Научная статья на тему 'Плазменная модификация гигроскопических свойств целлюлозосодержащих материалов'

Плазменная модификация гигроскопических свойств целлюлозосодержащих материалов Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
157
29
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МОДИФИКАЦИЯ / ТРИКОТАЖНОЕ ПОЛОТНО / ПЛАЗМЕННАЯ ОБРАБОТКА / КАПИЛЛЯРНОСТЬ / MODIFICATION / KNITTED FABRIC / PLASMA TREATMENT / CAPILLARITY

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Азанова А. А., Нигматзянова Д. М., Низамова Л. Р.

В статье приведены результаты исследования свойств натуральных текстильных материалов, модифицированных неравновесной низкотемпературной плазмой. Наблюдается модификация гигроскопических свойств поверхности обрабатываемых материалов в зависимости от вида плазмообразующего газа и условий обработки.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The results of studies of the properties of natural textile materials modified nonequilibrium low-temperature plasma. Observed a modification of hygroscopic properties of the surface treated materials, depending on the type of plasma gas and processing conditions.

Текст научной работы на тему «Плазменная модификация гигроскопических свойств целлюлозосодержащих материалов»

ХИМИЯ, ТЕХНОЛОГИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛИМЕРОВ

УДК 677.014

А. А. Азанова, Д. М. Нигматзянова, Л. Р. Низамова

ПЛАЗМЕННАЯ МОДИФИКАЦИЯ ГИГРОСКОПИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЦЕЛЛЮЛОЗОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ

Ключевые слова: модификация, трикотажное полотно, плазменная обработка, капиллярность.

В статье приведены результаты исследования свойств натуральных текстильных материалов, модифицированных неравновесной низкотемпературной плазмой. Наблюдается модификация гигроскопических свойств поверхности обрабатываемых материалов в зависимости от вида плазмообразующего газа и условий обработки.

Keywords: modification, knitted fabric, plasma treatment, capillarity.

The results of studies of the properties of natural textile materials modified nonequilibrium low-temperature plasma. Observed a modification of hygroscopic properties of the surface treated materials, depending on the type ofplasma gas and processing conditions.

Введение

Одним из наиболее энерго- и материалоемких процессов текстильно-отделочного производства является крашение. Высокая стоимость и большая концентрация красителей и химических препаратов в сточных водах являются глобальной проблемой. Вследствие чего возникает необходимость разработки новых эффективных экологически чистых технологий.

В последнее время отмечается мощный импульс в разработке новых, более экологически чистых материалов и технологий отделки текстильных материалов. Уже на протяжении нескольких лет для модификации текстильных материалов используется неравновесная низкотемпературная плазма (ННТП) [1]. Плазменная обработка является перспективным методом модификации текстильных материалов, в т. ч. и трикотажных полотен. В последнее время предъявляются повышенные требования к экологической безопасности отделочного

производства, в связи с этим «сухой» способ плазменной обработки может стать решением многих производственных задач. Наиболее изученным и востребованным в текстильном производстве эффектом плазменной модификации является придание обрабатываемым поверхностям способности мгновенно смачиваться водой и пропиточными составами за счет увеличение капиллярности и влагопоглощения. Гигроскопические свойства текстильных материалов имеют существенное значение для технологических процессов их обработки, изготовления изделий и влияют на эксплуатационные свойства одежды. Для

доброкачественного выполнения операций отделки и крашения текстильных материалов необходима хорошая смачиваемость материала, его высокие сорбционные свойства [2]. Известно [3], что гидрофилизация поверхности материалов,

обработанных плазме кислорода или воздуха, достигается за счет образования

кислородосодержащих полярных групп и физической модификации за счет изменения микрорельефа

поверхности. Так же активным участником процесса плазменной обработки является текстильный материал: его состав и структура во многом определяют конечный результат [3]. Интерес представляло исследование влияния плазменной обработки на гигроскопические свойства текстильных материалов, а именно, суровых хлопчатобумажных трикотажных полотен с целью дальнейшего исследования возможности ее применения в трикотажном отделочном

производстве [4].

Выбор объектов исследования

Плазменную обработку проводили на опытно-промышленной установке

высокочастотного емкостного (ВЧЕ) разряда пониженного давления с частотой 13,56 МГц в следующих режимах: давление в вакуумной камере Р - 26Па, расход плазмообразующего газа в - 0,01-

0,06г/с, мощность разряда Wр - 0,1-2,5кВт. В качестве плазмообразующего газа использовали кислород, аргон, воздух и азот. Гигроскопические свойства трикотажных полотен определяли по стандартным методикам [5].

Результаты и их обсуждение

После плазменной обработки наибольшие значения капиллярности наблюдаются в среде кислорода: капиллярность возрастает от 0 мм/ч (для исходного полотна) до 215 мм/ч. Наблюдается некоторое снижение эффекта воздействия плазменной обработки при увеличении

поверхностной плотности полотен [3]. Определение капиллярности образцов, обработанных

сложенными в несколько слоев, показало, что присутствует эффект объемной обработки: происходит изменение капиллярности не только слоев материала, непосредственно

соприкасающихся с плазмой, но и внутренних.

