CC BY
18
УДК 677.077.62
М. А. Саляхова, И. Ш. Абдуллин, В. В. Уваев, Э. Н. Пухачева
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННОГО РЕЗИНОТКАНЕВОГО МАТЕРИАЛА
С ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКИМ ПОКРЫТИЕМ
Ключевые слова: фотокаталитический композиционный резинотканевый материал, диоксид титана, антибактериальные
свойства.
Фотокаталитическое покрытие наносили на поверхность защитного резинотканевого материала. Композиционный резинотканевый материал обладает фотокаталитическими и антибактериальными свойствами. Фотокаталитическое покрытие не снижает защитные свойства резинотканевого материала
Keywords: photocatalytic composite rubberized material, titanium dioxide, antibacterial properties.
The photocatalytic coating applied on the surface of the protective rubber-material. The composite rubberized material has photocatalytic and antibacterial properties. The photocatalytic coating does not reduce the protective properties of the rubberized material.
на поверхности при облучении солнечным светом
Защитная одежда, изготовленная из прорезиненных материалов, обеспечивает защиту от токсичных и агрессивных химических веществ и открытого пламени. Материалы предназначены для изготовления защитной одежды работников химической, нефтегазовой и металлургической промышленности, работающих в условиях воздействия открытого пламени и проведении различных аварийно-спасательных работ. После заражения токсичными химическими веществами защитная одежда требует дегазации специальными растворами, что создает определенные нагрузки на окружающую среду - загрязнение сточными водами.
Альтернативой такому способу дегазации зараженной химическими веществами одежды является фотокаталитическое разложение этих веществ, адсорбированных прорезиненного материала ультрафиолетовым (УФ) или [1-3].
Основной задачей при получении материала с фотокаталитическим покрытием является выбор полимера, который обеспечивает сохранение фотокаталитических свойств введенного в него диоксида титана анатазной модификации.
Для нанесения на поверхность резинотканевого материала тонкого пленочного фотокаталитического покрытия использовали полимеры, которые применяются при изготовлении защитного материала.
Фотокаталитическое покрытие защитного резинотканевого материала представляет собой полимерную композицию, в которой диспергирован кристаллический диоксид титана модификации анатаз при соотношении диоксид титана: полимерная композиция = (1 : 2) - (1 : 4).
Диоксид титана НошЫАпе N характеризуется следующими показателями:
- фазовый состав - анатаз;
- область когерентного рассеяния (согласно данным РФА) - 10-15 нм;
- удельная площадь поверхности 8БЭТ -
350 м2/г.
Полимерная композиция на основе силоксанового или полиуретенового каучука, или фторкаучука содержит также наполнители и вулканизующие агенты (отвердители).
Фотокаталитическое покрытие наносили на поверхность защитного резинотканевого материала, который содержит текстильную основу (полиэфирную или полиамидную) и резиновое покрытие на основе фторкаучука или силоксанового каучука, или полиуретенового каучука, наполнителей, вулканизующих агентов,
антипиренов, пластификаторов.
Прорезиненный материал изготавливают методом послойного нанесения на ткань-основу полимерной композиции - раствора резиновой смеси в органическом растворителе с последующим прогреванием материала при температуре 70-80°С в течение 6 часов.
В готовый раствор резиновой смеси вводят диспергированный диоксид титана в растворителе. Затем раствор перемешивают с помощью ультразвукового гомогенезатора. Раствор наносят поверх прорезиненного материала.
Фотокаталитическая активность
композиционного защитного материала проверена по тестовому индикатору метиловому оранжевому (таблица), в результате его окисления при облучении образца защитного резинотканевого материала с фотокаталитическим покрытием, помещенного в раствор индикатора, УФ светом с мощностью падающего излучения 15 мВт/см2. Концентрацию раствора метилового оранжевого после УФ облучения в присутствии образца защитного резинотканевого материала с фотокаталитическим покрытием определяют путем измерения оптической плотности на фотоэлектроколориметре при длине волны Х= 463 нм в сравнении с холостым опытом - облученным раствором метилового оранжевого.
Испытания показали, что композиционный материал обладает высокой фотокаталитической активностью. Кроме того, резинотканевый материал приобретает антибактериальные свойства.
