Регистрация / Вход
Прислать материал

Получение новых композиций фторполимерных латексов с хитозаном

Сведения об участнике
ФИО
Гореславец Екатерина Юрьевна
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет дизайна и технологии"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Химия и химические технологии
Раздел области наук
Химическая технология. Химическая промышленность
Тема
Получение новых композиций фторполимерных латексов с хитозаном
Резюме
Разработан способ синтеза нанодисперсных латексов поли-2-перфторпентокситетрафторпропилакрилата. Получены композиции этих латексов с раствором хитозана в олигоэтиленоксидсульфокислоте. Исследованы коллоидно-химические показатели латексов и композиций. При изучении антиадгезионных свойств модифицированных волокнистых материалов этими композициями, установлено, что композиции на основе нанодисперсного латекса придают волокнистым материалам ультрагидрофобные и олеофобные свойства.
Ключевые слова
наночастицы, фторполимеры, хитозан, олигоэтиленоксидсульфокислота, композиции, модифицирование, гидрофобность, олеофобность
Цели и задачи
Цель работы – получение новых типов фторполимерных латексов и композиций на их основе для получения волокнистых материалов с комплексом свойств.
Задачи:
1. Синтез фторполимерных латексов с частицами нанометрового диапазона
2. Исследование коллоидно-химических свойств полученных латексов
3. Получение композиций на основе фторполимерного латекса с хитозаном, растворенным в олигоэтиленоксидсульфокислоте
4. Изучение коллоидно-химических показателей композиций
5. Изучение антиадгезионных свойств модифицированных волокнистых материалов
Введение

Актуальность данной работы объясняется повышение эффективности фторполимерных латексов при использовании их для снижения смачиваемости волокнистых материалов. Одним из возможных путей повышения эффективности является применение этих латексов в виде нанодисперсий, так как наличие наноразмерных частиц в их составе позволяет увеличить равномерность модифицирующего слоя и долю модифицированной поверхности. Снижение  размера латексных частиц до нанометрового диапазона может быть осуществлено при направленном изменении механизма образования частиц в процессе синтеза полимера. Композиции латексов полифторалкилакрилатов с хитозаном позволят сообщать волокнистым материалы комплекс защитных свойств. 

Методы и материалы

Для получения фторсодержащего латекса применяли метод эмульсионной полимеризации.

Изучение кинетики эмульсионной полимеризации образования полимерной дисперсии проводили весовым методом.

Для изучения коллоидно-химических показателей латексов и композиций определяли:

- сухой остаток весовым методом

-размеры частиц латексов методом светорассеяния на приборе UNICO 1201

-размеры частиц латексов методом динамического светорассеяния на приборе Photocor Mini

-размеры частиц латексов методом атомно-силовой микроскопии с помощью микроскопа NTEGRA

-поверхностное натяжение методом отрыва платинового кольца от поверхности жидкости

-дзета-потенциал латексных частиц методом макроэлектрофореза

Для изучения антиадгезионных свойств определяли:

- водо-, маслоотталкивающие свойства модифицированных волокнистых материалов методом нанесения капель (смесь изопропанол-вода,  вазелиновое масло и n–гептан) на поверхность модифицированного волокна

- краевой угл смачивания волокон методом «сидячей» капли

Описание и обсуждение результатов

Получение латекса осуществляли методом эмульсионной полимеризации с использованием 2-перфторпентокситетрафторпропилакрилата и нового типа фторсодержащего ПАВ. Эмульсию мономера перед синтезом подвергали ультразвуковой обработке [1]. Продуктом полимеризации является водная дисперсия полимера - латекс ЛФМ-НФ.

При изучении кинетики эмульсионной полимеризации было выявлено, что использование 8% фтор-ПАВ (от массы мономера) обеспечивает 100% выход полимера. Стабильность образующихся водных дисперсий после достижения максимальных значений сухого остатка не изменяется, что говорит о высокой эмульгирующей способности этого ПАВ.

