Изучение поверхностной и объемной модификации синтетических волокнистых материалов

О группе:

Развиваемое научное направление связано с разработкой теоретических основ и, на их базе, основных способов поверхностной модификации синтетических волокнистых материалов (в первую очередь, наиболее широко используемых в текстильной промышленности волокон на основе полиэтилентерефталата и полипропилена). На активированной поверхности модифицированного волокнистого материала можно осуществлять прочную фиксацию препаратов, обеспечивающих придание тек

стильным препаратам специальных потребительских свойств (способности поглощать неприятные запахи,  водо-маслоотталкивания, бактерицидности, негорючести и т.д.). 

 

Проводятся также работы по модификации нитей в процессе формования, которые осуществляются с использованием установок для формования синтетических нитей из расплава и ориентационного вытягивания сформованных нитей.

 

Ряд работ осуществляется по темам «Структурно-химическая модификация полимеров методами «зеленой химии» (совместно с ИНЭОС РАН, грант РФФИ № 08-03-12152-офи) и «Создание физико-химических основ процессов модифицирования синтетических волокнистых материалов для придания им специальных эксплуатационных характеристик» (Программа №7 ОХНМ «Создание научных основ экологически безопасных и ресурсосберегающих химико- технологических процессов. Отработка процессов с получением опытных партий веществ и материалов» - совместно с ИПХФ РАН, ИНЭОС РАН, ФИЭПХФ РАН)

 

Техническое оснащение:

 

Для выполнения работ используется установка для получения из расплава гранулята полиолефиновых (полиэтиленовых, полипропиленовых), полиамидных и полиэтилентерефталатных нитей с последующей их вытяжкой. Установка создана в рамках Федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» в 2002-2003 г.г. и работает с промышленными скоростями.

 


Установка включает два стенда: 

 

1 - формования 

нитей из расплава, 

2 - ориентационной вытяжки и крутки нитей. 

 

 

Максимальная загрузка установки – 5 кг. Максимальная производительность установки – 20 кг в сутки. Вытяжка нитей двухзонная, кратность - до 10.

 

 

 

Результаты исследований:

 

  • В целях улучшения качественных характеристик полиэфирных материалов изучено влияние на олигомеры полиэтилентерефталата, содержание и размещение которых в текстильном материале в значительной степени определяет его свойства, воды, водных растворов аммиака и ряда солей аммония при температурах, превышающих 100°С. Выявлена сущность физико-химических процессов, в которых участвуют олигомеры при крашении и отделке полиэфирных текстильных материалов по высокотемпературным периодическим технологиям. 
  • Разработаны химический (управляемый поверхностный гидролиз полиэтилентерефталатного материала в щелочной среде) и плазменно-химический (обработка нити диафрагменным разрядом, генерированным в растворе электролита) способы поверхностной активации химически пассивных полиэфирных волокнистых материалов. 
  • Оптимальные условия активации обеспечивают образование на поверхности полимерного материала карбоксильных групп в количестве, необходимом для прочной фиксации функциональных препаратов, придающих текстильному материалу новые специальные свойства. При этом сохраняется высокий уровень разрывной нагрузки. Полученные результаты могут быть использованы при создании материалов для спецодежды, медицины, электротехнической, нефтехимической, автомобильной промышленности. 
  • Разработаны научные основы сверхгидрофобизации полиэфирной ткани обработкой её раствором низкомолекулярного политетрафторэтилена в сверхкритическом диоксиде углерода (СК-СО2). Показано, что при нанесении низкомолекулярного политетрафторэтилена из среды СК-СО2 на поверхности полиэфирных волокон формируется упорядоченная пленка политетрафторэтилена, которая снижает поверхностную энергию полиэфирного материала, обеспечивая его ультрагидрофобность, высокую воздухо- и паропроницаемость, очень малое водопоглощение и устойчивость к стиркам. Установлено, что эта пленка характеризуется средней толщиной в несколько десятков нанометров. Благодаря своей наноразмерности покрытие повторяет микрорельеф волокон, которые образуют ткань, что способствует обеспечению ультрагидрофобности текстильного материала и чрезвычайно низкого водопоглощения, которое недостижимо при использовании промышленных препаратов и существующих методов их нанесения . 
  • Разработана технология получения армированных полипропиленовых волокон с улучшенными потребительскими свойствами, базирующаяся на структурной модификации волокнообразующего полимера, осуществляемой на стадии формования волокна посредством введения в расплав ультрадисперсного порошка политетрафторэтилена (ПТФЭ). Показано, что полученные армированные нити обладают повышенной прочностью и сцепляемостью, хорошей способностью к переработке (значительное снижение обрывности), матовостью, повышенной гидрофобностью, равномерностью свойств . 

 

Изобретательская и патентно-лицензионная работа:

1.Пророкова Н.П., Вавилова С.Ю., Кумеева Т.Ю., Морыганов А.П., Бузник В.М. Синтетические нити с высокой хемостойкостью и низким коэффициентом трения // Патент России № 2522337. 2014. Бюл. №19.

2.Пророкова Н.П., Вавилова С.Ю., Кумеева Т.Ю., Морыганов А.П., Бузник В.М. Способ получения синтетических нитей // Патент России № 2522338. 2014. Бюл. №19.

Награды:

 

Золотая медаль на 5-ой Юбилейной Выставке научно-технических достижений, разработок и инноваций, 30 сентября -1 октября 2010 г., Иваново. 

Бронзовая медаль на XIII Московский международный Салон изобретений и инновационных технологий «Архимед» (Москва), 2010 г. 

