Применение кислородсодержащей плазмы с целью повышения качественных характеристик натуральных волокнистых материалов Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

УДК 547.495

Е. А. Панкова, И. Ш. Абдуллин, Л. А. Зенитова

ПРИМЕНЕНИЕ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩЕЙ ПЛАЗМЫ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НАТУРАЛЬНЫХ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

Ключевые слова: мех, структура, активная плазма, модификация, сорбция.

Установлено, что обработка мехового полуфабриката плазмой в среде кислорода воздуха позволяет значительно улучшить сорбционные и физико-механические характеристики меха.

Keywords: fur, structure, active plasma, updating, sorption.

It is installed that processing the fur half-finished item by plasma in ambience of the oxygen of the air allows vastly to perfect absorbing and physico-mechanical features of the fur.

Введение

Меховая одежда, как и любой товар, выполняет определенные функции, связанные с удовлетворением физиологических, социальных и эргономических потребностей человека, формирующих спрос. При этом качественные и количественные характеристики продукции выпускаемой предприятием, является результатом выбранной стратегии, удовлетворяют спрос определенной категории потребителей и находят отражение в материале, модели, конструкции, технологическом решении и цене изделия. Уровень соответствия меховых товаров требованиям потребителей формирует спрос на тот или иной вид меховой продукции. В настоящее время, оценивая качество пушно-мехового полуфабриката, обращают особое внимание на его гигиенические показатели, т. к. изделия из меха находятся в постоянном контакте с человеком в процессе эксплуатации.

В ряде работ [1, 2], проведенных ранее установлено, что плазменная обработка мехового полуфабриката в среде инертного газа позволяет модифицировать материал за счет конформационных изменений структуры, без изменения его химического строения. В свою очередь обработка в среде активного газа, приводит к химической модификации материала и как следствию появления целого ряда специфических свойств (повышение прочности, гидрофильности, гидрофобности и т.д.).

Экспериментальная часть

Для обработки в качестве плазмообразующего газа использовали кислород воздуха. Входные параметры плазменной установки изменяли в следующих пределах: давление (Р) в рабочей камере от 13,3 до 26,6 Па, расход плазмообразующего газа (G) от 0,04 до 0,06 г/с, мощность разряда (Wp) от 0,4 до 2,2 кВт, время обработки (т) от 1 до 7 мин., т.е. обработка проводилась, как в слаботочном а-режиме, так и в сильноточном у- режиме. Указанные режимы ВЧ-разряда имеют ряд характерных черт и оказывают различное влияние на материал, поэтому при оценке результатов принимался во внимание режим ВЧ-разряда. Объектом исследования выбраны шкуры овчины меховой. Контрольные и опытные образцы отбирались по методу половинок.

Результаты и их обсуждение

Образцы после обработки подвергали ИК-спектроскопии. Природные полимеры (коллаген, кератин) имеют в своем составе полярные функциональные группы (СОО-, NH3-, ОН- и т. д.), определяющие высокую химическую активность этих полимеров. Взаимодействие мехового полуфабриката с кислородсодержащей плазмой приводит к увеличению количества полярных групп в поверхностном слое и к росту поверхностной энергии материала. Анализ ИК спектров показал увеличение интенсивности полосы поглощения в ряде областей: 3000-

3500 см-1 (характерной для ОН- и NH-группы) и 1500-1700 см-1 (характерной для - СОО группы), что свидетельствует об увеличении доли данных функциональных групп под действием активных форм кислорода. В целом сравнение ИК-спектров не показало появления или исчезновения каких-либо дополнительных функциональных групп. Независимо от режимов обработки гидрофильность материала увеличивается, что подтверждается значениями скорости впитывания капли (рис. 1). Необходимо отметить, что не только поверхность материала становиться гидрофильной, но и объем материала, что подтверждается данными измерения гигроскопичности (рис. 2). В ряде режимов показатель гигроскопичности увеличивается на 90%, что объясняется двумя причинами: во-первых, увеличением числа полярных групп; во-вторых, разделением структуры в результате конформационных изменений под воздействием ВЧ-плазмы.

—#- -0,7кВт

—1- -0,98кВт

-1,18кВт

— -1.34 кВт

а) (а-режим)

1,46кВт

-13- 1,54 кВт

А 1,66кВт

■ 1,82 кВт

2кВт

2,2кВт

_______________________________________б) (у-режим)_______________________________________

Рис. 1 - Зависимость изменения времени впитывания капли от времени плазменной обработки в среде кислорода воздуха

-0,7кВт

■ -0,98кВт

- 1,18кВт

—к- - 1,34кВт

Время обработки, мин

а) (а-режим)

1,46 кВт

■ 1,54 кВт

-ь- 1,66кВт

■ 1,82 кВт

2 кВт

2,2кВт

б) (у-режим)

Рис. 2 - Зависимости гигроскопичности от времени плазменной обработки в среде кислорода воздуха

Закономерность изменения показателя прочности (рис. 3) в слаботочном режиме в среде кислорода воздуха имеет значительные отличия по сравнению с инертной средой, показатель достигает своего максимума лишь при продолжительности обработки 5 минут. Необходимо отметить, что при плазменном воздействии в у-режиме, увеличение мощности вкладываемой в разряд приводит к снижению прочности, причем при мощностях выше 1,66 кВт увеличение продолжительности обработки является нецелесообразным, т.к. приводит к резкому снижению показателя прочности, что объясняется чрезмерным окислением белка.

Таким образом, обработка мехового полуфабриката из шкур овчины кислородсодержащей плазмой в а-режиме при мощности вкладываемой в разряд 1,18 кВт продолжительности обработки 5 мин позволяет увеличить показатели впитывания капли (на 75%) и гигроскопичности (на 40%), улучшить физико-механические характеристики: прочность кожевой ткани увеличивается на 20%, в у-режиме при мощности вкладываемой в

разряд 2 кВт и продолжительности обработки 3 мин позволяет: увеличить показатели впитывания капли (на 90%) и гигроскопичности (на 80%), улучшить физико-механические характеристики: прочность кожевой ткани увеличивается на 50%.

а) (а-режим)

б) (у-режим)

-^П 7

—0 СО Си

-*-1 18

34

—о—1,54 -*-1,66 —И—1.82

Рис. 3 - Зависимость изменения прочности от времени плазменной обработки

Литература

1. Панкова, Е.А. Влияние азотосодержащей плазмы на качественные характеристики мехового полуфабриката из шкурок кролика / Е.А. Панкова //КОП. - 2010. - № 6. - С.40-42.

2. Панкова, Е.А. О возможности регулирования сорбционных свойств меха путем модификации ВЧ плазмой / Е.А. Панкова и др. // кОп. - 2009. - № 6. - С.35-36.

© Е. А. Панкова - доц. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КГТУ, pankovaja@mail.ru; И. Ш. Абдуллин - д-р техн. наук, проф., зав. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов, abdullin_i@kstu.ru; Л. А. Зенитова - проф. каф. технологии синтетического каучука КГТУ.