CC BY
49
УДК 677
И. Ф. Сайфутдинова, И. Ш. Абдуллин, Р. А. Мифтахова
ТЕКСТИЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ С МЕМБРАННЫМ СЛОЕМ*
Ключевые слова: мембранный слой, дублирование, метод полива, паропроницаемость, защитные свойства.
В результате проведенных исследований получен текстильный материал с мембранным слоем методом двухстороннего дублирования и методом полива. Мембранный слой получен на основе полимерной композиции по-лиамидоимида и поливинилпирролидона. В качестве ткани-основы при получении методом дублирования выбраны - материалы с термоклеевым покрытием арт. 216 на трикотажной основе и арт. 530 на нетканой основе; при получении методом полива - ткань арт. 81423 с отделкой Климат-2.
Keywords: membrane layer, overlap, method of irrigation, vapor permeability, protective properties.
The studies obtained with textile membrane layer by double-duplication and method of irrigation. The membrane layer is obtained based on the polymer composition polyamideimide and polyvinylpyrrolidone. As the base fabric on receipt by duplicating selected - materials with hotmelt coating art. 216 on the basis of knitting and art. 530 on a nonwoven basis; upon receipt by casting - fabric art. 81423finished Climate-2.
Создание специальной защитной одежды на основе селективно проницаемых мембран (СПМ) -новое направление отечественной мембранной науки и технологии, направленное в перспективе на создание средств защиты нового поколения и обеспечение конкурентоспособности отечественной текстильной продукции на мировом рынке.
Применение мембран и мембранных материалов в защитной одежде обусловлена насущной потребностью вытеснения традиционных, устаревших в моральном плане и создания средств индивидуальной защиты принципиально нового поколения.
Основная задача при создании мембраны -выбор полимера (полимерной композиции), на основе которого возможно получить пленку, непроницаемую для многих токсичных веществ и одновременно имеющую достаточную паропроницаемость для отвода паров воды от тела человека и таким образом обеспечить паропроницаемость материала, т.е. для обеспечения комфортного пребывания в такой одежде.
В результате проведенного скрининга ряда полимерных систем [1-4] выбрана композиция для получения диффузионной мембраны на основе по-лиамидоимида (ПАИ) и поливинилпирролидона (ПВП). Выбран способ сухого формования мембранного слоя на основе оригинальной полимерной композиции [5]. Надмолекулярная структура (укладка полимерных цепей) образующегося композита определяет ценные практические свойства мембраны: высокие защитные и одновременно достаточные «дышащие» свойства.
Для изготовления одежды использование полимерной мембраны в исходном виде невозможно, поэтому на практике применяются следующие основные приемы для усиления физико-механических характеристик мембраны и предотвращения ее повреждения в процессе эксплуатации:
- дублирование с материалом-основой при использовании клеевых композиций;
- нанесение на материал-основу раствора полимерной композиции.
При дублировании мембраны на основе по-лиамидоимида использовали ткани с термоклеевым дискретным покрытием.
Прокладочные материалы с точечным полимерным покрытием (дублирины) представляют собой тканевую, нетканую или трикотажную основу (хлопчатобумажную, синтетическую или на основе смешанных волокон), поверхность которых покрыта сетью точек термоплавкого полимера. В качестве термоплавкого клеевого покрытия чаще всего используют полиамидные смолы [6-8].
Образцы защитных материалов, полученные путем двухстороннего дублирования прокладочными материалами с дискретным полимерным покрытием арт. 216 на трикотажной основе, арт. 508 на тканевой основе и арт. 530 на нетканой основе, оценивались по физико-механическим, физиолого-гигиеническим показателям и по защитным свойствам. Результаты испытаний представлены в табл. 1.
Таблица 1 - Свойства дублированных мембранных материалов для защитной одежды
Наименование показателя арт. 216 арт. 508 арт. 530
Масса, г/ м2 186 300 130
Толщина, мм 0,7 1,05 0,48
Относительное удлинение, % 27 22 18
Прочность при разрыве, МПа 50 60 45
Жесткость, усл.ед. 21 24 22
Гигроскопичность, % 2,2 6,0 7,6
Паропроницаемость, г/м2 за 24 часа 4190 4020 4200
Изучение свойств полученных защитных материалов показало, что все три образца характеризуются высокими защитными свойствами по парам и аэрозолям высокотоксичных и аварийно химически опасных веществ, но различаются по физико-механическим и физиолого-гигиеническим показателям.
Образец, дублированный прокладочным материалом арт. 216 на трикотажной основе, характеризуется вполне удовлетворительными показателями прочности, относительного удлинения, жесткости и гигроскопичности и может быть рекомендован для изготовления защитной одежды.
Дублированный прокладочным материалом арт. 530 на нетканой основе образец отличается небольшой массой и толщиной, что позволит изготавливать облегченные средства защиты для населения. Недостатком этого образца является относительно низкая прочность.
Что касается образца, дублированного прокладочным материалом арт. 508 на тканевой основе, несмотря на высокие прочностные показатели образец оказался непригоден для изготовления защитной одежды из-за большой массы 300 г/м2 и толщины 1,05 мм, а также повышенной жесткости (табл. 1).
В результате проведенного исследования выбрано комбинированное двухстороннее дублирование мембраны материалами арт. 216 и арт. 530, благодаря чему полученный материал имеет высокие прочностные свойства и обладает небольшой массой. Основные характеристики представлены в табл. 2.