Для полученного латекса были изучены коллоидно-химические свойства.  Латексы содержат частицы нанометрового диапазона, а значение дзета-потенциала отрицательное, что говорит об использование анионоактивного фтор-ПАВ.

Вторым компонентом композиции является хитозан. Наиболее часто в качестве растворителя хитозана используется уксусная кислота, однако она является токсичным продуктом, поэтому использовался другой, более безопасный растворитель хитозана – олигоэтиленоксидсульфокислота (ОСК) [2]. Известно, что хитозан обладает антимикробными, антибактериальными и антивирусными свойствами [3], поэтому композиции фторполимерного латекса с этим полисахаридом позволят сообщать волокнистым материалам, наряду с антиадгезионными, и антимикробные свойства.

Композиции получали путем добавления к 1%-ому латексу рассчитанного объема 1%-ого раствора хитозана в ОСК, так чтобы содержание его в композиции составляло 5-30%.

При изучении коллоидно-химических свойств установлено, что взаимодействие частиц фторсодержащих латексов с хитозаном протекает по «мостиковому» механизму [4]. При добавлении малых количеств полисахарида к латексу происходит его адсорбция на поверхности частиц и одновременно их связывание. Частицы укрупняются, ПАВ десорбируется в дисперсионную среду приводя к уменьшению поверхностного натяжения. Дальнейшее увеличение содержания хитозана приводит к сорбции полисахарида на поверхности каждой частицы, при этом происходит диспергирование латексных частиц и их дополнительная стабилизация, находящимися в дисперсионной среде молекулами ПАВ.

Эффективность действия композиций оценивали путем изучения антиадгезионных свойств модифицированных волокнистых материалов. Уровень гидрофобных свойств при введении в латекс ХТЗ-ОСК повышается, а маслоотталкивающих свойств снижается незначительно.

Таким образом, в работе получены новые композиции латекса ЛФМ-НФ с хитозаном, растворенным в олигоэтиленоксидсульфокислоте. Изучение гидро-, олеофобных свойств модифицированных волокнистых материалов позволило установить оптимальный состав композиций (95:5 и 90:10), при использовании которых волокнистым материалам сообщается более высокий уровень свойств.

Используемые источники
1 Горин М.С. Эффективный способ получения нанодисперсий фторсодержащих полимеров для модификации поверхности химических волокон / М.С. Горин, Л.В. Редина, Н.В. Колоколкина // Хим. волокна.- 2013.- №4.- С.15-18.
2 Енгибарян Л.Г. Получение и свойства водорастворимых производных хитозана и пленочных материалов на их основе: Автореф. дис. ... канд. хим.наук:02.00.06/ Л.Г. Енгибарян; МГТУ им. А.Н. Косыгина. - М., 2004. - 16 с.
3 Левитин С.В. Разработка методов получения и исследование структуры и свойств наночастиц хитозана: Автореф. дис. ... канд. тех.наук: 05.17.06 / С.В. Левитин; МГУДТ. - М., 2015. - 17 с.
4 Давыдова Г.А. Разработка новых биоматериалов типа «искусственная кожа» на основе фторполимерного латекса, модифицированного полисахаридами: автореф. дис.канд. физ.-мат. наук: 03.00.02. – Пущино, 2005. – 25 с.
Information about the project
Surname Name
Goreslavets Ekaterina
Project title
Getting new songs fluoropolymer latex with chitosan
Summary of the project
A method for synthesizing nano-disperse latexes poly-2-perfluoro pentoxide tetrafluoride propyl acrylate has been designed. Compositions of these latexes with chitosan solution in oligo ethylene sulfonic acid were obtained. Researched colloid-chemical parameters of latexes and its formulations. During the study of anti-adhesion properties of the modified fibrous materials, it was found that compositions based on nano-latex particulate impart ultra-oleo phobic and hydrophobic properties to fibrous materials.
Keywords
nanoparticles, fluoropolymers, chitosan, oligoethylenesulfonic acid, compositions modified, hydrophobicity, oleophobicity