Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Влияние технологических факторов и структуры модификаторов на гидрофобные свойства волокнистых материалов и изделий легкой промышленности Евсюкова Наталия Викторовна

Влияние технологических факторов и структуры модификаторов на гидрофобные свойства волокнистых материалов и изделий легкой промышленности
<
Влияние технологических факторов и структуры модификаторов на гидрофобные свойства волокнистых материалов и изделий легкой промышленности Влияние технологических факторов и структуры модификаторов на гидрофобные свойства волокнистых материалов и изделий легкой промышленности Влияние технологических факторов и структуры модификаторов на гидрофобные свойства волокнистых материалов и изделий легкой промышленности Влияние технологических факторов и структуры модификаторов на гидрофобные свойства волокнистых материалов и изделий легкой промышленности Влияние технологических факторов и структуры модификаторов на гидрофобные свойства волокнистых материалов и изделий легкой промышленности Влияние технологических факторов и структуры модификаторов на гидрофобные свойства волокнистых материалов и изделий легкой промышленности Влияние технологических факторов и структуры модификаторов на гидрофобные свойства волокнистых материалов и изделий легкой промышленности Влияние технологических факторов и структуры модификаторов на гидрофобные свойства волокнистых материалов и изделий легкой промышленности Влияние технологических факторов и структуры модификаторов на гидрофобные свойства волокнистых материалов и изделий легкой промышленности Влияние технологических факторов и структуры модификаторов на гидрофобные свойства волокнистых материалов и изделий легкой промышленности Влияние технологических факторов и структуры модификаторов на гидрофобные свойства волокнистых материалов и изделий легкой промышленности Влияние технологических факторов и структуры модификаторов на гидрофобные свойства волокнистых материалов и изделий легкой промышленности
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Евсюкова Наталия Викторовна. Влияние технологических факторов и структуры модификаторов на гидрофобные свойства волокнистых материалов и изделий легкой промышленности : диссертация ... кандидата технических наук : 05.19.01 / Евсюкова Наталия Викторовна; [Место защиты: Моск. гос. ун-т дизайна и технологии].- Москва, 2010.- 140 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/2440

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Современное состояние разработок в области гидрофобизации материалов для одежды и обуви 9

1.1. Теоретические основы гидрофобизации волокнистых материалов 11

1.2. Гидрофобизующие препараты 18

1.3. Технологические аспекты гидрофобной отделки волокнистых материалов 26

1.4. Сверхкритические технологии и перспективы их использования для модифицирования волокнистых материалов 31

Глава 2. Объекты и методы исследования. методики обработки образцов гидрофобизаторами 38

2.1. Объекты исследования 38

2.2. Методы исследования 42

2.3. Методики обработки образцов гидрофобизаторами 54

Глава 3. Влияние модификации на лиофобные и физико-механические свойства волокнистых материалов 56

3.1. Исследование механизма формирования гидрофобных свойств волокнистых материалов, модифицированных фторсодержащими соединениями 56

3.2.Свойства текстильных материалов, модифицированных фторсодержащим силаном 71

3.3. Свойства кожевенного полуфабриката, модифицированного фторсодержащим силаном 78

3.4. Исследование влияния гидрофобизатора на свойства меховой овчины 86

Глава 4. Модификация волокнистых материалов в среде сверхкритического диоксида углерода 102

4.1. Определение технологических параметров растворения модификаторов 102

4.2. Свойства модифицированных текстильных материалов 103

4.3. Свойства меховой овчины, модифицированной в сверхкритическом С02 112

Выводы по работе 121

Список литературы 123

Приложение 139

Введение к работе

Актуальность исследования. Ткани для верхней одежды, спецодежды, обувь, кожевенно-меховые изделия, текстильные материалы технического назначения при эксплуатации должны противостоять смачиванию водой, водными растворами различных веществ, органическими жидкостями и адгезии водо содержащих загрязнений, т.е. проявлять гидро-, олеофобные и антиадгезионные свойства. Выпуск конкурентоспособных изделий, увеличение срока их службы с сохранением высоких эксплуатационно-эстетических характеристик могут быть достигнуты с помощью гидрофобной обработки кожевенно-меховых полуфабрикатов, текстильных материалов и изделий на их основе.

