Главная » 2014»Сентябрь»19 » Скачать Сверхгидрофобизация полиэфирных текстильных материалов посредством модифицирования их поверхности политетрафторэтиленом. бесплатно
07:26
Скачать Сверхгидрофобизация полиэфирных текстильных материалов посредством модифицирования их поверхности политетрафторэтиленом. бесплатно
Сверхгидрофобизация полиэфирных текстильных материалов посредством модифицирования их поверхности политетрафторэтиленом
Диссертация
Автор: Кумеева, Татьяна Юрьевна
Название: Сверхгидрофобизация полиэфирных текстильных материалов посредством модифицирования их поверхности политетрафторэтиленом
Справка: Кумеева, Татьяна Юрьевна. Сверхгидрофобизация полиэфирных текстильных материалов посредством модифицирования их поверхности политетрафторэтиленом : диссертация кандидата технических наук : 05.19.02 / Кумеева Татьяна Юрьевна; [Место защиты: Иван. гос. хим.-технол. ун-т] - Иваново, 2010 - Количество страниц: 140 с. ил. Иваново, 2010 140 c. :
Объем: 140 стр.
Информация: Иваново, 2010
Содержание:
АННОТАЦИЯ
ВВЕДЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1 Полиэфирные волокнистые материалы как объект текстильной переработки
11 Структура и свойства полиэтилентерефталатных волокон
12 Олигомеры полиэтилентерефталата
2 Модифицирование синтетических текстильных материалов
21 Основные принципы придания гидрофобности текстильным материалам
22 Новые возможности поверхностного модифицирования текстильных материалов
221 Сверхкритический диоксид углерода - растворитель для новых технологий
222 Получение гидрофобных покрытий на основе теломеров тетрафторэтилена
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1 Характеристика объектов исследования
2 Методика подготовки полиэфирных материалов к работе
3 Методика модифицирования полиэфирных материалов
31 Методика нанесения гидрофобизирующего покрытия из среды сверхкритического С02
32 Методика нанесения гидрофобизирующего покрытия из теломерного раствора
33 Химическое модифицирование текстильного материала в растворе карбамида
34 Плазмохимическое модифицирование текстильного материала плазмой ВЧ-разряда
4 Методы оценки степени гидрофобности
41 Измерение краевых углов смачивания методом проецирования капли на экран
42 Время впитывания капли
43 Оценка поверхностной энергии твердого тела по полярной и дисперсионной составляющим работы адгезии (метод двух жидкостей)
44 Методики определения водопоглощения, воздухо- и паропрницаемости
5 Спектроскопические методы исследования
Метод ИК - спектроскопии (МНПВО)
6 Микроскопические методы анализа
61 Методика изучения морфологии поверхности пленок и волокон текстильных материалов с помощью атомно-силовой микроскопии
62 Сканирующая электронная микроскопия с энер го дисперсионным химическим анализом
63 Оптическая микроскопия
7 Рентгенографический анализ
8 Термические методы анализа
81 Метод дифференциальной сканирующей калориметрии
82 Дифференциальный термоанализ, дифференциальная термогравиметрия и термогравиметрия
9 Элементный анализ
91 Метод Шёнигера, со спектрофотометрическим окончанием (определение фтора)
92 Метод Дюма - Прегля - Коршун (определение азота)
10 Методика определения поверхностного содержания циклических олигомеров
101 Определение содержания олигомеров ПЭТФ после обработки ткани в сверхкритическом диоксиде углерода
11 Испытание устойчивости гидрофобного покрытия к различным обработкам
111 Испытание устойчивости гидрофобного покрытия к сухому трению
112 Испытание устойчивости гидрофобного покрытия к стирке при
113 Испытание устойчивости гидрофобного покрытия к химической чистке
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Глава 1 Придание полиэфирным тканям устойчивой сверхгидрофобности за счет использования растворов ультрадисперсного политетрафторэтилена в диоксиде углерода, находящемся в сверхкритическом состоянии
11 Свойства полиэфирной ткани, модифицированной посредством формирования на поверхности образующих её волокон пленки политетрафторэтилена
12 Анализ условий достижения сверхгидрофобности и выявление основных технологических факторов, обеспечивающих повышение водоотталкивающих свойств полиэфирных тканей 88 •
Глава 2 Придание полиэфирным тканям сверхгидрофобности посредством использования растворов теломеров тетрафторэтилена
21 Исследование свойств полиэфирной ткани, обработанной раствором теломеров тетрафторэтилена
22 Основные условия, определяющие достижение сверхгидрофобности волокнистого материала за счет обработки раствором теломеров тетрафторэтилена
ВЫВОДЫ
Введение:
Актуальность работы.
