CC BY
32
УДК 66.088; 66-963
И. Ш. Абдуллин, М. М. Гребенщикова, Е. С. Бакшаева ВЛИЯНИЕ НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА НА БАКТЕРИЦИДНЫЕ И СОРБЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕХОВОГО ПОЛУФАБРИКАТА ИЗ ОВЧИНЫ
Ключевые слова: высокочастотная индукционная плазма, гидрофобность, наночастицы серебра, полуфабрикат шубной
Исследовано изменение физико-механических, химических показателей полуфабриката шубной овчины в при обработке его раствором наночастиц серебра в условиях высокочастотной индукционной плазмы. Установлено повышение прочностных характеристик, наличие бактерицидного эффекта, увеличение времени впитывания капли поверхностью полуфабриката.
Keywords: high-frequency induction plasma, water repellency, silver nanoparticles, semi-finished product of a fur-coat sheepskin.
Change of physical-mechanical, chemical indicators of a semi-finished product of a fur-coat sheepskin in is investigated when processing its by solution of nanoparticles of silver in the conditions of high-frequency induction plasma. Increase of durability characteristics, existence of bactericidal effect, increase of time of a drop absorption is established by a semi-finished product surface.
Актуальность исследования определена гидрофильной природой натуральных
высокомолекулярных материалов, образующих
структуру мехового полуфабриката, таких как коллаген и кератин, не обеспечивающей готовым изделиям необходимой водонепроницаемости и водостойкости [1]. Для решения данной проблемы применяют гидрофобную обработку.
Гидрофобизация поверхности кожевой ткани
позволяет придать изделию водонепроницаемость, увеличить срок его службы [2]. Однако длительное использование изделий может привести к накоплению и размножению внутри и на
поверхности материала различных
микроорганизмов, в том числе и болезнетворных, которые ухудшают эстетичный вид одежды и могут вызывать различные заболевания. Поэтому наряду с гидрофобностью необходимо обеспечить материалу бактерицидные свойства. Существующие
технологии обработки не обеспечивают появления у материала комплекса указанных свойств, поскольку они обладают узконаправленным действием и зачастую приводят к ухудшению целого ряда других характеристик, определяющих качество мехового полуфабриката.
Материалы с добавлением наночастиц различных металлов приобретают уникальные по своим показателям свойства: гидрофобность,
гидрофильность, грязеотталкивание, а также целый ряд других характеристик [3]. Также известно, что обработка мехового и кожевенного полуфабриката в плазме высокочастотного разряда позволяет улучшить прочностные свойства, в зависимости от режима обработки - гидрофобизировать или увеличить гидрофильность материала [4].
Целью работы являлось исследование влияния наночастиц серебра на бактерицидные и сорбционные характеристики мехового
полуфабриката из овчины при высокочастотной индукционной плазменной обработке.
Проводилось нанесение наночастиц серебра методом распыления и при высокочастотной
индукционной плазменной обработке в режиме Wр=0,5кВт; 0=0,06 г/с, т=1-2мин, Р=60 Па.
Результаты исследования основных нормируемых показателей представлены в табл. 1.
Таблица 1 - Химические
контрольных и опытных образцов*
показатели
Показатель ГОСТ К I II
Массовая доля влаги в кожевой ткани, не более (сухой остаток) , % 14,0 11,3 8,68 9,12
Массовая доля окиси хрома, % 1,5-3,5 2,1 2,0 2,3
Массовая доля золы, % не более 9,0 2,40 2,25 4,18
Массовая доля несвязанных жировых веществ, % не более 12,0 8,0 7,0 7,0
* ГОСТ - показатели по ГОСТ 1821-75 «Овчина шубная выделанная. Технические условия»; К - готовые образцы, не подвергавшиеся дополнительной обработке; I -образцы, обработанные наночастицами серебра распылением; II - образцы, обработанные наночастицами серебра в условиях ВЧИ плазмы.
Установлено, что массовая доля влаги в кожевой ткани в образцах, обработанных методом распыления и в условиях ВЧИ плазмы, понизилась. Массовая доля окиси хрома остается в пределах нормы. Массовая доля золы в образцах, обработанных методом распыления и в условиях ВЧИ плазмы, понизилась. Массовая доля несвязанных жировых веществ несколько ниже требований ГОСТа. Необходимо отметить, что снижение массовой доли несвязных жировых веществ не связано с ВЧИ-плазменной обработкой, а так же нанесением наночастиц, поскольку данный показатель ниже ГОСТа и в контроле. Это может быть связано с более длительным обезжириванием
овчины.
мехового полуфабриката растворителем в процессе отделки.
