Абдуллин И.Ш., Гришанова И.А., Азанова А.А., Абуталипова Л.Н. ГАЗОРАЗРЯДНАЯ МОДИФИКАЦИЯ ТЕКСТИЛЬНЫХ ВОЛОКОН,
advertisement
Абдуллин И.Ш., Гришанова И.А., Азанова А.А., Абуталипова Л.Н. ГАЗОРАЗРЯДНАЯ МОДИФИКАЦИЯ ТЕКСТИЛЬНЫХ ВОЛОКОН, НИТЕЙ И ТКАНЕЙ Казанский национальный исследовательский технологический университет Введение Основной движущей силой всего научно-технического и производственного развития (НТР) сегодня, как и прежде, остается, в конечном счете, материальная потребности, практика: потребности запросы техники. производства, Однако в общественные современных условиях удовлетворить их можно лишь следующим образом: вначале наука должна всесторонне изучить данную новую область познания и практической деятельности человека, а затем техника и производство получают возможность освоить достигнутые наукой результаты. Практика (техника, производство) в условиях НТР сохраняет свою решающую роль в качестве двигательного стимула развития науки, причем наука в наши дни все полнее превращается в непосредственную производительную силу общества, и именно потому, что прокладывает путь для развития практики, удовлетворяя ее потребности, запросы. Форма взаимосвязи науки и производства (включая и технику) в условиях НТР существенно изменилась. Если раньше та или иная достаточно развитая отрасль практики вела за собой науку, ставя перед ней конкретные задачи, то в настоящее время намечающиеся новые отрасли практики выдвигают вперед науку, толкают ее на проведение предварительного широкого исследования совершенно неосвоенных новых областей предметного мира с тем, чтобы продолжить путь для будущей практики [1,2]. НТР сегодня характеризуется резким ускорением темпов развития науки и техники и соответственно темпов обновления номенклатуры выпускаемой продукции. Сокращается цикл реализации творческой идеи или отрезок времени (лаг) между появлением научно обоснованной идеи о возможности создать нечто новое до распространения этого нового в сферах производства и потребления народного хозяйства. Качество изделий легкой промышленности во многом зависит от конструктивных решений, технологии их изготовления, от свойств материалов, соответствия их комплексу требования гигиенического, защитного, эксплуатационного характера. Удовлетворение этому комплексу требований обеспечивается, прежде всего, соответствующими физико-механическими, химическими и эксплуатационными свойствами материалов. Плазма как инструмент модификации свойств материалов Повысить конкурентоспособность изделий легкой промышленности (одежды, обуви) возможно несколькими путями: изменив конструкцию изделия, применив новое оборудование, технологии обработки деталей и сборки конструктивно-технологических узлов, путем создания новых текстильных, нетканых и искусственных материалов или придание им новых заданных свойств. Эффективным современным инструментарием для решения указанной проблемы является плазма. От газа в обычном смысле этого слова плазма отличается тем, что часть ее атомов и молекул ионизирована, то есть газ, в котором значительная часть атомов или молекул ионизирована, называется плазмой. Это название было предложено в 1923 году американскими физиками Ленгмюром и Тонксон. Плазма – проводник. Это значит, что ее ионы и электроны не только переносят электрические заряды, попав в магнитные поле, они начинают упорядоченно двигаться в плоскостях, перпендикулярных его силовым линиям. Последнее свойство стало своего рода уздой, с помощью которой исследователи укрощают вещество в его четвертом состоянии. Более 50 лет назад плазма попала в сферу интересов химической науки легкой промышленности, которая в основном использует низкотемпературную плазму, называемую «холодной». В своем стремлении активизировать промышленные процессы ученые и инженеры пользуются испытанным средством - высокими температурами. С этой точки зрения плазма создает почти неисчерпаемые возможности. Долгое время считалось, что за определенным порогом высоких температур вещество ждет только разрушение: диссоциация, дезагрегация, разложение. Однако действительная картина оказалась значительно сложнее: наряду с разрушением в плазме шли процессы образования новых химических соединений. Более того, подчас эти процессы рождали «экзотические» вещества, не существующие при обычных температурах. Так возникла новая отрасль наукиплазмохимия. Однако плазма получила «права гражданства» в легкой промышленности лишь при создании устройств, названных плазматронами [1,3,4]. Характерной особенностью материалов, используемой в легкой промышленности, является их волокнистая капиллярно-пористая структура. В процесс эксплуатации изделий внешним воздействиям (механическим, тепловым, химическим и т.