Придание водоотталкивающих свойств различным материалам и изделиям относится к разряду актуальных проблем. Это связано как с развитием фундаментальных представлений о гидрофильно-гидрофобных системах, так и с рядом технических факторов - повышением требований к уровню гидрофобности материалов, а также появлением новых гидрофобизаторов и приемов обработки поверхностей различной природы.

В общем виде, придание водоотталкивающих свойств материалам предполагает уменьшение их поверхностной энергии. Эффективность различных препаратов, используемых в настоящее время для этой цели, можно расположить в ряд по мере увеличения их гидрофобизирующей активности: парафины, силаны и силоксаны, фторсодержащие углеводороды. В последнее время внимание исследователей сосредоточено на разработке и получении гидрофобизаторов нового поколения, позволяющих создавать самоочищающиеся покрытия, функциональные свойства которых основаны на эффекте супергидрофобности. Отличительной характеристикой последнего являются большая величина краевого угла смачивания водой (более 140) и небольшой угол скатывания капли или ее скольжение по

поверхности. Одно из направлений решения этой проблемы - использование фторуглеводородных заместителей в составе силоксановых олигомеров. Требует совершенствования и технология модификации поверхностных свойств волокнистых материалов. Используемые в настоящее время сорбционные методы из растворов и эмульсий не обеспечивают экологическую чистоту производства. Кроме того, из-за возникающих при сушке сил поверхностного натяжения может нарушиться однородность нанесенного покрытия, измениться пористая структура материалов или морфология самих покрытий. Эти процессы негативно сказываются на формировании однородного тонкого модифицирующего слоя, не искажающего структуру обрабатываемого изделия. Нанесение модификаторов из раствора в сверхкритическом флюиде и, в частности, в сверхкритическом диоксиде углерода позволяет равномерно нанести тонкий слой модифицирующего вещества на изделие при минимальном расходе модификатора без нарушения исходной структуры поверхности. Использование сверхкритического диоксида углерода соответствует требованиям «зелёных» технологий.

Целью диссертационной работы является развитие научных основ и технологических решений получения волокнистых материалов легкой промышленности с супергидрофобными и олеофобными свойствами при модификации фторсодержащими силанами. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- оценка современного состояния разработок в области создания
супергидрофобных поверхностей;

проведение сравнительного анализа эффективности используемых в настоящее время гидрофобизаторов и обоснование химической структуры модификаторов для обеспечения эффекта супергидрофобности;

оптимизация технологических параметров обработки в зависимости от способа нанесения и вида волокнистого материала;

- установление взаимосвязи химической структуры фторсодержащих
силанов и силоксанов с гидро- и олеофобными свойствами покрытий;

- исследование поверхностных, физических и эксплуатационных свойств
модифицированных материалов;

- исследование возможности использования экологически чистого
сверхкритического диоксида углерода для проведения гидрофобной
обработки волокнистых материалов фторсодержащими силанами;

- определение технологических параметров обработки в сверхкритическом
диоксиде углерода.

Объектами исследования служили ткани различного волокнистого состава, кожевенный полуфабрикат КРС хромового дубления для верха обуви, меховая овчина, фторсодержащие силаны и силоксаны. Научная новизна проведенных исследований:

- теоретически обоснована и экспериментально подтверждена
эффективность использования фторсодержащих силанов в качестве
гидрофобизующих агентов нового поколения для волокнистых материалов
легкой промышленности;

- установлено, что высокий уровень гидрофобности независимо от сырьевого
состава волокнистого материала достигается при наличии в химической
структуре модификатора таких групп, как -CF3 концевой группы,
перфторированной цепи (-CF2-)n при п=5-7, функциональной амидной
группы и спейсерной группы с оптимальным числом -Si-O- связей;

развиты представления о формировании поверхностного монослоя модификатора на поверхности волокнистых материалов;

определено, что супергидрофобный эффект волокнистых материалов достигается при формировании полимолекулярного слоя модификатора;

- обоснованы и оптимизированы технологические параметры обработки,
при которых достигаются супергидрофобные и олеофобные свойства ткани,
кожевенного полуфабриката, меховой овчины;

установлено, что обработанные фторсодержащими силанами волокнистые материалы сохраняют высокие гигиенические и физико-механические показатели;

показано, что применение сверхкритического диоксида углерода (СК-СОг) в качестве растворителя фторсодержащих силанов при сорбционной модификации волокнистых материалов приводит к более равномерному распределению модификатора и отсутствию усадки в материалах после обработки.

