Научная статья на тему 'Создание нанопокрытий металлов и их соединений на поверхности кератинсодержащих высокомолекулярных материалов'

Создание нанопокрытий металлов и их соединений на поверхности кератинсодержащих высокомолекулярных материалов Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
149
49
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
УСТАНОВКА ИОННО-ПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ / МЕХ НОРКИ / ТИТАН / УЛУЧШЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ / ПРОЧНОСТЬ / INSTALLATION ION-PLAZMING EVAPORATIONS / FUR OF THE MINK / TITANIUM / PERFECTED FEATURES / TOUGHNESS

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Панкова Е. А., Абдуллин И. Ш., Зенитова Л. А.

Исследовалась возможность нанесения нанопокрытий металлов и их соединений на по-верхность кератинсодержащих высокомолекулярных материалов (ВММ) методом ионно-плазменного напыления. Сделан вывод о целесообразности применения данного метода в технологии отделки шкурок норки.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Панкова Е. А., Абдуллин И. Ш., Зенитова Л. А.

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

The possibility of the fixing covering was researched from metal on surface material containing keratin by method ion-plasma evaporations. conclusion is made about practicability of the using given method in technologies of the decorating of the sandpapers of the mink.

Текст научной работы на тему «Создание нанопокрытий металлов и их соединений на поверхности кератинсодержащих высокомолекулярных материалов»

УДК 547.495

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

СОЗДАНИЕ НАНОПОКРЫТИЙ МЕТАЛЛОВ И ИХ СОЕДИНЕНИЙ НА ПОВЕРХНОСТИ КЕРАТИНСОДЕРЖАЩИХ

ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Ключевые слова: установка ионно-плазменного напыления, мех норки, титан, улучшенные характеристики, прочность. installation ion-plazming evaporations, fur of the mink, titanium,

perfected features, toughness.

Исследовалась возможность нанесения нанопокрытий металлов и их соединений на поверхность кератинсодержащих высокомолекулярных материалов (ВММ) методом ионноплазменного напыления. Сделан вывод о целесообразности применения данного метода в технологии отделки шкурок норки. The possibility of the fixing covering was researched from metal on surface material containing keratin by method ion-plasma evaporations. conclusion is made about practicability of the using given method in technologies of the decorating of the sandpapers of the mink.

Введение

Номенклатура и ассортимент изделий вырабатываемых из меха, определяется климатическими особенностями, национальными традициями, составом населения по полу и возрасту, модой и наконец доходами населения [1]. 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. Меховые изделия в процессе эксплуатации и хранения подвергаются различным воздействиям и под воздействием сложного комплекса механических, физико-химических и биологических факторов постепенно утрачивают исходные эстетические и утилитарные свойства, вызывая необратимые изменения в структуре волокон, а также в их химическом составе. Кроме того, натуральный мех обладает трибоэлектрическими свойствами и может долго удерживать заряд, что приводит к нежелательным явлениям: возникновению разрядов, негативно влияющих на здоровье человека и загрязнению пылью, которая оседает на мехе, и приводит с одной стороны к снижению блеска меха, а с другой является источником раздражающих и аллергических агентов.

Метод ионно-плазменного напыления получил широкое применение в микроэлектронике, однако до сих пор практически не применялся в меховой промышленности. Метод основан на электродуговом способе испарения материала. Испарение металла с поверхности катода происходит благодаря высокой концентрации энергии в катодном пятне. Подвижные катодные пятна удерживаются на поверхности катода электромагнитным полем катушек. Особенно необходимо отметить тот факт, что данный способ практически не загрязняет окружающую среду. Отсутствует необходимость в использовании каких-либо химических материалов, а значит - в очистке сточных вод, что должно скомпенсировать затраты, связанные с повышенным энергопотреблением оборудования. В отличие от других способов ионно-плазменное напыление позволяет достаточно тонко регулировать толщину напыляемого слоя, а значит и его сопротивление, что очень важно при создании структур с определенной проводимостью. Появление проводимости позволит материалам

приобрести антистатические свойства [2], повышенную биологическую устойчивость и прочностные характеристики.