д.) подвергаются в первую очередь поверхностные слои материалов, и от их прочности, стойкости зависит долговечность изделий [5]. Традиционные методы модификации поверхности изделий текстильной, кожевенно-меховой химические, промышленности химико-термические, (механические, электрохимические) термические, не позволяют комплексно улучшить характеристики поверхности и создают ряд проблем, важнейшими из которых являются дефицит сырьевых и энергетических ресурсов, загрязнение атмосферы и промышленных стоков. Более того изменения в заданную сторону одного параметра сопровождается, как правило, ухудшением других свойств материалов. Снизить остроту указанных проблем позволяет использование, например, в текстильной промышленности плазмохимической технологии, характеризующейся меньшим потреблением химических реагентов и меньшим загрязнением окружающей среды. Однако плазмохимические методы модификации имеют ограниченные области применения, так как в этом случае наблюдается изменение химических свойств материалов. Вместе с этим имеется разновидность плазменной обработки, которая используется для воздействия на металлы и их сплавы, полупроводники, стекла, полимеры без плазмохимических реакций, - это физическая модификация в неравновесной низкотемпературной плазме (ННТП). Преимущество подобного метода заключается в отсутствии химических превращений на обрабатываемой плазмой поверхности и неизменности химического состава материалов [6]. С помощью такой обработки можно решить ряд технологических задач, например: -придать поверхности полимерных материалов адгезионные свойства, необходимые для получения композиционных материалов; -провести металлизацию поверхностей или их окраску; -улучшить технологические и потребительские свойства тканей волокон (регулировать гидрофильность, увеличить грязеотталкивание, уменьшить усадку, несминаемость, электризуемость); -удалить органические соединения с поверхностей различных материалов (например, при расшлихтовке тканей); -осуществить травление поверхностей полимерных материалов; -улучшить механические свойства волокон, нитей и тканей [9-11]. Плазменная обработка также включает ряд процессов, приводящих к изменению не только физико-механических и физико-химических свойств, но и химического состава и структуры поверхностного слоя полимера и к образованию газообразных продуктов с последующим уменьшением массы образца [12]. Эффект воздействия НТП определяется химической природой, строением обрабатываемого материала и технологическими параметрами плазмы. Воздействие низкотемпературной плазмы низкого давления, например, на волокна льна, шерсти, хлопка приводит к увеличению разрывной нагрузки на 27, 6,2 и 9,4 % соответственно [10,11, 13]. Считается, что основными факторами, вызывающими модификацию свойств полимерного материала, являются химическая и физическая модификация. После воздействия ННТП на шерстяную ткань, количество сорбированного красителя увеличивается на 10-15 % , большую сорбционную способность приобретаю так же льняные ткани. Повышение адгезионных свойств в плазмоактивированных материалах связывается с улучшением смачиваемости обрабатываемой поверхности. Увеличение адгезионной прочности после модификации объясняется увеличением шероховатости, появлением на поверхности активных функциональных групп, ослаблением межмолекулярного взаимодействия и увеличением подвижности макромолекул [12-15]. Низкотемпературная плазма в промышленных процессах текстильной и легкой промышленности В легкой промышленности все большее практическое применение находит плазма высокочастотного (ВЧ) разряда низкого давления и, как следствие, высокочастотные плазмотроны. Принципиальные схемы ВЧ плазмотронов и их применение в промышленности подробно изложены в работе [6]. Анализ результатов исследования параметров струи ВЧ разрядов и их влияния на свойства помещенных в струю изделий показывает, что струя плазмы низкого давления может являться эффективным инструментом для модификации и активации поверхностей. Экспериментально установлено, что изменение физико-химических свойств материалов легкой промышленности после воздействия ННТП происходит без нарушения химического состава и микроструктуры полимера [7,16]. Наиболее эффективно использовать ВЧ плазменную обработку в технологических процессах текстильного и кожевенно-мехового производств, скорость которых определяется скоростью диффузий реагентов (аппретов, дубителей, красителей, воды и растворов солей, кислот и оснований) вглубь волокнистого материала [16-19]. ННТП обработка текстильных нитей ткани из растительных волокон способствует ускорению процессов шлихтования, влажно-тепловой обработки, промывки, аппретирования, а обработка синтетических нитей ННТП оказывает стерилизующее действие без ухудшения физико-механических свойств последних. Кроме того с помощью ННТП можно исключить стадию термофиксации вытянутых нитей [11]. Предварительная плазменная обработка кожевенного сырья перед стадиями отмоки, обезволашивания голья перед золением, обезжириванием обеззоливанием, пикелеванием позволяет интенсифицировать процессы. Сокращение времени протекания перечисленных процессов не ухудшает физико-механические свойства дермы (набухания, прочность, пористость, проницаемость дермы для частиц дубителя, температуру сваривания) [17, 2022]. Разработана оригинальная методика экспериментальных исследований взаимодействия высокомолекулярных соединений с неравновесной низкотемпературной плазмой на сконструированных и изготовленных в плазменных установках [6,10,13,16,24,]. Они позволяют получать плазменные потоки в стационарном и импульсных режимах ВЧЕ, ВЧИ и тлеющего разряда при широком варьировании входных параметров. В качестве рабочего газа используется аргон, азот, кислород и их смеси. Диапазоны изменения входных параметров плазмотронов соответствуют варьированию внутренних характеристик разряда и плазменной струи: концентрация электронов может изменятся в диапазоне 1015-1019 м-3; мощность разряда - от 0,1 до 3,0кВт; плотность ионного тока на поверхности обрабатываемого тела от 0,5 до 25Ам-2; энергия ионов в слое положительного заряда - от 10 до90 эВ; степень термической неравновесности плазмы – от 3 до 90эВ [1]. Проблемы и задачи легкой промышленности Анализ научно-технической потребительского рынка литературы свидетельствует, что и после отечественного спада объемов производства текстильной и легкой РФ, начиная с 90г прошлого века, в настоящее время наблюдаются увеличение как объема производства, так и потребления текстильных материалов российского производства. При этом синтетические волокна и нити в объеме сырья для текстильной и легкой промышленности на сегодняшний день составляют более 40%. Среди синтетических волокон и нитей большой интерес представляет гибкоцепные полимеры, в частности сверхмодульный полиэтилен (СВМП), рост производства в мире за последнее десятилетие которого превышает 25% ежегодно. Подобная тенденция связана с тем, что СВМП отличается комплексом уникальных функциональных и физико-механических свойств, которые позволяют широко использовать его в самых различных отраслях промышленности. Основным недостатком СВМПЭ волокон является поверхностная инертность. Текстильная промышленность так же сталкивается с рядом таких нерешенных производственных задач как: -необходимостью удаления замасливателей с поверхности волокон, количество которых зачастую превышает установленные нормы; - улучшении гигиенических (увеличение гидрофильности) или и потребительских свойств тканей придание гидрофобности определенным видам волокон; - улучшении физико-механических свойств исходных волокон и нитей; -снижении сточных водах. водопотребления и концентрации химических веществ в Из многообразия существующих методов модификации полимеров (механический, физический, химический, биохимический, композитный) в последнее время все шире применяются электрофизические, как наиболее эффективные и экономичные, а в некоторых случаях и единственно возможные способы обработки. С их помощью физической модификации возможно направленное изменение внешней поверхности, формы и надмолекулярного строения текстильных волокон. Одним из перспективных направлений модификации является использование низкотемпературной плазменной обработки. Преимущество данного способа модификации, по сравнению с другими газоразрядными методами, заключается в том, что он, изменяя надмолекулярную структуру высокомолекулярного материала (ВМС), не влияет на внутреннее строение последнего, а следовательно, позволяет получить требуемые поверхностные свойства [8]. Для модификации изучаемых объектов в данном исследовании использовался высокочастотный емкостной (ВЧЕ) разряд [6, 25-26]. В связи с этим данное исследование направлено на решение актуальной проблемы повышения технологичности, экономичности и экологичности текстильно-отделочного производства и модификации текстильных материалов ННТП с целью улучшения их физико-механических свойств. Объекты