В настоящее время центр мировой текстильной промышленности переместился в страны Азии, обладающие собственной сырьевой базой и дешевой рабочей силой. Однако европейские страны ориентируются на выпуск высокотехнологичной, наукоемкой продукции - текстильных материалов со специальными потребительскими свойствами («smart textile»), которые производятся в небольших объемах и имеют высокую добавленную стоимость. Путь развития национальной текстильной промышленности, носящий инновационный характер и позволяющий заложить в основу технологии достижения фундаментальной науки, предусмотрен «Стратегией развития легкой промышленности России на период до 2020 года». К такой продукции относятся и текстильные материалы со специальными свойствами. В частности, к числу востребованных относятся гидрофобные текстильные материалы. Особенный интерес производители и потребители проявляют к ультра- и супергидрофобным текстильным материалам, поэтому задача придания полиэфирным текстильным материалам сверхгидрофобности, несомненно, является актуальной.
Работа выполнена на основании планов НИР ИХР РАН на 2006-2010 г.г.; гранта РФФИ №08-03-00294 на 2008-2009 г.г.; Программы №7 Отделения химии и наук о материалах Российской академии наук на 2009 и 2010 г.г.
Цели и задачи работы
Цель настоящей работы состояла в создании научных основ новых способов придания текстильным материалам сверхгидрофобности, основанных на направленном формировании на поверхности волокон, образующих ткань, низкоэнергетического фторсодержащего покрытия посредством нанесения низкомолекулярных фторполимеров из растворов.
Для достижения указанной цели решали следующие задачи:
• исследование структуры и свойств покрытий, сформированных на поверхности полиэфирных материалов из растворов ультрадисперсного политетрафторэтилена в сверхкритическом диоксиде углерода (СК-С02) и теломеров тетрафторэтилена в ацетоне;
• анализ условий достижения сверхгидрофобности и выявление основных технологических факторов, посредством воздействия на которые можно обеспечить повышение гидрофобности полиэфирных тканей до ультра- и даже суперуровня при использовании растворов ультрадисперсного политетрафторэтилена и теломеров тетрафторэтилена.
Научная новизна.
Разработаны научные основы способов придания сверхгидрофобности полиэфирным тканям за счет формирования на поверхности образующих их нитей низкоэнергетических покрытий посредством обработки растворами низкомолекулярного политетрафторэтилена в СК-С02 или теломеров тетрафторэтилена в ацетоне. При этом получены следующие наиболее существенные научные результаты:
• Установлено, что обработка полиэфирной ткани растворами низкомолекулярного политетрафторэтилена в СК-С02 или теломеров тетрафторэтилена в ацетоне обеспечивает формирование на поверхности волокон, образующих ткань, новой низкоэнергетической поверхности, придающей ткани сверхгидрофобность при сохранении высокого уровня воздухо и паропроницаемости.
• Показано, что покрытие, сформированное нанесением политетрафторэтилена из раствора в СК-С02, обладает высокой устойчивостью к эксплуатационным воздействиям и упорядоченной структурой, благодаря чему обработанная ткань характеризуется чрезвычайно низким водопоглощением, которое недостижимо при использовании промышленных препаратов и существующих методов их нанесения.
• Установлено, что нанесение фторсодержащего покрытия на поверхность волокон обеспечивает условия, при которых не происходит капиллярного всасывания жидкости в межволоконных пространствах.
