Регистрация / Вход
Прислать материал

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

Номер контракта: 14.577.21.0019

Руководитель: Хамматова Венера Василовна

Должность: заведующий кафедрой

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет"

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
плазменная обработка, микроструктура, многофункциональный материал, ткань, кожа, специальная одежда и обувь

Цель проекта:
В процессе эксплуатации одежды и обуви в производственных условиях, существует проблема низкого уровня соответствия изделий основной целевой функции, качественным показателям и защитным свойств натуральных текстильных и кожевенных материалов в течение всего срока их службы. Поэтому проект направлен на решение проблемы получения экспериментальной партии образцов материалов, обладающих повышенными показателями качества: высокими физико-механическими, эксплуатационными, эстетическими, гигиеническими и антибактериальными характеристиками, с устойчивым во времени гидрофобным эффектом лицевой поверхности, основанной на наноструктурировании и наномодифицировании волокнистых микро- и наноструктур текстильных материалов и надмолекулярной структуры коллагена кожевенных материалов за счет их обработки потоком неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления и коллоидным раствором наночастиц серебра. В этой связи, целями реализуемого проекта являются:  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.  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:
- Осуществление экспериментальных исследований получения нанострукту-рированных и наномодифицированных натуральных текстильных и кожевенных материалов в соответствии с разработанными программой и методиками проведения испытаний для выявления комплекса физико-механических и защитных характеристик.
- Проведение экспериментальных исследований нано-и микроструктуры материалов после наноструктурирования потоком неравновесной низкотемпературной плазмы (ННТП) пониженного давления для изучения надмолекулярной структуры природных полимеров.
- Выполнение экспериментальных исследований влияния колоидного раствора наночастиц серебра на стойкость текстильных и кожевенных материалов для изучения размеров наночастиц металла, который активно проявляется в качестве сильнейшего биоцидного агента при обработке натуральных материалов легкой промышленности с целью повышения гигиенических, антибактериальных и физико-механических характеристик.
- Оптимизация методов получения экспериментальных образцов наноструктурированных и наномодифицированных материалов для определения режимов воздействия ННТП на внутреннюю структуру пористых материалов, что приводит к одновременному улучшению их комплекса свойств. Кроме того, это обусловливает четкий контроль параметров процессов, способность локально подводить энергию (от 10 до 100 эВ) и локализовать своё воздействие только в приповерхностном слое материала.
- Изготовление экспериментальной партии образцов наноструктури-рованных и наномодифицированных текстильных и кожевенных материалов с управляемой микроструктурой для испытания или экспертной оценки образцов на соответствие заданным техническим требованиям и назначению.
- Проведение экспериментальных исследований образцов наномодифици-рованных кожевенных и текстильных материалов специального назначения к процессам биоразрушений с целью улучшения их эксплуатационных и антибактериальных характеристик, повышения конкурентоспособности и срока службы.
- Разработка проекта технологического регламента получения наноструктурированных и наномодифицированных натуральных текстильных и кожевенных материалов для формирования перечня и условий осуществления технологических операций, и режимов обработки образцов.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Создаваемые конечные продукты с использованием полученных результатов проекта: новые текстильные и кожевенные материалы со специальными свойствами; одежда и обувь специального назначения из разрабатываемых материалов; средства индивидуальной защиты.
2. Научные результаты, полученные в рамках ПНИ, полностью обоснованы, находятся на уровне лучших мировых достижений в области наноструктури-рования и наномодифицирования натуральных материалов с использованием потока неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления и коллоидного раствора наночастиц серебра.
3. Сопоставление результатов с аналогичными работами проводились, но их сравнение осуществимо по ограниченному числу показателей качества, так как неодинаковы условия проведения работ, применяемое оборудование и методы обработки материалов.
4. Способ достижения заявленных результатов за счет применения потока неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления и колоидного раствора наночастиц серебра для производства натуральных текстильных и кожевенных материалов с модифицированной нано-и микроструктурой. Предлагаемый способ должен ограничить расход химических реагентов, применяемых при производстве натуральных текстильных и кожевенных материалов, что окажет положительное влияние на экологию окружающей среды.
При достижении заявленных результатов, ограничения и риски не предвидятся.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Изготовленные образцы материалы могут применяться при производстве швейных и обувных изделий специального назначения для отраслей экономики РФ (энергетического, строительного, нефтехимического и оборонно-промышленного комплекса).
2. Полученные результаты в перспективе планируется использовать на предприятии ИП ООО «ДереМод-Групп», ООО «Чайковский текстильная компания», ООО «Волгоградский текстиль» и ООО «Башкирский камвольный комбинат», ООО «Меховщик», ООО «Мелита», ООО «Базис С», ООО «Руно», а также научными организациями и учебными заведениями.
3. Полученные результаты проекта могут лечь в основу нового технологического процесса производства натуральных материалов легкой промышленности без применения температурной и химической активации.
4. Влияние планируемых результатов на развитие исследований в рамках международного сотрудничества, развитие системы демонстрации и популяризации науки, обеспечение развития материально-технической и информационной инфраструктуры будет происходить путем участия в Международных конференциях публикации результатов ПНИ в ведущих научных изданиях и в совместных проектах в области технологических инноваций, реализуемых в соответствующих международных программах. В ФГБОУ ВПО "КНИТУ" существует отдел инновационного развития, который разрабатывает стратегию инновационной деятельности и координирует взаимодействие участников инновационной структуры. Отдел разрабатывает также комплексную стратегию сбыта и доведения продукта от разработчика к потребителю. Индустриальный партнер ООО «ДереМодГрупп» обладает современной инфраструктурой, главной целью которой является формирование достаточных условий для обеспечения полноценного процесса создания конкурентоспособной наукоёмкой и высокотехнологичной научно-технической продукции посредством предоставления современных научно-производствен-ных площадей и доступа к исследовательскому, проектному, технологическому оборудованию и новейшим технологиям.