Практическая значимость работы заключается в получении супергидрофобных волокнистых материалов для одежды и обуви, характеризующихся высокими антиадгезионными и эксплуатационными свойствами. Предложен комплекс методов, позволяющих оценить гидро- и олеофобные свойства волокнистых материалов различных структур и состава.

Результаты исследования использованы в рамках контракта ОАО <<1ЩИИКП>> с Минпромторгом России по теме НИОКР «Разработка базовых технологий производства гидротехнических, маслобензоустойчивых композиционных мембранных материалов и средств защиты для экстремальных условий эксплуатации» шифр «СИЗ» по федеральной целевой программе «Национальная технологическая база» на 2007-2011 г., что подтверждено соответствующим документом; также представлен акт испытаний модифицированных материалов от ЦНИИПИК.

Достоверность проведенных исследований. Достоверность научных положений, выводов и результатов, полученных в работе, подтверждается согласованностью результатов теоретических и экспериментальных исследований, выполненных с применением современных методов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы

докладывались: на научно-практической конференции студентов,

аспирантов и молодых ученых (МГУДТ, 2007); на международной научной

конференции «Современные технологии и материалы» (Кутаиси, 2008); на

межвузовской научно-практической конференции «Инновационные и наукоемкие технологии в легкой промышленности» (Москва, 2008); на III международной научно-технической конференции «Текстильная химия-2008» (Иваново 2008); на 61 научной конференции студентов «молодые ученые 21 веку» (Москва, 2009); на V Международной научно-практической конференции «Сверхкритические флюиды: фундаментальные основы, технологии, инновации» (Суздаль, 2009); на всероссийском семинаре «Физико-химия поверхностей и наноразмерных частиц» (ИФХ РАН, Москва, 2009).

Публикации. Основные положения проведенных исследований опубликованы в 15 печатных работах, из них 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ и 2 положительных решения на выдачу патентов.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов по каждой главе, списка использованной литературы. Объем диссертации составляет 140 печатных листов, включая 36 рисунков, 33 таблицы, списка литературы и 147 библиографических наименований.

Технологические аспекты гидрофобной отделки волокнистых материалов

Эмульсии, используемые для модификации, квалифицируют по концентрации дисперсной фазы: разбавленные (до 0,1%), концентрированные (до 74%) и высококонцентрированные ( 74%).

Наиболее интересны с практической и экономической точки зрения, высококонцентрированные эмульсии, легко разбавляемые до требуемой концентрации. Эмульгированию подвергаются полиалкилсилоксаны (полиметил- и полиэтил-), полиалкилгидридсилоксаны и полифенилсилоксаны. Так, фирма «Midland Silicones» выпускает 40% эмульсию силикона MS-148. Примером водных эмульсий гидрофобизаторов отечественного производства являются препараты ГКЖ-94 и ГКЖ -94М. В качестве эмульгаторов применяют водные растворы желатины, казеината аммония, сульфанола, ОП-10 и сольвара (поливиниловые спирты, содержащие 4-15% остаточных ацетатных групп).

Для гидрофобной обработки также используют растворы модификаторов в органических растворителях (уайт-спирит, трихлорэтилен, тетрахлорэтилен, перхлорэтилен, бензин). Например, жидкость ГКЖ-8 выпускается в виде 65%-го раствора полиэтилгидросилазана, а жидкость ГКЖ-16 в виде 20%-го раствора полиметилсилазана в бензине. Водорастворимые кремнийорганические гидрофобизаторы (ГКЖ-ПН) -алкилсиликонаты натрия - широко используются для волокнистых материалов различной природы, содержащих гидроксильные и эфирные группы. Широкое распространение получили и синтетические латексы фторсодержащих полимеров, например, «Скотчгард» фирмы ЗМ (США), ЛФМ-3, ЛРМ-Н (Россия), «Нува» (Швейцария).