Экспериментальная часть

Согласно опросу населения, проведенного НО «Союз Меховщиков», мех норки является наиболее популярным. Поэтому в работе представлены данные по исследованию влияния нанопокрытий на потребительские и эксплуатационные характеристики меха из шкурок норки. Для исключения случайных результатов группы опытных и контрольных образцов отбирались по методу ассиметричной бахромы. Для достижения наилучшего результата применялся комбинированный метод финишной отделки, включающий предварительную плазменную модификацию кератинсодержащих высокомолекулярных материалов (ВММ), ионно-плазменное напыление и повторную плазменную модификацию. Установлено, что предварительная обработка натуральных ВММ в режиме 0=0,04 г/с, Р=26,6Па, Wp= 1,2 кВт, т=3мин плазмообразующий газ - аргон, позволяет раскрыть кутикулу волоса что обеспечивает проникновение распыляемых частиц внутрь структуры, а последующая обработка в режиме 0=О,О4г/с, Р=26,6Па, Wp= 1,5 кВт, т=5мин плазмообразующий газ - аргон надежно их фиксирует, обеспечивая гладкость волосяного покрова и красивый внешний вид. На рис. 1 показана принципиальная схема установки ионно-плазменного напыления. На рис. 2 представлена схема приспособления для нанесения нанопокрытий на поверхность кератинсодержащих ВММ.

Рис. 1 - Схема установки ионно-плазменного напыления: 1 - вакуумная камера с водяным охлаждением; 2 - дуговой испаритель; 3 - генератор постоянного тока; 4 - баллон с легирующим газом; 5 - насос форвакуумный - роторно-пластинчатый 2НВР-5ДМ; 6 - вентиль вакуумный; 7 - вентиль вакуумный с электромеханическим приводом; 8 - вакуумный затвор; 9 - насос высоковакуумный - диффузионный Н-250; 10 - натекатель; 11 - приспособление для нанесения нанопокрытий на меховой полуфабрикат

Рис. 2 - Приспособление для нанесения нанопокрытий на поверхность кератинсодержащих ВММ

Результаты и их обсуждение

В ходе экспериментов выявлено, что ионно-плазменное напыление позволяет нанести металл или его производные на поверхность кератиносодержащих ВММ в виде тонкой, ровной пленки, незначительно утолщая стержень волоса. Нанесение на поверхность кератинсодержащих ВММ нанослоев позволяет придать шкуркам оригинальную окраску «металлик», кроме того, обработанный волос отличается более гладкой и ровной поверхностью (рис. 3, 4).

Рис. 3 - Микрофотографии волоса Рис. 4 - Микрофотографии волоса норки

норки (увеличение х1500) волос без (увеличение х1500) волос с нанопокрыти-

нанопокрытия ем

Появление проводящего нанослоя у обработанного волосяного покрова приводит к более быстрому стеканию зарядов статического электричества. Для анализа трибоэлектрических свойств натуральных ВММ применяли метод электризации трением, измерение диэлектрической проницаемости и сопротивления. В результате обработки диэлектрическая проницаемость натуральных ВММ снижается на 52%, удельное поверхностное сопротивление кератиносодержащих ВММ уменьшается на 99,9%, а потенциал поверхности снижается на 35% и сохраняется постоянным независимо от внешних воздействий.

Обработка натуральных ВММ методом ионно-плазменного напыления позволяет повысить их физико-механические свойства. Предел прочности при растяжении (ар) увеличивается на 78,2%, относительное удлинение при разрыве (вр) увеличивается на 5%. С помощью синхронного термического анализа доказано, что в результате обработки не происходит деструкции материала, а наоборот происходит его упрочнение о чем свидетельствуют данные представленные в таблице 1.

Таблица l - Условная температура начала процесса разложения

Наименование показателя Результаты исследования проб

Контрольный образец без нанопокрытия Образец с нанопокрытием, (серебристый оттенок) Образец с нанопокрытием, (золотистый оттенок)

Температура, °С 245,77 246,26 249,29

Таким образом, применение комбинированного метода финишной отделки мехового полуфабриката из шкурок норки позволяет:

- придать шкуркам оригинальную окраску «металлик»;

- повысить устойчивость к биологическим воздействиям на 90%;

- повысить устойчивость окраски волосяного покрова шкурок к сухому трению на

33 %;

- повысить светостойкость окраски на 60%;

- повысить прочность и относительное удлинение на 78,2% и 5% соответственно; а также для покрытий их металлов:

- снизить диэлектрическую проницаемость на 52%,

- уменьшить удельное поверхностное сопротивление кератинсодержащих ВММ на

99,9%;

- понизить потенциал поверхности на 35% и обеспечить его постоянство во времени независимо от внешних воздействий.

Литература

1. Стефанович, И.П. Технология меха / И.П. Стефанович. - М.: Изд-во «Легкая инд-я», 1967, -

295 с.

2. Горберг, Б.Л. Использование магнетронного распыления для модификации поверхностных свойств промышленных партий текстильных материалов / Б. Л. Горберг [и др.] // V Межд. симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии: сборник трудов. - Иваново: Изд-во Ивановский гос. хим-технол .ун-та, 2008. - Т.2. - С.581.

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

E-mail: pankovaja@mail.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.