 

Проекты, гранты лаборатории:

 

  • Грант РФФИ № 11-03-12048-офи-м «Синтез и исследование свойств ряда новых низкомолекулярных фторсодержащих теломеров и их использование для получения ультрагидрофобных покрытий текстильных материалов».
  • Грант РФФИ № 13-03-12065-офи-м «Разработка способа получения полипропиленовых волокон с улучшенными и специальными свойствами для создания на их основе нового поколения полимерных композиционных материалов».
  • Грант РФФИ р-центр-а № 15-48-03064 «Создание научных основ придания полиэфирным тканям барьерных антимикробных свойств и способности к самоочищению за счет формирования на их поверхности покрытия на основе наночастиц фотоактивного диоксида титана»
  • Грант РФФИ-офи-м № 16-29-05334 «Научные основы создания тонкопленочных покрытий с управляемой смачиваемостью»
Научный сотрудник
Кандидат технических наук
Научный сотрудник
Кандидат технических наук
Главный научный сотрудник
Доктор технических наук
Старший научный сотрудник

1. Prorokova N.P., Vavilova S.Y., Bouznik V.M. A novel technique for coating polypropylene yarns with polytetrafluorоethylene // Journal of Fluorine Chemistry. 2017. V. 204. Р. 50 – 58
2. Prorokova N.P., Istratkin V.A., Kumeeva T.Yu., Vavilova S.Yu., Kharitonov A.P., Bouznik V.M. Improvement of polypropylene nonwoven fabric antibacterial properties by the direct fluorination // RSC Advances. – 2015 - V. 5, Is. 55. - P. 44545-44549.
3. Кумеева Т.Ю., Пророкова Н.П. Ультратонкие гидрофобные покрытия, полученные на полиэтилентерефталатных материалах из среды сверхкритического диоксида углерода с сорастворителями // Журнал физической химии, 2018, том 92, № 2, C. 306–312
4. Prorokova N.P., Kumeeva T.Yu., Agafonov A. V., Ivanov V. K. Modification of Polyester Fabrics with Nanosized Titanium Dioxide to Impart Photoactivity // Inorganic Materials: Applied Research, 2017, Vol. 8, No. 5, p. 696–703.
5. Пророкова Н.П., Кумеева Т.Ю., Кузьмин С.М., Холодков И.В. Модифицирование поверхностно-барьерным разрядом полиэфирных волокнистых материалов в целях улучшения их гидрофильности // Журнал прикладной химии. 2016. Т. 89. №1. С. 119-127.
6. Кумеева Т.Ю., Пророкова Н.П., Кичигина Г.А. Гидрофобизация полиэфирных текстильных материалов растворами теломеров тетрафторэтилена, синтезированными в ацетоне и хлористом бутиле: свойства и структура покрытий // Физикохимия поверхности и защита материалов. – 2015. – Т. 51, №4. – С. 428-435.
7. Пророкова Н.П., Вавилова С.Ю., Кузнецов О.Ю., Бузник В.М. Антимикробные свойства полипропиленовых нитей, модифицированных стабилизированными полиэтиленом металлсодержащими наночастицами // Российские нанотехнологии. - 2015. - Т. 10, № 9-10. С. 50 – 57.
8. Пророкова Н.П., Бузник В.Н. Новые методы модифицирования синтетических волокнистых материалов // Рос. хим. журн. (Журн. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). – 2015. – Т.59, № 3. – С. 52 - 60.
9. Пророкова Н.П., Вавилова С.Ю., Бирюкова М.И., Юрков Г.Ю., Бузник В.М. Модифицирование полипропиленовых нитей с использованием наноразмерных металлсодержащих частиц, иммобилизованных в полиэтиленовой матрице // Российские нанотехнологии. - 2014. - Т. 9, № 9-10. С. 21 – 27.
10. Пророкова Н.П., Вавилова С.Ю., Кумеева Т.Ю., Бузник В.М. Поверхностные свойства полипропиленовых волокнистых материалов, модифицированных ультрадисперсным политетрафторэтиленом // Физикохимия поверхности и защита материалов. - 2013. - Т. 49, №1. - С. 104-110.
11. Пророкова Н.П., Вавилова С.Ю., Бузник В.М., Завадский А.Е. Модифицирование полипропиленовых волокнистых материалов ультрадисперсным политетрафторэтиленом // Высокомолекулярные соединения. Серия А. - 2013. - Т. 55, №11. - С. 1333-1342
12. Пророкова Н.П., Кумеева Т.Ю., Кирюхин Д.П., Никитин Л.Н., Бузник В.М. Придание полиэфирным тканям повышенной гидрофобности: формирование на поверхности волокон ультратонкого водоотталкивающего покрытия // Российский химич. журнал (Журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева). 2011. Т. LV. № 3. С. 14-23.

Монографии
1. Пророкова Н.П., Вавилова С.Ю., Кумеева Т.Ю., Бузник В.М. Модифицирование синтетических волокнистых материалов с использованием фторполимеров / В книге «Фторполимерные материалы» / под ред. В.М. Бузника – Томск: Изд-во НТЛ, 2017. – 600 с.
2. Пророкова Н.П., Кумеева Т.Ю., Никитин Л.Н., Бузник В.М. Придание сверхгидрофобных свойств полиэфирным тканям на основе использования растворов низкомолекулярной фракции ультрадисперсного политетрафторэтилена в сверхкритическом диоксиде углерода / В кн.: Растворы в химии и технологии модифицирования полимерных материалов: новое в теории и практике / Отв. ред. А.Ю. Цивадзе. Иваново: ОАО «Издательство «Иваново», 2014. – С. 401 -457.