Использование органических растворителей приводит к ухудшению экологической обстановки на предприятии, к необходимости создания вытяжных и рекуперационных систем, что значительно усложняет и удорожает производственный процесс [102, 103]. В связи с этим в производстве изделий легкой промышленности предпочтение отдается водным растворам фторсодержащих поверхностно-активных веществ и водным дисперсиям фторсодержащих полимеров и сополимеров. При их применении не загрязняется воздух, не требуется герметичное оборудование. Однако в составе водных эмульсий и латексов присутствуют и «посторонние» вещества. Это, прежде всего, эмульгаторы, количество которых варьируется в пределах 5-10 % от массы полимера. Кроме того, используются соединения, придающие эмульсиям и дисперсиям способность противостоять следующим факторам: замерзанию (антифризы); расслоению при транспортировке; устойчивость к воздействию бактерий, грибков и т. д. Все перечисленные добавки снижают эффективность гидрофобизаторов. При обработке синтетических волокон эмульсиями или дисперсиями последние образуют слабо связанные с поверхностью волокон толстые конденсированные слои, которые легко смываются при стирках и химических чистках и истираются при эксплуатации тканей [104].

Гидрофобную отделку кож или готовых изделий можно проводить на различных технологических стадиях их выделки. Аппретирование проводят методом окунания, разбрызгивания, намазкой или нанесением модифицирующего покрытия только с лицевой стороны щеткой, что значительно снижает расход пропиточного состава [43, 46, 104]. Эмульсионное жирование является распространенным при выработке кож хромового дубления для верха обуви, а в последнее время и некоторых видов термостойкой юфти [43, 46, 80].

При выработке кож зачастую совмещают процессы жирования и гидрофобизации. Например, в состав жирующей смеси вводят фторсодержащие производные фосфорной и фосфиновой кислот, полисилоксаны с фторалифатическими и карбоксилсодержащими концевыми группами, а также привитые сополимеры на основе перфторалкилакрилатов [76]. Для получения максимальной гидрофобности обработанные кожи рекомендуется подвергать термообработке или заменять ее длительной выдержкой готовых кож.

В некоторых случаях кожу обрабатывают гидрофобизующим препаратом после крашения, дубления или в готовом виде для придания ей мягкости, водостойкости, грязе- и жироотталкивающих свойств. В [105, 106] отмечается, что гидрофобность кожи, обработанной кремнийорганическими соединениями значительно повышается, если в качестве катализатора добавляются эфиры ортотитановой кислоты, в частности, тетрабутоксититана. Сначала кожу обрабатывают раствором тетрабутоксититана, затем ее подвергают сушке и далее обрабатывают кремнийорганической композицией (ГКЖ-94, ПМС-200, СКТН "А").

Методики обработки образцов гидрофобизаторами

Обработка образцов растворами гидрофобизаторов в органических растворителях. В качестве растворителей предлагаемых гидрофобизаторов были использованы слабополярные растворители: толуол, гексан, бензол, этанол. Концентрация модификатора составляла 0,1-10 % (мае). Обработку проводили окуночным методом. Текстильные материалы выдерживали в растворе в течении 5 минут с последующим отжимом до влажности 70% и сушкой при 130С в течении 10 минут. В случае мехового и кожевенного полуфабриката обработку проводили: в течение 15 минут с последующей сушкой в естественных условиях.

Термообработку проводили, в случае текстильных материалов, прогревом поверхности горячим воздухом при 90±2С или глажением образцов при 180±2С в течение 1 минуты. Меховой полуфабрикат подвергали глажению при 180±2С в течение 1-2 минут. Кожевенный полуфабрикат подвергали воздействию горячего воздуха (100±2С) в термошкафу в течение 7 минут.

