На правах рукописи

~~'

\

\.t' САВIШКИН АЛЕКСЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ НЕТКАНЫХ МАТЕРИАЛОВ

С АНТИМИКРОБНЫМИ СВОЙСТВАМИ

Специальность 05.19.02. «Технология н первнчная обработка текстильных

материалов и сырья»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва2005 2

Работа выполнена в Московском государственном текстильном уни­ веjюитете имени А.Н. Косыгина на кафедре технологии нетканых материалов.

кандидат химических наук, nрофессор

Научный руководитель:

Горчакова Валентина Михайловна ОфициальИЪiе опnоненты: доктор технических наук, доцент Колесникова Елена Николаевна кандидат технических наук Завин Борис Григорьевич ОАО «Научно-исследовательский

Ведущая организация:

институт нетканых материалов НИИНМ»

Защита состоится 2005 г. в часов на заседании диссер­ С=О, =С-NН-), что приводит к химическому связыванию модификаторов с поверхностью волокон.

Антимикробные свойства алкиловых эфиров 4-гидроксибензойной кн­ 3.

слоты и олигомеров, nолученных на их основе представлены в табл.

В четвертой главе изучено влияние модификации nоверхности nоли­ эфирных, полиnропипеновых, вискозных, нитроновых и шерстяных волокон новыми, синтезированными нами олигоэтоксисилоксановыми олигомерами на их свойства и свойства выработанных из них нетканых материалов.

Установлено, что на свойстванетканых материалов оказывает втuние природа волокна, nрирода и содержание антимикробного преnарата на во­ локне, а также условия температурной обработки нетканого материала. В за­ висимости от природы и содержанJЦ модисрикатора на волокне удельная раз­ 1,1+3,7 ~ рывная нагрузка нетканых материалов увеличивается в (Ry.J Термообработка нетканых материалов при ос в течение 10-15 мин 120- Ry,. 1,1 +2,0 раза.

повышает в Методами дифференциального термического анализа проведено иссле­ дование образцов нетканьiХ материалов на основе исходных и модифициро­ ванных новыми олигомерами волокон. Анализ кривых ДТА подтвердил на­ личие в материале химических связей между реакционноспособными груп­ пами волокон и функциональными группами модификатора.

Установлено, что неткапы е материалы из модифицированных новыми олигомерами волокон обладают в зависимости от nрироды применеиного модификатора баь.,-ериостатическнми (фунrистатическими) или бактерицид­ ными (ф.унгициднымИ) свойствами.

Изучено влияние обработки волокон олигоэтокси(2-метилкарбокси­ фенилокси )силоксаном (олигомером 1) на ароматическне свойства неткапого материала. Установлено, что обработка олигомером 1 текстильных волокон позволяет получить антимикробные нетканые материалы с устойчивым при­ ятным заnахом, сохраияющимся до исчезновения в течение 8+45 суток и вс>с­ 2+ станавливающимся после nроведения стирок в зависимости от содер­ жания модификатора на волокне.

В пятой главе обоснован выбор ассортимента, способа производсТва, волокнистого сырья и модификатора для волокон.

Предложена технологическая схема производства двухслойного хол­ стопрошнвного нетканоrо материала с антимикробными свойствами, исполь­ зуемого для изготовления нательного белы~ или верхней одежды, одеваемой непосредственно на тело человека. Данные швейные изделия предназначены дпя эксплуатации в условиях, когда затруднены меропрнЯ'Пiя личной гигие~ ны. Выбрано приготовительное и основное производственное оборудование.

Нетканый материал состоит из двух слоев mдрофобного и гидрофиль­ ного, скрепленных полиэфирной nрошивной нитью. В качестве волокон гид­ рофильного слоя прнменены вискозные волокна, гидрофобный слой Ковцентраn в• алквловьп эфиров 4-rвдрокевбевЗойвой киелоты в олвrомеров, получеввьп на п -~нове, вызы­ Микроорга- Концентрация: эфиров 4-rидроксибензойиой кислоты и олигомеров, полученных на их основе, %· низ мы пропиленовые волокна. Содержание воJtокон rnдрофобного слояВ шестой главе представле11Ы технические требования на холстопро­ wнвной нетканый материал, проведены исследования по оптимизации техно­ логических параметров получения нетканых nолотен с антимикробными свойствами из модифицированных волокон.

Определено влияние природы и содержания кремнийорганического модификатора на антимикробные, физико-механическне и функциональные свойства многослойных нетканых материалов из полиэфирных/вискозных и полипропиленовых/вискозных волокон.

В табл. nредставлены данные по устойчивости образцов нетканых новлено, что нетканый материал, выработанный из модифицированных но­ выми олигомерами волокон устойчив к миJо:робиолоrnческому разрушению, т.к. соответствует требованиям ГОСТ (коЭффициент устойчивости П %).

Испытания проведеиные в испытательном центре перев.азочных, шов­ ных и полимерных материалов ГУ Института хирургнн им. А.Н. Вишневско­ гоРАМНи ГосНИИ: реставрации подтвердили наличие у образцов нетканых {фунrnцидных) свойств.