исследования Объектом данного исследования являлись гидрофильные и гидрофобные сверхвысокомодульные непрерывные многофиламентные полиэтиленовые волокна (СВМПЭ) производства Нидерландов и Китая и хлопчатобумажные нити и трикотажные полотна производства России. Выбор СВМПЭ волокон в качестве объектов исследования связан с их повышенной прочностью и низкой плотностью и использованием последних в качестве армирующей составляющей при изготовлении композиционных материалов различного назначения. Исследование влияния плазменной обработки на свойства натуральных текстильных материалов (хлопчатобумажные нити и трикотажные полотна) связано с решением проблем технологического процесса, повышением качества готовых изделий, энерго- и ресурсосбережением. Характеристики механических свойств исследуемых объектов представлены в табл. 1 [26,27]. Более высокая прочность волокон производства Голландии по сравнению волокнами производства Китая можно объяснить более высокой их степенью кристалличности и меньшим диаметром филаментов (13-16мкм по сравнению с 19-21мкм производства Китая). Таблица 1 Механические свойства СВМПЭ волокон и хлопчатобумажных трикотажных полотен Вид образцов Страна- Прочность Относительное Поверхностная производитель при удлинение при плотность, разрыве разрыве, % г/м2 СВМПЭ волокно Голландия 1,85 ГПа 22 - СВМПЭ волокно Китай 0,95 ГПа 20 - хлопчатобумажная Россия 1,56 Н 5 - Россия 210,31 Н 66 169 Россия 189,63 Н 63 276 нить хлопчатобумажное трикотажное полотно М200 хлопчатобумажное трикотажное полотно 1724 Установка, методы и методика исследования Для модификации ассортимента исследуемых материалов в среде низкотемпературной плазмы использовалась плазменная установка, разработанная на высокомолекулярных кафедре плазмохимических материалов Казанского и нанотехнологий национального исследовательского технологического университета (КНИТУ). Внешний вид и принципиальная схема данной установки представлены на рис. 1. а б Рис.1 Внешний вид (а) и схема (б) низкотемпературной плазменной установки Низкотемпературная плазменная установка состоит из следующих частей: рабочая камера - 1, высокочастотные (ВЧ) – электроды - 2, колпак вакуумной камеры - 3, консоль для открытия крышки вакуумной камеры - 4, вакуумная камера - 5, система подачи и регулировки плазмообразующего газа - 6, ВЧ – генератор - 7, вакуумная система - 8 [6]. Для контроля диагностическая входных аппаратура параметров и образцовый установки манометр использовалась для измерения пониженного давления. Погрешность измерения давления в рабочей камере составляла не более 5 %. Перед началом эксперимента образцы закреплялись в зажимах рабочей камеры и помещались в пространство между ВЧ электродами (2). Далее включались вакуумные насосы (АВР 50, НВЗ 63) (8) и процесс вакуумирования продолжался, пока не установится требуемое давление [6]. Затем осуществлялась подача плазмообразующего газа в рабочую камеру через систему подачи (6), его расход составлял до 0,2г/с. При установлении рабочего давления в камере (13-26Па) подавалось напряжение на электроды (2). Технологические параметры обработки регулируются варьированием значений напряжения на аноде (Ua=2,5-6,0кВ) и силы анодного тока (Ia=0,30,7А). Частота поля составляла - 13,56,МГц. Для модификации исследуемых образцов использовались в качестве плазмообразующих газов: аргон, аргон/воздух, аргон/азот, аргон/пропан-бутан, кислород, воздух. С целью получения требуемых характеристик текстильных материалов и оптимизации параметров плазменной обработки проведено многофакторное планирование эксперимента. Обработку данных проводили методом регрессионного анализа, расчеты осуществляли в программе «Statistica 6.0». Погрешность оценивали при доверительной вероятности 0,95 методом статистической обработки результатов эксперимента. Для изучения использовали структуры и свойств модифицированных образцов электронно-микроскопический метод исследования на сканирующем электронном микроскопе марки PHENOM фирмы FEI и на атомно-силовом микроскопе MultiMod V фирмы Veeco. Результаты воздействия ВЧЕ–разряда на исследуемые свойства образцов оценивали с помощью стандартных методик, включающих в себя определение капиллярности в соответствии с ГОСТ 3816-81, деформационные характеристик – в соответствии с международным стандартом ISO 5079.1995 и ГОСТ 8847 – 85 на разрывной машине марки РМ 50 с компьютерным управлением. Исследование свойств плазмированных волокон, нитей и тканей Результаты исследований влияния ННТП на изучаемые объекты в различных по природе плазмообразующих