Текущие результаты проекта:
Полученные результаты экспериментальной партии образцов материалов соответствуют требованиям выполняемого проекта. В результате нанострукту-рирования и наномодифицирования текстильных и кожевенных материалов изготовлены экспериментальные партии образцов, обладающие повышенными показателями качества.
Основные характеристики полученной экспериментальной партии образцов натуральной кожи: предел прочности при растяжении до 21,9 МПа; удлинение при напряжении 10 МПа до 45%; устойчивость окраски к сухому трению-5 баллов, к мокрому -4 балла; устойчивость покрытия к многократному изгибу-5 баллов; стойкость к истиранию до 8700 циклов; адгезия покрывной пленки к сухой коже до 148 Н/м и мокрой до 68 Н/м; массовая доля влаги до 14 %; краевой угол смачивания до 120 град; паропроницаемость водяных паров до 600 г/м2; гигроскопичность до 16,1%; влагоотдача до 16,4%. Образцы тканей обладают: адгезионной прочностью расслаивании до 128 даН; разрывной нагрузкой по основе до 1432 Н и до 964 Н по утку; относительным разрывным удлинением до 47,1%; стойкостью к истиранию до 31000 циклов; жесткостью при изгибе до 1,09 Н; водоупорностью до 3,50 кПа; гигроскопичностью до 9,4%; стойкостью к морской воде более 12 ч, к нефти более 15 ч, к щелочи более 8ч; к кислоте более 4 ч.
Выполнены экспериментальные исследования их нано- и микроструктуры, которые показали, что плазма не оказывает деструктирующего воздействия на их поверхностную структуру, а приводит к изменению размеров нанопор. Экспериментальные исследования наномодифицированной партии образцов показали, что процесс биоразрушений в них не наблюдается.
Итогом работы являлась разработка проекта экспериментального технологического регламента получения наноструктурированных и наномодифицированных материалов; отработка режимов на плазменных установках; изготовление и проведение дополнительных экспериментальных исследований образцов одежды и обуви специального назначения из разрабатываемых материалов, разработка программы и методик испытаний опытных образцов одежды и обуви специального назначения.