Обработку материалов в среде сверхкритического диоксида углерода проводили на установке, изображенной на рис. 2.5. Для определения оптимального режима обработки варьировали такие параметры, как температура (от 35 до 70С), давление (от 10 до 23 МПа), продолжительность выдержки в сверхкритической среде (от 1 до 3 часов) и концентрацию модификатора (от 1,25 до 9 мг/см ). После экспозиции проводили декомпрессию кюветы со скоростью 1,2; 0.5 или 0.3 см /мин. Термофиксацию проводили как и в случае обработки образцов растворами гидрофобизаторов в органических растворителях.

В главе 1 было показано, что гидрофобные свойства поверхности, модифицированной фторсодержащими соединениями, зависят не только от длины перфторированной цепочки, но и химического строения концевой группы: -СБз или -CHF2. Оценку ожидаемого краевого угла смачивания проводили [9]:

Здесь ажг - поверхностное натяжение на границе жидкость - твердая поверхность; ov - критическое поверхностное натяжение поверхности; аш-поверхностное натяжение воды при 20С; а жг и о дисперсионные составляющие поверхностных натяжений. Справочные данные перечисленных параметров составляли [139]: для материала, обработанного модификаторами с концевой группой -CHF2: о =72,7 5 мДж/м ; 0- =16 мДж/м2; тажг=22,1 мДж/м2; 0 =16 мДж/м2.

Для материала, обработанного модификаторами с концевой группой - Расчеты показали, что обработка модификаторами с концевыми группами -CF3 или -CHF2 позволяет придать поверхности высокую степень гидрофобности, при этом химические соединения с концевой группой -CF3 более эффективны (табл. 3.1). Полученные расчетные значения 0 справедливы при образовании на поверхности мономолекулярного непрерывного слоя модифицирующего соединения с внешним расположением (направлением) перфторированного радикала. Учитывая, что объекты, используемые в работе, обладают значительной шероховатостью, после их обработки можно ожидать и более высоких краевых углов смачивания [8,12].

Волокнисто-сетчатые материалы, используемые для производства одежды и обуви различного назначения (полиамид, хлопок, шерсть, полиэфир), имеют критическое поверхностное натяжение 40 мДж/м , что приводит к смачиванию их водой, водосодержащими загрязнителями и органическими, маслоподобными жидкостями [3, 9]. Для обеспечения эффекта гидрофобности следует понизить критическое поверхностное натяжение до 40 мДж/м , олеофобности - до 20 мДж/м , супергидрофобности - до 10 мДж/м [3-10]. Как показано в разделе 3.1.1, необходимое снижение поверхностного натяжения материала могут обеспечить фторсодержащие кремнийорганические соединения с концевыми группами -CF2H и -CF3. При их адсорбции «спейсером» являются гидроксильные группы, связанные с атомом кремния [45, 60-63]. В результате их взаимодействия с кислородсодержащими поверхностными группами адсорбента (подложки) образуются физические и химические связи, которые обеспечивают необходимую адгезионную прочность между гидрофобным покрытием и материалом. Возможно, что наличие кислородсодержащих групп на поверхности обрабатываемых образцов является необходимым условием для достижения устойчивого гидрофобного эффекта. В связи с этим в работе использовали хлопчатобумажные и шерстяные ткани, кожевенный полуфабрикат и меховую овчину.

Известно, что при использовании в качестве гидрофобизаторов кремнийсодержащих соединений обработанные материалы рекомендуется подвергать дополнительной термообработке [62]. Вероятно, влияние температуры на гидрофобный эффект обусловлен структурированием поверхностного слоя модификатора.

Свойства кожевенного полуфабриката, модифицированного фторсодержащим силаном

Комплексное исследование влияния фторсодержащего силана (МА 7) на свойства кожевенного полуфабриката проводили, используя кожу хромового дубления для верха обуви (ГОСТ 939-88). Аппретирование образцов проводили методом погружения.

При обработке кожевенного полуфабриката раствором гидрофобизатора некоторое количество жировых веществ, содержащихся в нем, способно раствориться в этиловом спирте, что может повлечь к потере пластичности, мягкости кожи и, в свою очередь, негативно скажется на свойствах готового продукта. В связи с этим были проведены исследования по определению содержания жировых веществ в исследуемом кожевенном полуфабрикате до и после его обработки в спирте и в спиртовом растворе МА7(рис. 3.6.).