ЗависимоС'm удельной разрывной нагрузки, относительного разрывно­ го удлинения, водопоглощения, жесткости, воздухопроницаемосm и устой­ чивости к истиранию нетканых материалов имели экстремальный характер;

оптимальные свойства достигапись при содержании кремнийорганического модификатора в количестве 6,25+ 10,0 % от массы волокон.

';

Анализ экспериментальных данных nоказал, что применение новых олигамеров для модификации волокон позволяет получить нетканые мате­ риалы с улучшенными функциональными свойствами, по сравнению с мате­ риалами, выработанными из немодифицированных волокон,.

Обработка волокон гидрофобного слоя олигоэтокси{4-пропилкарбокси­ фенилокси)силоксаном (олигомер или смесью олигоэтоксн{4-метиЛ­ карбоксифенилокси)снлоксана с олигоэтокси(4-пропнлкарбоксифенилоксн)­ силоксаном (олигомеры и в соотношении 4: l позволяет повысить во­ доnоглощение неткапого материала в чивость неткапого материала к истиранию.

Изменение свойств волокон и нетканых материалов при модифmсации их олиrоэтокси(4-пропипкарбокснфенилокси)силоксаном {олигомер IV) иЛи смесью олиrоэтокси{ 4-метилкарбоксифенилокси)силоксана с олигоэтокси­ {4-проnилкарбоксифенипокси)снлоксаном (олигомеры 11 и IV) объrсияется образованием на поверхносm волокон силикатного слоя с 4-метил­ карбоксифенилоксисилильными {CH30C(O)CJ{.0Si=) н 4-пропипкарбоксн­ фенилоксисилильными (C 3 H70C{O)C 6 Н.OSi=) группами и образованнем си­ локсановых связей между соседними волокнами. Кроме химических связей на границе контакта, действуют и физические сипы (дисперсионные, ориеи­ тациониые, иидуiЩИоиные).

Устойчивость Iолстопроwивиоrо иетканоr'О материала е автнмнкробнымв евоlliетвамн к мнкробнолоrнчееко~•У разрушению Содержаине смеси олигомеров Построены сечения поверхностей отклика, описывающие зависимость исследуемых параметров технологических условий выработки неткаиого материала.

Определены оптимальные условия получения многослойного холсто­ проwивного неткапого материала с антимикробными свойствами :

- для неткапого материала с гидрофобным слоем из полиэфирных волокон:

Модификатор волокон - смесь олиrоэтокси(4-метилкарбоксифенилокси)­ силохсаиа (олигомер 11) с олигоэтокси(4-пропипкарбоксифенипохси)i силоксаном (олигомер lV) в соотношении 4: 1;

Содержание модификаторов на волокне,% (масс.)- 6,5;

Температура обработки волокон- 130 °С;

- для нетканого материала ·С rnдрофобным слоем из полипропиленовых во­ локон:

Модификатор волокон олигоэтокси(4-пропилкарбоксифенилокси)силоксан ( олигомер IV);

Содержание модификатора на волокне,% (масс.) В табл. приведены свойства разработанного нетханого материала с антимикробными свойствами и холстоnрошивного влагопоглощающего полотна (ТУ 8391-218-00302327-00). · 1. Ширина, см по ширине 5. Воэдухопронигост не менее 6. Фунrицидная акгост более устойчивость к микробиологичекому разрушению, П,% в сеnьмой главе разработана модель и программа для расчета на ЭВМ себестоимости 1000.,; антимикробного не тканого двухслойного холстопро­ шивного материала, позволяющая установить влияние обработки неткапого материала антимикробным орrаносилоксаиовым модификатором на издерж­ ки пронзводства.

Проведен расчет стоимости сырья и основных материалов в себестои­ моСти 1000.,; неткапого материала. Установлено, что затраты на сырье для двухслойного холстопрошивного материала с антимикробными свойствами на 3% выше по сравнению с затратами на сырье для обычного двухслойного холсrопрошивного материала. Так как фующиональные свойства неткапого материала, полученного нз волокон, модифицированных новыми олигомера­ 'МИ, выше, это может быть отражено в цене реализации 11родукции.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработана новая технологщ нетканых материалов с антимикробными свойствами из химических волокон.

Разработан метод енитеза и впервые синтезированы новые, эффектив­ ные, дешевые, из оrечественноr сырья антимикробные кремнийорга­ нические модификаторы текстильных волокон- олигоэтоксисипокса­ новые пронэводиые сложных эфиров оксибензойных кислот и пента­ Разработан эффективный способ модификации волокон для неткапого материала с антимикробными свойствами.

Изучен механизм взаимодействия антимикробного кремнийорганиче­ ского модификатора с полимерами текстильных волокон.

Научно обоснован состав сырья, оборудования и технологической це­ почки для получения двухслойного холстопрошивного неткапого мате­ риала с антимикробными свойствами, предназначенного для изготов­ ления нательного белья.

6. Определены оптимальные технологи'!ескне параметры получения двухслойного холстопрошнвноrо неткавого материала с антимнкроб­ нымн свойстваМи из модифицированных волокон.