газах (аргон, аргон/воздух, аргон/пропан-бутан, аргон/азот кислород) в различных режимах даны в табл.2. Представленные данные свидетельствуют, что после обработки плазмой происходит модификация их поверхности: капиллярность и смачиваемость водой возрастает для гидрофобных образцов марок D800 и Dyneema1 от 0 до 79 мм, и от 0 до 120мм соответственно, а в среде аргон/пропан-бутан эти волокна сохраняют свою гидрофобность, для гидрофильных образцов марки Dyneema2 капиллярность незначительно увеличивается от 110 до 140мм (табл.2). Капиллярность и смачиваемость водой суровых (без окраски и отделки) трикотажных полотен марок М200 и 1729 возрастает от 0 до 192 мм и от 0 до 200мм соответственно. Наблюдается некоторое снижение эффекта воздействия плазменной обработки при увеличении поверхностной плотности полотен. Сравнение капиллярности трикотажных полотен отбеливания и плазменной обработки показало, что смачивающую способность поверхности после отваривания, последняя повышает суровых полотен, так же как и отбеливание и отваривание. Данный эффект может быть использован в технологических процессах отделки трикотажа. Таблица 2 Значения капиллярности модифицированных текстильных образцов Вид Капиллярность при обработке в различных средах Н, мм образца аргон аргон/ аргон/азот аргон/пропан- кислород воздух воздух бутан D800 79±1 40±1 39±1 0 - - Dyneema1 120±1 75±1 60±1 0 - - Dyneema2 140±1 - - 0 - - трикотажное 180±1 - - 0 191±1 192±1 - - 0 200±1 181±1 полотно марки М200 трикотажное 156±1 полотно марки 1724 С целью получения максимальных значений гидрофильности в среде аргона, осуществлено планирование. центральное Поверхности отклика композиционное и контуры рототабельное поверхности отклика представлены при постоянном значении продолжительности процесса на рис. 2,3. б а Рис. 2 Поверхность отклика гидрофильного (а) и гидрофобного (б) СВМПЭ волокон а б Рис. 3 Контуры поверхности отклика гидрофильного (а) и гидрофобного (б) СВМПЭ волокон Из рисунков следует, что экстремум лежит в области эксперимента. Точке экстремума (рис.2 а) соответствует максимальное значение капиллярности, для точки экстремума (рис.2б) соответствует минимальное значение капиллярности. С удалением от точки экстремума для гидрофобного образца в обе стороны значение капиллярности возрастает, более того значение капиллярности является функцией напряжения, чем силы тока. Получены математические модели двухфакторных экспериментов, адекватно описывающие процесс и позволяющие определить значения капиллярности гидрофильного (1) и гидрофобного (2) волокон при варьировании силы тока и напряжения: Н=108,67+14,43J-12,52U+73,61J²+2,07U²+14,37JU (1) Н=22,25-65,64J-2,06U+68,15J²+0,19U²+0,83JU (2) Микрофотографии представлены на рис. 4. филаментов исходных волокон обеих марок а б Рис. 4 Микрофотографии филаментов исходных гидрофильных (а) и гидрофобных (б) СВМП волокон (×300) Принимая во внимание различную величину диаметра волокон по длине, проведено исследование неоднородности распределения по массе исходных и модифицированных образцов СВМПЭ. Влияние ВЧЕобработки на значения массы полимерных волокон с минимальным и максимальным значением массы в исходном состоянии представлено в табл. 3 [12]. Таблица 3 Значения массы СВМПЭ волокон до и после плазменной обработки режим №1 - Jа=0,5 А, Uа=5 кВ, τ =180 с, режим №2 - Jа =0,5 А, Uа =2,5 кВ, τ =180 с, режим №3 - Jа =0,7 А, Uа =5 кВ, τ =180 с. Max масса образца, г Изменение Min масса образца, г Изменение режим № массы До После после массы До После после обработки обработки обработки, обработки обработки обработки, % % 1 0,01397 0,01391 -0,43 0,0134 0,01442 7,6 2 0,01394 0,01392 -0,15 0,01333 0,01553 16,5 3 0,01402 0,01368 -2,43 0,01333 0,0157 17,7 Данные таблицы указывают как на снижение массы образцов, так и на ее увеличение после модификации в зависимости от исходного значения. Уменьшение массы, вероятно, связано с удалением незначительного количества примесей и низкомолекулярных фракций, остающихся в процессах получения волокон, а увеличение массы связано с процессом окисления свободных радикалов на воздухе. Влияние ВЧЕ-обработки на значение массы хлопчатобумажных полотен представлено в табл.4. Таблица 4 Изменение массы образцов трикотажного полотна в зависимости от продолжительности плазменной обработки в среде кислорода Марка трикотажного Потеря массы образца за период полотна плазменной обработки, % 300с 600с 900с 1200с М200 0,64 1,44 2,12 6,74 1724 0,36 0,96 1,92 3,63 Изменение массы связано с плазменным материала. травлением поверхности Для образца с