Из рисунка следует, что содержание жира в кожевенном полуфабрикате, выдержанном в спирте, уменьшается на 4 % по сравнению с исходным образцом. Следовательно, в спирте растворяется до 4% жировых веществ. При обработке спиртовыми растворами гидрофобизаторов содержание жировых веществ уменьшается лишь на 1%, т.е. сорбция гидрофобизатора при выдержке образца в спиртовом растворе МА 7 и, как следствие, уменьшение поверхностного натяжения, препятствуют удалению жиров из кожевенного полуфабриката.

На рис. 3.7 представлены деформационные кривые образцов, а в таблице 3.11 их механические характеристики. Из полученных данных следует, что из-за уменьшения количества жировых веществ при выдержке кожевенного полуфабриката в чистом растворителе увеличивается его прочность от 14 до 17 МПа, при этом несколько уменьшается деформируемость, по сравнению с исходным материалом. После обработки раствором гидрофобизатора повышение прочности не приводит к значительному снижению деформационной характеристики, т.к. разница в количестве жировых веществ в исходном и модифицированном образце незначительна.

На основании результатов анализа механических свойств кожевенного полуфабриката можно сделать вывод, что гидрофобная обработка не приводит к деградации его деформационных свойства.

Для комплексной оценки свойств модифицированного кожевенного полуфабриката проведены исследования поверхностных и объемных показателей гидрофобности материалов. Поверхностные свойства, как с лицевой, так и с бахтармяной стороны представлены в таблице 3.12.

Модифицированные образцы приобретают со стороны лица высокогидрофобные (0 120) и супергидрофобные со стороны бахтармы (0 140) свойства, при этом реализуется эффект скольжения капли по поверхности. Гидрофобная обработка фторсодержащим силаном также позволила придать образцу высокие олеофобные свойства (120 усл. ед.). Полученные результаты свидетельствуют о снижении критического поверхностного натяжения модифицированного кожевенного полуфабриката.

Объемные свойства, характеризующие эффективность обработки, представлены в табл. 3.13. Гидрофобная обработка значительно снижает влагоемкость (Вг) и намокаемость (Нг). Испытания на водопромокаемость в статических условиях (ГОСТ 938.21-71) показали, что обработка фторсодержащим силаном в несколько десятков раз увеличивает сопротивление образца водопромоканию.

Для обеспечения хороших гигиенических свойств внутри обувного пространства важными показателями являются пароемкость (Пе 0тн) и паропроницаемость (В0). Как видно из результатов, представленных в табл. 3.13, эти показатели остаются на уровне исходных, что обусловлено незначительным изменением пористости и, как следствие, удельной площади поверхности образцов. Так, при определении объема пор в исходном и модифицированном образце было установлено, что пористость исходного составляет 50%. Полученный результат согласуется с литературными данными. В работе [145] показано, что пористость натуральной кожи составляет 40-60 %. Пористость модифицированного материала равна 45%. Она несколько меньше исходной, но входит в интервал значений возможного изменения этой величины (40-60%). Удельная площадь поверхности исходного (2.58 м /г) и модифицированного (2.43 м /г) образцов также близки.

Таким образом, обработка кожевенного п/ф фторсодержащим силаном позволяет придать ему высоко- и супергидрофобные свойства и не приводит к значительным структурным изменениям, сохраняя его гигиенические свойства.

Свойства меховой овчины, модифицированной в сверхкритическом С02

В данном разделе рассмотрены результаты обработки меховой овчины, выделанной по промышленной технологии (ГОСТ 4661-76), гидрофобизатором МА 4 в среде СК-СС .

Для определения оптимального режима обработки варьировали температуру Т (от 35 до 70С), давление Р (от 10 до 22 МПа), продолжительность экспозиции т (от 1 до 3 ч), концентрацию модификатора С (от 1,25 до 9 г-л ) и скорость декомпрессии v (от 0,3 до 1,2 см -мин ). После экспозиции волосяной покров подвергали термообработке при температуре гладильного вала 180С в течении 1 мин, кожевую ткань обрабатывали горячим воздухом в течение 10 мин при 90С. Эффективность гидрофобной отделки меховой овчины оценивали как по волосяному покрову так и бахтармяной стороне кожевой ткани.

