Регистрация / Вход
Прислать материал

Получение полипропиленовых волокон с улучшенными и специальными свойствами для создания на их основе полимерных композиционных материалов нового поколения

ФИО: Бирюкова М.И.

Направление: Современные материалы и технологии их создания (У.М.Н.И.К.)

Институт: Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Разработка полимерных композиционных материалов нового поколения на основе модифицированных металлсодержащими нанокомпозитами полипролиленовых волокон и нитей, обладающих биоцидными свойствами, а также технологии обладающего биологической активностью тканного материала.

1) Создание нового типа материала композиционных материала на основе

модифицированных металлсодержащими нанокомпозитами полипролиленовых волокон и нитей и его технология производства.

2) Снижение зависимости российских потребителей от импортных композиционных материалов на основе полимерных композиционных волокон

Наукоемкость проекта высокая. Помимо решения вопросов по созданию технологии, предварительно будут решаться и фундаментальные задачи. Для создания стабильного композиционного материала необходимо ответить на ряд вопросов по формированию комплексного волокна, по количеству вводимого наполнителя и т.п. Все это невозможно без применения современных методов анализа.

Введение наноразмерных наполнителей в полимер в процессе формования нитей, является одним из наиболее перспективных направлений получения волокон и нитей с новыми и улучшенными потребительскими характеристиками. В настоящем проекте предложен оригинальный путь её решения, заключающийся в использовании наполнителей (металлсодержащих наночастиц), предварительно иммобилизованных в полиэтилене высокого давления. Показано, что иммобилизация наноразмерных металлсодержащих частиц в полиэтиленовой матрице создает условия, препятствующие их агрегации при введении в полипропилен в процессе формования нитей, а также обеспечивает высокую равномерность распределения наполнителей в готовом волокне, кроме того, они приобретают новые свойства – оказывают ингибирующее действие на развитие всех видов болезнетворных микроорганизмов.

При выполнении проекта установлено, что введение малых количеств полиэтилена в полипропилен в процессе формования нитей не приводит к снижению прочности волокнистого материала.

Автором заявки впервые систематически и подробно исследованы структура и комплекс свойств полипропиленовых нитей, модифицированных микро- и наноразмерными частицами металлов переходного ряда, иммобилизованными в полиэтиленовой матрице в процессе их получения. Показано, что наночастицы металлов равномерно распределяются в объеме и на поверхности модифицированных нитей, в результате чего ряд характеристик нитей улучшается (повышается прочность, снижается удельное поверхностное электрическое сопротивление), кроме того, они приобретают новые свойства (оказывают ингибирующее действие на развитие всех видов болезнетворных микроорганизмов).

Полученные нами волокна с биоцидными свойствами могут быть использованы в текстильной промышленности для изготовления материалов обладающий биоциодностью. Такие материалы могут быть использованы для создания изделий санитарно-гигиенического назначения – одежда, постельное и столовое белье для использования в медицинских учреждениях, детских садах, школах, общественном транспорте, а также для личного использования в домашних целях. Разработанные материалы также могут найти применение для изготовления профессиональной и спортивной одежды, специальной экипировки.

На технологическом этапе будет сформирована и подана заявка на патент на изобретение.

Этап 1 (2015 г.). Создание различных композиций – модификаторов полипропиленовых нитей. Проведение исследования размеров, распределение по размерам, структуры и свойств введенных в модификаторы металлсодержащих наночастиц. Исследование динамическое электрическое сопротивление нитей, разрывной нагрузки.

Этап 2 (2016 г.). Будут изучены свойства созданных композиций, включая механические, трибологические, магнитные, радиопоглощающие и биоцидные с проведением требуемых испытаний. Будет проведена оптимизация состава наноразмерных наполнителей для получения материалов с требуемыми эксплуатационными характеристиками. Совместно с ИГТА (г. Иваново) планируется из комплексных волокон получить тканный материал. Подготовка публикаций для открытой печати, патента на изобретение. Составление полного финансово-экономического обоснования преимуществ применения разработанных в рамках НИР материалов.

Для достижения поставленной цели будут использованы современные методы исследования такие как высокоразрешающая сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), энерго-дисперсионный анализ (ЭДА), ренгенофазовый анализ (РФА), просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ). Для быстрой оценки биоцидности был адаптирован «счетный тест», соответстующий стандартам SN 195920, AATCC 147, JIS L 1902, ASTM E 21-49 для оценки антимикробной эффективности и стандартам SAN BIO 12/94, AATCC 30, ASTM G 21-96, EN ISO 11721-1 для оценки противогрибковой эффективности, основанный на фотометрическом определении активности роста культур грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов после контакта с модифицированным образцом.