После плазменной обработки в течение 40 мин. полотна сложенного в восемь слоев, наблюдается увеличение капиллярности по всем слоям, однако, в меньшей мере для внутренних. Таким образом, для модификации глубоких слоев требуется длительная экспозиция образца в плазме, причем внутренние слои будут иметь капиллярность все же меньше, чем наружные. Эффективной продолжительности плазменной обработки 6-8 мин. будет достаточно лишь для обработки жгута и получения равномерной смачиваемости по всем его слоям. С точки зрения практического применения обработка в рулоне, скорее всего, будет длительной, неравномерной и, как следствие, неэффективной.

Сравнение капиллярности отваренных, отбеленных и плазмообработанных образцов показало, что плазменная обработка повышает смачивающую способность поверхности суровых полотен, так же как и отбеливание и отваривание, что может быть использовано в технологических процессах отделки трикотажа [6].

Практический интерес для проведения технологических процессов представляет способность плазменной обработки увеличивать влагопоглощение. Образец, обработанный в плазме, не только интенсивнее пропитывается, но и удерживает почти в полтора раза больше воды, чем контрольный.

Во время плазменной обработки происходит очистка поверхности волокон от посторонних примесей, в т.ч. и за счет вакуумирования. Активные частицы плазмы приводят к деструкции содержащихся на поверхности хлопкового волокна замасливателей и восков. Так, содержание воскообразных веществ после плазменной обработки уменьшается с 0,74% до 0,22%. Сравнение коэффициентов пропускания варочных жидкостей плазмообработанных (90%) и контрольных (84,5%) образцов свидетельствует о том, что на поверхности опытных образцов содержится меньшее количество посторонних примесей [6].

Активация плазмой поверхности сурового полотна ускоряет сорбционные процессы, происходящие во время отделки. Это подтверждается увеличением коэффициентов диффузии, которые рассчитывали по времени половинного крашения. С предварительной отбелкой увеличение коэффициента диффузии происходит почти в 2-2,5 раза, без предварительной отбелки - протекает аналогично отбеленному образцу при кратковременной обработке (1=3 мин.) и увеличивается на 25 % при обработке в течение 7 мин [7]. Все полученные образцы соответствуют требованиям стандартов по устойчивости окраски к различным воздействиям.

Выводы

Плазменная обработка является эффективным способом модификации хлопчатобумажных трикотажных полотен, наилучший эффект от которой достигается при использовании в качестве плазмообразующего газа кислорода. Плазменная обработка придает поверхности сурового полотна способность мгновенно впитывать воду и растворы, что позволяет исключить из технологического цикла процесс отваривания

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках федеральной целевой программы «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы по соглашению 14.В37.21.2033 от 14 ноября 2012г.

Литература

1. Азанова А.А. Исследование цветовых характеристик

трикотажных полотен бельевого ассортимента / А.А. Азанова, Абдуллин И.Ш., Азанова А.А., Никитина А.А., // Вестник Казанского технологического

университета, Казань, КНИТУ, Т.15, №17, 2012, С.31-32.

2. Бузов Б. А. Лабораторный практикум по материаловедению швейного производства / Б. А. Бузов, Н. Д. Алыменкова, Д. Г. Петропавловский. - 4-е. изд., перераб. доп. - М.: Легпромбытиздат, - 1991. - 432с.

3. Шарнина, Л.В. Научные основы и технологии отделки

текстильных материалов с использованием низкотемпературной плазмы, новых препаратов и способов колорирования : дис. ... докт.тех.наук:

05.19.02 / Шарнина Любовь Викторовна. - Иваново, -2006. - 355с.

4. Азанова А.А. Исследование гигроскопических свойств суровых трикотажных полотен после обработки в потоке плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления / А.А. Азанова, И.Ш. Абдуллин, Г.Н. Нуруллина, Г.Н. Кулевцов // Текстильная промышленность. - 2011. - № 6. - С. 34-37.

5. ГОСТ 3816-81 (ИСО 811-81) «Полотна текстильные. Методы определения гигроскопических и водоотталкивающих свойств».

6. Гришанова И.А. Исследование свойств

модифицированных полимерных текстильных материалов / И.А. Гришанова, А.А. Азанова, // Вестник Казанского технологического университета, Казань, КНИТУ, Т.15, №21, 2012, С.63-66.

7. Абдуллин И. Ш. Крашение трикотажных полотен, обработанных неравновесной низкотемпературной плазмой / И. Ш. Абдуллин, Г. Н. Нуруллина, А. А. Азанова, Г. Н. Кулевцов, Я. В. Ившин // Вестник Казанского технологического университета. - 2012. -№3. - С. 27-29.

© А. А. Азанова - к.т.н., доцент каф. МТ КНИТУ, azanovlar@rambler.ru; Д. М. Нигматзянова - магистрант КНИТУ; Л. Р. Низамова - магистрант КНИТУ.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.