Разработаны и утверждены технические условия ТУ-8391-002Полотно холстоnрошивное влагологлощающее с анти­ микробными свойствами»

Разработана модель и nрограмма для расчета на ЭВМ себестоимости 1000 м2 антимикробного нетканоrо двухслойного холстопрошивного материала, позволяющая установи'IЪ влияние обработки неткапого ма­ териала антимикробным органосилоксановым модификатором на из­ дер)I(КИ пронзводства. Установленс, что затраты на сырье для двух­ слойного холстопрошивного матерmла с антимикробными свойствами на выше по сравнению с затратtми на сырье для обычного двух­ слойного холстопрошивного матершuа.

ние о выдаче патента на изобретение, заявка ~2004108037/04(008700) от 19.03.2004 г.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ:

1. Савинкии А.В., Горчакова В.М. Волокна и полоти~. обладающие био­ цидными свойствами. Иммобилизация лентахлорфенола к поверхности им. А.Н. Косыntна, 2003 г.- C.l8;

Горчакова В.М., Измайлов Б.А., Баталенкова В.А., Савинкии А.В. Про­ изводство нетканых материалов из химических волокон, модифициро­ ванных кремнийорганическими соединениями 11 Международная науч­ но-техническая «Новые разработки в области нетканых материалов и сы докладов.

Горчакова В.М., Савинквн А.В., Уманец И.В., Измайлов Б.А. Исследо­ вание влияния кремнийорганических модификаторов на бактерицид­ ные свойства нетканых материалов 11 «Современные технологии и обо­ рудование тексmльной промышленности» (Текстиль итогам Всеросс. научно-технической конф., М.: МГТУ им. А.Н. Косы­ гина, 2003 г.- С.59;

Савинкии А.В., Измайлов Б.А., Горчакова В.М., Сюбаева В.Т., Бочка­ рев Н.Е. Анmмикробные ВОЛОkНа. Иммобилизация к поверХности во­ локон эфиров 4-гидроксибензойной кислоты11 Тезисы докладов наШ Всероссийской Каргинекой конференции «Полимеры 2004», М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, Савинкии А.В., Измайлов Б.А., Горчакова В.М. Аитимmqюбиый не­ тканый материал. Модифицирование поверхности волокон бенэиловым дународной научно-технической конференции «Достижения текстиль­ ной химии в производство» («Текстильная химия-2004»), Иваново, Савинкии А.В., Горчакова В.М., Измайлов Б.А. Холстопрошивной веткавый материал с антимикробными свойствами// Тезисы докладов на Всероссийской научно-технической конференции «Текстиль М.: МГТУ им.А.Н. Косыгина, 2004г.;

Савинкии А.В., Измайлов Б.А., Горчакова В.М. Многослойный нетка­ вый материал с бактериостатичесКнми свойствами. Оценка биологиче­ ской активности // Тезисы докладов на Межвузовской научно­ технической конференции аспирантов и студе нто в «Молодые ученые развитию. текСfТИльной и легкой промышленности» (ПОИСК-2005), Иваново: ИГТА, Измайлов Б.А., Горчакова В.М., Курочкина Т.А., Баталенкова В.А., Са­ винкнн А.В. Текстильные материалы с устойчивым ароматом. Иммобилнэация к поверхности волокон душистых органических соедине­ ний// Тезисы докладов на Х Всероссийской конференции «Кремннйор­ ганические соединенИJJ: синтез, свойства, прнменение", М.: 2005 r.;

Измайлов Б.А., Горчакова В.М., Курочкина Т.А., Баталенкова В.А., получения. Патент.N'!!2263115. Приор. от 19.03.2004 r.;

lО.Измайлов Б.А., Горчакова В.М., Савинкии А.В. СnОсоб защиты шер­ сти, шелка, волоса, nерьев, кожи от кератофаrов. Патент · Прнор. 01' 19.. 03.2004 r.;

ll.Горчакова В.М., ~майлов Б.А., Курочкина Т.А., Баталенкова В.А., Са­ вникни А.В.' Способ получения неn:аных текстильных материалов, об­ ладающих повыш~нной прочностью, устойчивым ароматным запахом н антимикробными свойствами, с помощью nолиэтоксисилоксанов, со­ держащих фармакофорные орrаиооксисилильные лиrанды. Решеине о 12.Савинкин А.В., Горчакова В.М., Измайлов Б.Д.., Осокина О.А. Созда­ ние полифункциональных антимикробных неn:аных материалов. ·Ме­ тоды оценки их свойств 1/ Сборник научных трудов. Актуальные про­ блемы технологиинетканых текстильных материалов. М.: МГfУ им.

13.Горчакова В.М., Савинкии А.В., Осокина О.А., Демченко С.А. Разра­ ботка технологии неn:аных материалов с антимикробными н аромати­ ческими свойствами// «Современные технологни и оборудование тек­ стильной nромЫшленности» (Текстиль- 2005): тез. по нтогам Всеросс.

научно-технической конф., М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, МГТУ им. А.Н. Косыгина,