• Показано, что благодаря своей наноразмерности, пленка, сформированная нанесением политетрафторэтилена из раствора в СК-СОг, повторяет микрорельеф волокон, которые образуют ткань, способствуя обеспечению ультрагидрофобности текстильного материала.
• Обнаружено, что покрытие, образовавшееся за счет нанесения на полиэфирную ткань теломеров тетрафторэтилена, характеризуется недостаточно совершенной структурой. Предложен метод воздействия на волокнистый материал, позволяющий дополнительно повысить гидрофобные свойства за счет уменьшения толщины и повышения упорядоченности защитного покрытия.
• Впервые показано, что уровень гидрофобности текстильного материала определяется не только низкой поверхностной энергией гидрофобизатора, но и сочетанием макро-, микро- и наношероховатости подложки.
Установлено, что повышения степени гидрофобности полиэфирной ткани до уровня супергидрофобности можно добиться за счет использования химического способа предварительного модифицирования волокнистого материала, обеспечивающего придание поверхности полиэфирных волокон дополнительной шероховатости Практическая значимость.
Обоснована целесообразность использования в качестве гидрофобизаторов для придания полиэфирным тканям сверхгидрофобности не импортных фторсодержащих препаратов, а различных марок отечественных низкомолекулярных фторполимеров: раствора теломеров тетрафторэтилена торговой марки «Черфлон» и ультрадисперсного политетрафторэтилена торговой марки «Форум». Способ, основанный на применении «Черфлона», отличается универсальностью, может реализоваться на существующем промышленном оборудовании. Способ, базирующийся на использовании раствора «Форума» в СК-С02, обеспечивает достижение краевого угла смачивания, близкого, к показателям- супергидрофобности, и уникально низкого водопоглощения. Он может применяться для производства материалов двойного, назначения и обладает экологической чистотой, поскольку СК-технологии осуществляются по замкнутому циклу и- являются-безотходными.
Автор защищает.
• Экспериментально установленные характеристики структуры и свойств покрытий, сформированных на поверхности полиэфирных волокон-обработкой волокнистого материала растворами низкомолекулярного политетрафторэтилена в СК-СОг или теломеров тетрафторэтилена в ацетоне.
• Метод воздействия на волокнистый материал, позволяющий дополнительно повысить уровень его гидрофобности за счет уменьшения толщины и повышения упорядоченности покрытия.
• Метод повышения гидрофобности полиэфирного волокнистого материала, основанный на придании поверхности полиэфирных волокон дополнительной шероховатости.
Апробация работы.
Основные материалы диссертации доложены, обсуждены и получили положительную оценку в ходе работы:
• XI и XII Международных научно-практических семинаров «Физика волокнистых материалов: структура, свойства, наукоемкие технологии и материалы» («SMARTEX-2008» и «SMARTEX-2009»), Иваново, 2008 и 2009 г. г
• XX Симпозиума «Современная химическая физика», г. Туапсе 2008 г.
• Российской научно-практической конференции с международным. ? участием «Фторполимерные материалы. Научно-технические, производственные и коммерческие аспекты», Кирово-Чепецк, 2008 г.
• Ill Международной научно-технической конференции «Достижения текстильной химии - в производство», Иваново, 2008 г.
• X Международной конференции по химии и физикохимии олигомеров («0лигомеры-2009»), Волгоград, 2009 г.
V Международной научно-практической конференции «Сверхкритические флюиды: фундаментальные основы, технологии, инновации», Суздаль, 2009 г.
• IV Всероссийской конференции (с международным участием) «Физикохимия процессов переработки полимеров», Иваново, 2009 г.
• Международной научно-методической конференции «Достижения в области химической технологии и дизайна текстиля, синтеза и применения красителей», Санкт-Петербург, 2009 г.
• Научно-практической конференции и выставки «Нанотехнологии в текстильной и легкой промышленности - от разработки до внедрения», Москва, 2010 г.
• 2-ом Всероссийском семинаре «Физикохимия поверхностей и наноразмерных систем», Москва, 2010 г.
XIII Московского международного Салона изобретений и инновационных технологий «Архимед», Москва, 2010 г.
ЛИТЕРАТУРНЫМ ОБЗОР
