VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Инновационное развитие текстильной промышленности в России невозможно без применения технологий и материалов нового поколения. Объем рынка текстильной и легкой промышленности в России с применением инновационных прорывных технологий к 2020 году может возрасти в 2 раза, и составить около 800 млрд. рублей. А динамика развития рынка средств индивидуальной защиты составит в 2020 году более 3 млрд. рублей, это более чем в 2 раза больше, чем этот показатель 2007 года [1].

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

1. Проект стратегической программы исследований Технологической платформы «Текстильная и легкая промышленность», 2013.

2. Кричевский Г.Е. Нано-, био-, химические технологии в производстве нового поколения волокон, текстиля и одежды. Издание первое. – М.: 2011. - С.528.

3. 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.

4. Филатов Ю.Н. Электроформирование волокнистых материалов. Под ред. В.Н.Кириченко. – М.: 2001. – С.231.

Код для цитирования: Скопировать