Также проведены исследования
прочностных характеристик мехового
полуфабриката, обработанного наночастицами серебра в условиях ВЧИ плазмы (рисунки 1 и 2). Установлено, что обработка мехового
полуфабриката в условиях ВЧИ плазмы улучшает прочностные характеристики. Это связано со структурированием коллагена кожевой ткани при ВЧИ - обработке.
Рис. 1 - Зависимость изменения показателя прочности на разрыв кожевой ткани мехового полуфабриката от времени обработки
400 350 -300 -250 -200 -150 -100 ■ 50 -0
3 4 5 6 7
Время обработки, мин
10
■ нанесены ераспьп еннем □ нанесены ев условиях ВЧИ плазмы
Рис. 2 - Зависимость изменения показателя относительного удлинения кожевой ткани мехового полуфабриката от времени обработки
Установлено, что эффект дополнительного структурирования материала вследствие
проникновения наночастиц вглубь структуры и формирования дополнительных поперечных сшивок обеспечивает увеличение прочности кожевой ткани до 30%.
Кислотность водной вытяжки образцов, обработанных методом распыления и в условиях ВЧИ плазмы, остается в пределах нормы.
В ходе обработки наночастицами серебра в условиях ВЧИ плазмы определяли время впитывания поверхности контрольного и опытного образцов во времени. На рисунке 3 видно, что время впитывания капли обработанных образцов увеличивается при обработке в условиях ВЧИ-плазмы, относительно контрольного образца.
"нанесение методом напыления ■нанесение в условиях ВЧИ плазмы
Рис. 3 - Изменение времени впитывания капли кожевой тканью мехового полуфабриката в зависимости от времени и вида обработки
При обработке материалов с микропористой поверхностью (поры до 2 нм), наночастицы образуют тонкую пленку, в случае пористых материалов, таких как кожевая ткань и волосяной покров меха, наночастицы проникают внутрь и ориентируются на структурных элементах. Измерение времени впитывания капли поверхностью показало, что применение растворов с рабочей концентрацией 0,01% обеспечивает глубокую имплантацию наночастиц в структуру и постепенное насыщение материала в зависимости от времени обработки (рисунок 4.6, таблица П1).
На основании полученных результатов можно заключить, что нанесение наночастиц серебра методом распыления не позволяет достичь желаемого эффекта гидрофобизации и упрочнения материала, а анализ мехового полуфабриката обработанного в условиях ВЧИ плазмы показал, что наиболее эффективным является следующий режим обработки: Wр=0,5кВт; 0=0,06 г/с, т=1-2мин.
Исследование бактерицидности,
проведенное в Центре гигиены и эпидемиологии в Республике Татарстан, установило, что меховой полуфабрикат, обработанный наночастицами
серебра в условиях ВЧИ плазмы в оптимальном режиме, приобретает бактерицидные свойства (протокол № 15100 от 05 мая 2011 года).
Выводы
Химические показатели (массовая доля
влаги, окиси хрома, золы, несвязанных жировых веществ) опытных образцов остались в пределах норматива.
Прочность образцов, обработанных
методом распыления, по сравнению с
контрольными образцами повысилась в два раза. Прочность образцов, обработанных наночастицами
серебра в условиях ВЧИ-плазмы, по сравнению с контрольными образцами повысилась на 127%.
Показатели рН водной вытяжки всех образцов остаются в пределах нормы.
Время впитывания капли в опытных образцах увеличивается в зависимости от времени обработки на 144-486 сек. Обработка мехового полуфабриката наночастицами серебра в условиях ВЧИ плазмы обеспечивает увеличение времени впитывания капли.
Меховой полуфабрикат, обработанный наночастицами серебра в условиях ВЧИ плазмы, приобретает бактерицидные свойства.
Литература
1.Эткин Я.С. Товароведение пушно-мехового сырья и готовой продукции / Я.С. Эткин. - М.: Легпромиздат, 1990.-368с.
2.Зорина, Э.Ф. Химические способы улучшения эксплуатационных свойств меха, / Зелева, Г.М.,
Тюменцева // - Омск., 2003.- №22. - С.155-158. Библ.7.
3. Измайлов, Б.А. Защита текстильных материалов от биоповреждений и влаги, нетканые материалы продукция оборудование технологии / В.М.Горчакова // .- 2008.- С.10-14.
4.Абдуллин И.Ш. Исследование возможности повышения качества мехового полуфабриката за счет обработки наночастицами серебра в условиях ВЧИ плазмы / И.Ш. Абдуллин, Е.А. Панкова // Вестник Казанского технологического университета. - 2009. - № 4. - С. 117 -120.
© И. Ш. Абдуллин - д-р техн. наук, проф., зав. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, [email protected]; М. М. Гребенщикова - асс. той же кафедры, [email protected]; Е. С. Бакшаева -магистр КНИТУ.
