Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии управления микроструктурой натуральных материалов легкой промышленности для отраслей экономики Российской Федерации (энергетического, строительного, нефтехимического и оборонно-промышленного комплекса)

Докладчик: Хамматова Венера Василовна

Должность: заведующий кафедрой

Цель проекта:
1.Формулировка проблемы, на решение которой направлен реализуемый проект: В условиях становления рыночной экономики, проблемы безопасности жизнедеятельности становятся одним из самых острых социальных проблем. Связано это с травматизмом и профессиональными заболеваниями, приводящими в ряде случаев к летальным исходам, притом, что более половины предприятий энергетического, строительного, нефтехимического и оборонно-промышленного комплекса относятся к классу максимального профессионального риска. В настоящее время решение проблемы необходимо осуществлять за счет разработки новых технологий производства натуральных материалов легкой промышленности, основанных на использовании методов поверхностной или объемной модификации для производства изделий специального назначения, что позволит в дальнейшем продлить срок их эксплуатации, а именно сохранить от факторов биологического и атмосферного повреждения, улучшить повысить физико-механические, эксплуатационные, гигиенические и антибактериальные свойства, гарантирующие надежность изделий в эксплуатации. 2.Формулировка цели реализуемого проекта: 2.1. Разработка технологии получения натуральных материалов легкой промышленности, основанной на гидрофобизации текстильных и кожевенных материалов за счет применения плазменной технологии наноструктурирования материалов в потоке неравновесной низкотемпературной плазмы, которая позволит изменить надмолекулярную структуру коллагена кожевенных материалов, волокнистых микро- и наноструктур текстильных материалов. 2.2. Разработка технологии получения натуральных текстильных и кожевенных материалов, обладающих повышенными показателями качества – высокими физико-механическими характеристиками, с устойчивым во времени гидрофобным эффектом лицевой поверхности, с высокими гигиеническими показателями и с повышенной стойкостью к биоразрушению, основанной на плазменной наномодификации материалов коллоидным раствором наночастиц серебра.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Краткое описание основных результатов (основные практические и экспериментальные результаты, фактические данные).
Экспериментальные образцы наноструктурированных натуральных материалов легкой промышленности, которые планируется получить по разрабатываемой технологии должны отвечать следующим показателям качества:
- натуральная кожа: пределу прочности при растяжении – не менее 10 МПа, удлинению при напряжении 10 МПа – не менее 15-50%, устойчивости окраски к трению – не менее 5 баллов к сухому трению и не менее 4 баллов к мокрому трению, устойчивости покрытия к многократному изгибу – не менее 5 баллов, адгезии покрывной пленки – не менее 100 Н/м к сухой коже и не менее 50 Н/м к мокрой коже, массовой доли влаги – не менее 10-16 %, краевому углу смачивания – не менее 100 град, паропроницаемости водяных паров – не менее 500 г/м2, стойкости к истиранию – не менее 7000 циклов, гигроскопичности – не менее 14-16%, влагоотдачи – не менее 14-16%.
- ткани для специальной одежды с содержанием натуральных волокон: адгезионной прочности расслаивания – не менее 95-110 даН, разрывной нагрузки – не менее 600 Н по основе и 400 Н по утку, относительному разрывному удлинению – не менее 11-12%, стойкости к истиранию – не менее 600 циклов, жесткости при изгибе – не менее 0,09 Н, водоупорности – не менее 162 кПа, гигроскопичности – не менее 5,8%, стойкости к морской воде – не менее - 8 ч, стойкости к нефти – не менее 12 ч, стойкости к щелочи– не менее 6 ч, стойкости к кислоте – не менее 4ч.
2. Основные характеристики планируемых результатов (в целом), планируемой научной (научно-технической, инновационной) продукции:
- Экспериментальные образцы наноструктурированных текстильных и кожевенных материалов с устойчивым во времени гидрофобным эффектом, высокими гигиеническими показателями и повышенной стойкостью к процессу биоразрушений.
- Экспериментальные образцы наномодифицированных натуральных текстильных и кожевенных материалов, обладающих повышенными показателями качества.
- Лабораторный технологический регламент получения наноструктурированных натуральных текстильных и кожевенных материалов с устойчивым во времени гидрофобным эффектом за счет применения обработки неравновесной низкотемпературной плазмой.
- Лабораторный технологический регламент получения наномодифицированных натуральных текстильных и кожевенных материалов с повышенной стойкостью к процессу биоразрушений за счет их обработки в коллоидном растворе наночастиц серебра.
- Проекты технических условий на одежду и обувь специального назначения с использованием наноструктурированных и наномодифицированных натуральных текстильных и кожевенных материалов.
- Инструкция по эксплуатации одежды и обуви специального назначения для отраслей экономики Российской Федерации (энергетического, строительного, нефтехимического и оборонно-промышленного комплекса)», изготовленных с использованием наноструктурированных и наномодифицированных натуральных текстильных и кожевенных материалов.
- Проект технического задания на проведение ОТР по теме: «Разработка технологии производства и условий эксплуатации конкурентоспособной продукции производственно-технического назначения из натуральных кожевенных материалов».
3. Оценка элементов новизны научных (технологических) решений, применявшихся методик и решений:
- Разработка технологий гидрофобизации текстильных и кожевенных материалов за счет их обработки в потоке неравновесной низкотемпературной плазмы, что позволит в дальнейшем продлить срок эксплуатации специальной одежды и обуви для сотрудников (энергетического, строительного, нефтехимического и оборонно-промышленного комплекса), а именно сохранить от факторов биологического и атмосферного повреждения, улучшить гигиеничность, эстетические свойства, повысить теплозащиту, уменьшить вес изделия, сохранить внешний вид.
- Разработка технологии наномодифицирования натуральных текстильных и кожевенных материалов с повышенной стойкостью к процессу биоразрушений за счет их обработки коллоидным раствором наночастиц серебра.
- Разработка образцов материалов легкой промышленности с модифицированной микроструктурой, обладающие улучшенными показателями качества по сравнению с контрольными необработанными образцами: высокой адгезионной и разрывной прочностью, эластичностью, пониженной жесткостью, повышенным сопротивлением раздиранию, водоупорностью швов; стойкостью к морской воде, к нефти при температуре 100ºС; морозостойкостью, стойкостью к истиранию на сгибах и по поверхности, гигроскопичностью, стойкостью к агрессивным средам (нефтепродуктам, щелочам, кислотам), термостойкостью и газонепроницаемостью.
4. Сопоставление с результатами аналогичных работ, определяющими мировой уровень:
- Аналогичные работы по технологии управления микроструктурой натуральных материалов легкой промышленности с использованием потока неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления - отсутствуют. В настоящее время существует ряд методов, позволяющих улучшать показатели свойств текстильных материалов за счет управления микроструктурой натуральных материалов легкой промышленности и применения соответственно комбинированной технологии: для тканей и кожи - направленная модификация систем материалов с использованием традиционных (механических, термических, химических, электрохимических) способов воздействия; для покрывных композиций - механические и физико - химические блокирующие воздействия, осуществляемые соответственно при производстве специальной одежды (при герметизации мест проколов от иглы) и специальной обуви (в процессе отделки кожи), которые из-за ряда недостатков не нашли широкого применения в производстве изделий специального назначения. Кроме того, известные способы управления микроструктурой натуральных материалов легкой промышленности отличаются высокой трудоемкостью, требуют наличия специальных химических активаторов, оборудования и дополнительных производственных площадей, а в ряде случаев токсичны и экологически небезопасны. Их осуществление сопровождается трудностями, вызванными особенностями соединения композиционных материалов с полимерными покрытиями.
5. Пути и способы достижения заявленных результатов, ограничения и риски.
Основной путь достижения заявленных результатов, состоит в разработке технологии управления свойствами поверхности текстильных и кожевенных материалов за счет формирования наноструктурированных поверхностей тканей и кожи на толщину от 10 до 100 нм и их наномодифицирование коллоидным раствором наночастиц серебра. Наиболее целесообразный способ создания текстильных и кожевенных материалов с наноструктурированной поверхностью – применение потока неравновесной низкотемпературной плазмы высокочастотного разряда пониженного давления. Это обусловлено её высокой разрешающей способностью, четким контролем параметров процессов, способностью локально подводить энергию (от 10 до 100 эВ) и локализовать своё воздействие только в приповерхностном слое материала.


Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1.Описание областей применения планируемых результатов (области науки и техники; отрасли промышленности), в которых могут использоваться или планируемая на их основе инновационная продукция):
Результаты исследований будут использованы для производства текстильных и кожевенных материалов с целью производства спецодежды и спецобуви для отраслей промышленности Российской Федерации (энергетического, строительного, нефтехимического и оборонно-промышленного комплекса) и написания кандидатской диссертации по специальности 05.19.05
2.Описание практического внедрения планируемых результатов или перспектив их использования:
В процессе разработки опытных образцов отрабатываются рецептурно-технологические параметры и рабочая конструкторская документация на изготовление материалов для одежды и обуви специального назначения применительно к предприятию индустриального партнера ООО «ДереМодГрупп», а также ОАО «КазхимНИИ» и к малым предприятиям, производящим средства индивидуальной защиты от негативных воздействий.
3. Оценка или прогноз влияния планируемых результатов на развитие научно-технических и технологических направлений; разработка новых технических решений; на изменение структуры производства и потребления товаров и услуг в соответствующих секторах рынка и социальной сфере:
Разработанные в рамках данного проекта результаты могут лечь в основу производства новых натуральных материалов легкой промышленности без применения температурной и химической активации для обеспечения рынка потребителей новым поколением одежды и обуви специального назначения, отличающиеся повышенными физико-механическими, эксплуатационными, гигиеническими и антибактериальными свойствами, и соответствующие мировому уровню.

Текущие результаты проекта:
По этапу №1
1) Проведены теоретические и экспериментальные исследования в области разработки технологии управления микроструктурой натуральных материалов легкой промышленности. Разработан метод наноструктурирования натуральных материалов легкой промышленности за счет воздействия потока неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления для создания специальной одежды и обуви с улучшенными эксплуатационными свойствами сотрудникам отраслей экономики Российской Федерации (энергетического, строительного, нефтехимического и оборонно-промышленного комплекса)».
2) Проведен выбор методов и средств исследований, обоснование направления и способов решения поставленных задач.
3) Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96.
4) Проведены теоретические исследования технологий получения натуральных материалов легкой промышленности с управляемой микроструктурой.
5) Разработаны методы получения экспериментальных образцов наноструктурированных материалов.
6) Разработаны методы получения экспериментальных образцов наномодифицированных материалов, обработанных в коллоидном растворе наночастиц серебра.
7) Разработаны программы и методики исследовательских испытаний экспериментальных образцов текстильных и кожевенных материалов.
8) Реализовано материально-техническое обеспечение выполнения работ
9) Проведены теоретические исследования получения одежды и обуви специального назначения из разрабатываемого наноструктурированного и наномодифицированного материала.
10) Разработаны технические требования к опытным образцам одежды и обуви из разрабатываемых материалов специального назначения.