Таблица 2 - Показатели свойств химзащитных мембранных материалов
Наименование показателей Значение показателей
Метод дублирования Метод полива
Масса, г/м2 158 290
Разрывная нагрузка, кгс - вдоль - поперек 26 22 110 50
Относительное удлинение, % 24 19
Паропроницаемость, г/м2 за 24 часа 4100 4120
Время защитного действия по парам, ч - спецвещества (конц. паров 0,05 мг/л) При относительной влажности 65 % - аммиака (конц.0,25 мг/л) - хлора (конц. 0,48 мг/л) 15 Более 8 Более 8 15 Более 8 Более 8
При получении методом полива композицию ПАИ-ПВП наносили на текстильную подложку до достижения необходимой толщины. После каждого штриха материал проходил ступенчатую сушку в режиме + 80, +110, +150 °С. В качестве материала основы выбрана ткань арт. 81423 с отделкой Кли-мат-2.
Как видно из рис. 1, поверхность исходного материала-подложки ткани с отделкой «Климат-2» довольно пористая, поры достаточно крупные. Этим обстоятельством можно объяснить незначительные защитные характеристики исходного материала и достаточно большую паропроницаемость. Известно
из литературных данных, что материал с отделкой Климат-2 получен по технологии нанесения вспененного полиуретана на поверхность ткани с использованием специального, не забивающего поры клеевого состава [9].
Рис. 1 - Микрофотографии поверхности текстильного материала арт. 81423 с отделкой Кли-мат-2 (х200)
При нанесении тонкого слоя поливочного раствора ПАИ/ПВП (зазор - 0,008 мм) получается не сплошное, тонкого слоя покрытие (рис. 2а).
в) г)
Рис. 2 - Микрофотографии поверхности и среза мембранного материала на основе композиции ПАИ-ПВП на ткани-основы арт. 81423 с отделкой Климат-2 (х200): а) 1 слой б) 2 слоя; в) 3 слоя; г) срез
На рис. 2а нанесенный слой выглядит как более заполненный, по сравнению с исходным, но все еще сохраняющим структуру материала основы.
Следующее нанесение раствора композиции проводили при толщине зазора ножевой ракли 0,016 мм. Получен материал с глянцевым покрытием при высушивании образца в термошкафу. На рисунке 2б видно, что поверхность мембраны становится более ровной, но имеются «чешуйки»-неровности, через тонкий недостаточный слой которых возможно прохождение токсичного вещества.
Следующее нанесение раствора композиции проводили при толщине зазора ножевой ракли 0,032 мм. Получен материал с глянцевым покрытием при высушивании образца в термошкафу. На рисунке
2в,г видно, что поверхность выравнивается, образуется бездефектный диффузионный слой. Основные характеристики полученного материала методом полива представлены в табл. 2.
Таким образом, для получения текстильного материала с мембранным слоем с высокими показателями физико-механических и физиолого-гигиенических, защитных свойств возможно методом двухстороннего дублирования материалами арт. 216 и арт. 530, методом полива на ткань-основу арт. 81423 с отделкой Климат-2, толщиной мембранного слоя 0,032 мм.
*Работа проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в соответствии с требованием Соглашения № 14.577.21.0019. Уникальный идентификатор прикладных научных исследований (проекта) ККМИК157714Х0019.
Литература
1. И.Ш. Абдуллин, Р.Х. Фатхутдинов, О.Ю. Миронова, Д.П. Шалыминова, И.Ф. Сайфутдинова, Вестник Казанского технологического университета, 15, 14,143-145 (2012).
2. Р.Х. Фатхутдинов, В.В. Гайдай, О.Ю. Миронова, Д.П. Шалыминова, А.С. Ковальчук, И.Ш. Абдуллин, И.Ф. Сайфутдинова, Журнал нанотехнологии и охрана здоровья, 4, 4, 26-33 (2012).
3. И.Ф. Сайфутдинова, И.Ш. Абдуллин, Н.Ф. Кашапов, Р.Х. Фатхутдинов, В.В. Гайдай, Д.П. Юматова, Вестник Казанского технологического университета, 16,17, 156-159
(2013).
4. И.Ф. Сайфутдинова, И.Ш. Абдуллин, Р.Х. Фатхутдинов, В.В. Гайдай, Д.П. Юматова, Вестник развития науки и образования, 5, 19-32 (2013).
5. Сайфутдинова И.Ф., И.Ш. Абдуллин, Вестник Казанского технологического университета, 17, 13, 86-87
(2014).
6. В.И. Бесшапошникова, Е.В. Жилина, Н.Е. Гускина, Швейная промышленность, 1, 22-24 (2006).
7. Пат. РФ 2233107 (2004).
8. Г.Г. Жиляев, Р.Х. Фатхутдинов, Рабочая одежда и средства индивидуальной защиты, 4 (2006)
9. http://www.textile.ru
© И. Ф. Сайфутдинова - асп. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, [email protected]; И. Ш. Абдуллин - д-р техн. наук, проф., зав. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, [email protected]; Р. А. Мифтахова - инженер, ОАО «КазХимНИИ».
© I. F. Sayfutdinova - graduate student of plasma-chemical and macromolecular nanotechnology materials KNRTU, [email protected]; I. S. Abdullin - doctor of technical sciences, professor, head of plasmachemical and macromolecular nanotechnology materials KNRTU, [email protected]; R. A. Miftakhova - engineer, JSC "Kazan Chemical Research Institute".
