотемпературной плазмы / Вестник
Казанского технологического университета. 2014. №21. С 74-79.
13. Абдуллин И.Ш., Нефедьев Е.С., Ибрагимов Р.Г., Зайцева О.В., Вишневский В.В., Осипов Н.В. Регулирование эксплуатационных свойств тканей с мембранным покрытием / Вестник Казанского технологического университета. 2014. № 12.С. 34-36.
© Р. Г. Ибрагимов, к.т.н., доцент кафедры ТОМЛП КНИТУ, modif@inbox.ru, Э. Ф. Вознесенский, д.т.н., профессор кафедры ПНТВМ КНИТУ, howrip@rambler.ru; Е. С. Нефедьев, д.х.н., профессор кафедры физики КНИТУ, nefediev@kstu.ru, О. В. Вишневская, научный сотрудник ФГУП ЦНИИгеолнеруд, olesya-zef@yandex.ru.
© R. G. Ibragimov, Ph.D. associate professor the department of TEMLI KNRTU, modif@inbox.ru, E. F. Voznesenskiy, Ph.D., professor of the department PNTMC KNRTU, howrip@rambler.ru, E. S. Nefediev, Ph.D., professor of the department Physics KNRTU, nefediev@kstu.ru, O. V. Vishnevskaya, research fellow of CSCRIgeolnerud, olesya-zef@yandex.ru.