Таблица 1 - Фотокаталитическая активность резинотканевого материала с
фотокаталитическим покрытием
Фотокаталитическая активность, %
Полимерная Соотношение диоксид титана :
композиция полимерная композиция
1 : 5 1 : 4 1 : 3 1 : 2 1 : 1
На основе 20,4 42,3 46,5 53,4 52,8
фторкаучука
На основе
полиуретанового 29,6 47,0 52,6 55,2 56,3
каучука
На основе
силоксанового 32,0 49,2 51,7 52,5 51,8
каучука
Для определения антибактериальных свойств композиционного резинотканевого материала были использованы грамм-положительные и грамм-отрицательные бактерии. Чувствительность этих микроорганизмов, помещенных на питательную среду (агар) к фотокатализатору при облучении УФ светом в течение 4 часов показало, что резинотканевый материал с фотокаталитическим покрытием подавляет рост Escherichia coli (рис. 1) и Bacillus subtilis (рис. 3).
Рис. 1 - Резинотканевый материал с фотокаталитическим покрытием
Рис. 2 - Резинотканевый материал без фотокаталитического покрытия (питательная среда агар помутнела)
Поверхность питательной среды остается чистой, тогда как у контрольного образца (резинотканевый материал без фотокаталитического покрытия) вся поверхность питательной среды агар зарастает указанными бактериями (рис. 2 и рис. 4). Продолжительность облучения составляет 4 часа.
Рис. 3 - резинотканевый материал с фотокаталитическим покрытием
Рис. 4 - Резинотканевый материал без фотокаталитического покрытия
Исследования показали, что на образцах композиционного материала с внедренным диоксидом титана, предварительно загрязненных культурами Bacillus subtilis и Escherichia coli, и на питательных средах, облучаемых УФ лампой, рост культур отсутствует. В контрольных образцах наблюдается рост культур на поверхности образцов материала и на поверхности питательной среды.
Таким образом, показано, композиционный материал с внедренным диоксидом титана проявляет бактериостатические и бактерицидные свойства в отношении грамм положительных бактерий Bacillus subtilis и грамм отрицательных бактерий Escherichia coli при облучении УФ светом.
Фотокаталитическое покрытие не снижает защитные свойства резинотканевого материала: обеспечивает защиту от высокотоксичных химических веществ - хлора, аммиака. Испытания по определению времени защитного действия резинотканевого материала с фотокаталитическим покрытием при воздействии концентрированных газообразных хлора и аммиака проводились в отделе испытаний ОАО «КазХимНИИ».
Время защитного действия резинотканевого материала с фотокаталитическим покрытием (масса материала 1 м2 250 г) определяли при воздействии концентрированных газообразных хлора
(концентрация 2970±60 мг/л) и аммиака (концентрация 710±40 мг/л) в течение не менее 4 часов до обнаружения химического вещества в количестве 0,0^1,0 ПДК. Время защитного действия резинотканевого материала по хлору составляет не менее 240 мин, а по аммиаку - 200 мин, а время защитного действия резинотканевого материала с фотокаталитическим покрытием по хлору составляет не менее 240 мин, а по аммиаку - 200 мин.
Испытания показали, что композиционный материал обладает высокой фотокаталитической активностью и бактерицидными свойствами.
Литература
1 М.А. Саляхова, И.Ш. Абдуллин, В.В.Уваев. Вестник Казанского Технологического Университета, 17, 17, 134-135 (2014).
2 М.А. Саляхова, И.Ш. Абдуллин, И.П. Карасева, Э.Н. Пухачева, Р.Х. Фатхутдинов, В.В.Уваев. Вестник Казанского Технологического Университета, 16, 23, 5253 (2013).
3 Н.А. Шабанова, В.В.Попов, П.Д.Саркисов, Химия и технология нанодисперсных оксидов. Академкнига, Москва, 2007. 309 с.
© М. А. Саляхова - асп. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, [email protected]; И. Ш. Абдуллин - д.т.н., проф. зав. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, [email protected]; В. В. Уваев - к.х.н., ген. дир. ОАО «КазХимНИИ», [email protected]; Э. Н. Пухачева - к.т.н., с.н.с. ОАО «КазХимНИИ», [email protected].
© M. A. Salyahova, postgraduate the Department Plasma chemical materials and high-molecular nanotechnology, KNRTU, [email protected]; I. Sh. Abdullin, d. T. N., Professor, Head of the Department Plasma chemical materials and high-molecular nanotechnology, KNRTU, [email protected]; V. V. Uvaev, Ph. D, General director of Kazan Chemical Scientific-Research, [email protected]; E. N. Pukhacheva, Candidate of Chemical Science, Senior researcher of Laboratory, Kazan Chemical Scientific-Research Institute, [email protected].