Известно, что СК-СОг является хорошим экстрагентом эфиров жирных кислот, которые входят в состав жирующих композиций, использующихся при выделке меховых овчин [8, 147]. Во время обработки образцов модификатором в СК-СОг возможна как его сорбция, так и экстракция жирующих веществ. Для определения вклада последнего процесса в свойства полуфабрикатов было исследовано влияние сверхкритической среды на характеристики исходных образцов.

Концентрация несвязанных жиров, содержащихся в исходном образце и после его выдержки в СК-С02 (Р=15 МПа, Т= 50С, т = 2 ч, v= 0.3 см3-мин _1) составляет 13,2 и 10,2 % соответственно. Действительно, их количество в кожевой ткани уменьшается на -3%, но остается на уровне показателей, нормируемых ГОСТ 4661-76, согласно которому содержание несвязанных лшров не должно быть менее 10 мас.%. Изменение концентрации жирующих веществ в кожевой ткани может повлиять и на ее гидрофобные свойства. Однако краевой угол смачивания 0 исходного образца составлял 90, а после экспозиции в СК-С02 увеличился до 118 (табл. 4.4.).

Исходный образец можно считать псевдогидрофобным, т.к. он имеет гидрофобный краевой угол смачивания, но капля воды впитывается за 40-50 с, образуя на поверхности большое темное пятно намокания. После экспозиции в среде СК-С02, растекание капли воды по поверхности происходит за 70 - 90 с, затем она медленно впитывается, оставляя небольшое пятно намокания. Следовательно, несмотря на уменьшение содержания несвязанных жиров, гидрофобность обработанной в СК-СОг кожевой ткани незначительно повышается.

На рис. 4.7 приведены электронно-микроскопические снимки поверхности исходного и выдержанного в сверхкритической среде образцов кожевой ткани. Видно, что после обработки в СК-ССЬ уменьшается плотность упаковки коллагеновых волокон кожевой ткани. Поверхность становится более рыхлой, рельефной, но объем образца не изменяется. Вероятно, повышение краевого угла смачивания, увеличение времени растекания и впитывания капли воды можно связать с изменением структуры поверхностного слоя. Известно, что увеличение шероховатости поверхности способствует увеличению краевого угла смачивания [8]. Кроме этого, возможно и частичное осаждение экстрагированных СК-СОг жирующих веществ на поверхность образцов при декомпрессии.

Выше было показано, что для получения стабильного гидрофобного эффекта поверхности, модифицированные фторсодержащими силанами, нуждаются в дополнительной термообработке. В табл. 4.4 приведены краевые углы смачивания кожевой ткани и волосяного покрова меховой овчины, обработанной МА 4 в среде СК-С02 (Р = 15 МПа, Т = 50С, С = 4,5 г-л ч, г = 2 ч, v = 0.3 см -мин ) до и после дополнительной термообработки. Гидрофобность материалов увеличилась после их термической обработки. В большей мере эффективность МА 4, как гидрофобизатора, проявилась при обработке кожевой ткани. Так, после ее дополнительной термообработки величины 0 возросли и превысили значение краевого угла как исходного, так и выдержанного в СК-СО2 образца. Изменилось и поведение капли воды на поверхности модифицированных и дополнительно термообработанных образцах. Капля волы не впитывалась и высыхала на кожевой ткани. Следует отметить, что нанесение МА 4 не изменяет морфологию поверхности кожевой ткани (рис. 4.7 в). Она схожа с поверхностью образца, выдержанного в чистом СК-СОг. Можно заключить, что гидрофобные свойства кожевой ткани обусловлены совокупностью двух факторов, а именно, гидрофобностью волокон и образующейся после СК-С02 рельефной структурой поверхности. Значения краевого угла волосяного покрова после нанесения МА 4 и термообработки равно 140 и мало отличается от исходного 137.

Похожие диссертации на Влияние технологических факторов и структуры модификаторов на гидрофобные свойства волокнистых материалов и изделий легкой промышленности