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,