Сегодня мировой рынок нанотекстиля составляет 1,13 млрд. долларов [2]. Для создания нанотекстиля перспективным сырьем являются как природные, так и химические волокна.
Природные волокна, у которых размер пор 0,1 - 0,3 нм, являются нанообъектами с гигантской внутренней поверхностью (~ 100 м2/г). Нанопористая структура этих волокон позволяет использовать их как контейнеры для размещения в них веществ органической, минеральной природы – это красители, пигменты, текстильно-вспомогательные вещества, лекарства, косметические вещества и др. Эти вещества придают природным волокнам новые функциональные свойства, такие как, окраска, гидрофобность, огнестойкость, антистатичность, масло-бензостойкость, антимикробные и лечебные свойства.
Химические нановолокна разделяют на два вида нановолокон:
нановолокна, имеющие диаметр меньше 100 нм;
нановолокна, полученные наполнением обычных химических волокон наночастицами различной природы.
нановолокна по тонине с включением в их структуру наночастиц.
Существует много способов получения волокон первого вида: метод вытягивания, «шаблонный синтез», фазовое распределение, самоорганизация ассоциаций, метод ассоциаций. Для наполнения природных или химических волокон используют минеральные и органические наночастицы. Наночастицы при введении в структуру волокон в количестве 2 – 3 процентов передают свои свойства всему объему волокна. От природы и свойств наночастиц зависят новые или улучшенные потребительские свойства. Углеродные и другие нанотрубки также являются нановолокнами. Из углеродных нанотрубок изготавливают нетканые материалы, которые применяют для фильтрации, лечения ран и изготовления пуле непробиваемой одежды. Из нановолокон изготавливают нанотекстиль, свойства которого зависят от свойств нановолокон. Изготавливают нанотекстиль путем формирования нанопленок и наносорбционных слоев и введением в него наноэмульсиий и нанодисперсий. Что также придает защитному текстилю новые свойства.
Кроме введения наночастиц в те или иные волокна, нанотехнологии могут применяться и на стадии заключительной отделки готового текстиля. С помощью нанопрепаратов и наноприемов повышают потребительские свойства текстиля.
А колорирование текстильных материалов само по себе является нанотехнологией. В процессе колорирования происходит самоорганизация красителя внутри волокна, и волокно становится окрашенным. В некоторых случаях молекулы красителя фиксируются на активных центрах волокна прочными ковалентными связями, в других случаях краситель образует нерастворимые кристаллы – нанообъекты [2].
На сегодняшний момент для получения нанотекстиля и придания ему новых функциональных свойств промышленно освоен только метод электропрядения. Метод электропрядения, запатентованный в 1934 году – это прядение из раствора и из расплава волокнообразующего полимера в электрическом поле. Струя полимера выходит из отверстия пипетки и попадает в электрическое поле, которое снижает поверхностное натяжение капли жидкости и образует конус, из которого и формируются волокна нанодиаметра [3]. На рисунке 1 представлена схема аппаратного оборудования для электропрядения.
Рисунок 1 – Принципиальная схема аппаратного оборудования ЭФВ – электроформирование волокна – электропрядение [2]
Как природные, так и химические нановолокна могут быть получены методом электроформирования, необходимо только учитывать химическое строение и физические показатели этих полимеров.
Для получения нетканого материала из нановолокон могут использоваться теоретически все волокнообразующие полимеры. При этом необходимо учитывать следующие их свойства:
термостойкость – термопластичные и термореактивные полимеры;
кристалличность – аморфно-кристаллическая или кристаллично-аморфная структура;
молекулярная масса, чем она выше, тем ниже растворимость и выше вязкость раствора;
температура плавления, температура плавления пленки < температуры плавления объемного материала [4].
Полученные нановолокна чаще всего используют для изготовления нетканых материалов по различным технологиям, которые используют для защитной одежды.
Список литературы
Проект стратегической программы исследований Технологической платформы «Текстильная и легкая промышленность», 2013.
Кричевский Г.Е. Нано-, био-, химические технологии в производстве нового поколения волокон, текстиля и одежды. Издание первое. – М.: 2011. - С.528.
Elecrospinning as a versatile method for fabricating coreshell, hollow and porous nanofibers. R. Khajavi., M.Abbasipour. Scientia Iranica December 2012, volume 19, Issue 6, pages 2029-2034.
Филатов Ю.Н. Электроформирование волокнистых материалов. Под ред. В.Н.Кириченко. – М.: 2001. – С.231.