большей поверхностной плотностью и, как следствие, более плотной структурой полотна данный показатель ниже. Результаты исследований поверхности синтетических волокон исходных и модифицированных в среде аргона, предоставлены на рис.6 в следующем виде: для каждого образца приводится АСМ изображение участка поверхности с нанесенным масштабом, шероховатость поверхности образцов определяется по пику гистограмм (рис.7.) а б Рис. 6 АСМ-изображения участка поверхности гидрофильного (а) и гидрофобного (б) образцов СВМПЭ волокон до модификации а б Рис. 7 АСМ-изображения участка поверхности гидрофильного (а) и гидрофобного (б) образцов СВМПЭ волокон после модификации Полученные изображения указывают на неоднородность поверхности гидрофильного образца, прошедшего спин-финишную обработку и более ровную поверхность гидрофобного образца. Причем, модифицированный гидрофильный образец испытывает большее воздействие ННТП на своей поверхности (границы филаментов претерпевают разрушение), нежели гидрофобное волокно, что объясняется влиянием нанесенного на поверхность тонкого слоя текстильно-вспомогательного состава. Шероховатость поверхности образцов определялась по пику гистограммы для гидрофильного и гидрофобного образцов СВМПЭ представлены на рис.8-9. Height, µm Height, nm а б Рис. 8 Распределение поверхности по высоте (гистограмма) для гидрофильного (а) и гидрофобного (б) исходных образцов СВМПЭ волокон Number of events 2500 2000 1500 1000 500 0 0 100 200 300 400 Height, nm Height, nm а б Рис. 9 Распределение поверхности по высоте (гистограмма) для гидрофильного (а) и гидрофобного (б) модифицированных образцов СВМПЭ волокон После плазменной модификации шероховатость поверхности уменьшается за счет абляции последней. СЭМ изображения образцов хлопковых волокон до (а) и после (б) плазменной модификации в среде кислорода представлены на рис.10. а б Рис. 10 – СЭМ изображения поверхности исходных (а) и модифицированных (б) хлопковых волокон (×2000) Полученные изображения указывают на то, что после плазменной обработки поверхность хлопкового волокна становится рыхлой, увеличивается микрорельеф поверхности и количество микротрещин, что связано с травлением поверхностных слоев. Характер кривых растяжения исходных СВМПЭ волокон свидетельствует о сложности и многофакторности этого процесса. Получаемые кривые растяжения условно можно разделить на следующие виды: высокой жесткости с одноэтапным хрупким характером разрушения, деформационные кривые с упруго-эластической деформацией, при этом упругая деформация составляет большую часть общей деформации, в конечном итоге происходит хрупкое разрушение и кривые разрушения со значительной зоной упругой эластической деформации и наблюдаемым многостадийным разрушением с диссипацией энергии при разрыве отдельных филаментов. При этом дисперсия прочности волокон может находится в довольно широких пределах, что связано, по-видимому, с дискретностью структуры. Характер деформационных кривых модифицированных волокон СВМП носит иной вид: наблюдается значительно большая зона упругой деформации, но сохраняется дисперсия прочности при разрыве. При этом характер кривых нагружения волокна зависит от параметров обработки ННТП плазмой. Дисперсию прочности модифицированных волокон можно объяснить дополнительно следующими факторами: нарушение сплошности поверхности слоя за счет травления, приводящее к уменьшению массы и, как следствие, к уменьшению прочности; фазовыми превращениями в цепи макромолекул (изменение степени кристалличности); разрывом связей в цепи макромолекул (деполимеризация); наличием напряженного межфазного состояния, приводящего к возникновению микротрещин и т.д. [28]. Деформационные кривые для хлопчатобумажных нитей указывают на повышение разрывной нагрузки в 1,1- 1,3 раза для модифицированных образцов. Причем наибольшее повышение наблюдается при использовании в качестве плазмообразующего газа - воздуха. Ужесточение условий обработки вызывает снижение предположительно, аморфных за участков эластических счет [29]. свойств упорядочивания Увеличение хлопчатобумажной структуры и прочностных нити, уменьшения характеристик хлопчатобумажных нитей в процессе ВЧЕ-обработки в среде аргона и воздуха является важным аспектом для использования плазмы в технологических процессах отделки текстильных материалов. Изменение физико-механических свойств модифицированных текстильных волокон и нитей обеспечивается специфическим воздействием ННТП плазмы, а именно, бомбардировкой поверхности ионами и рекомбинацией ионов на поверхности [30]. Природа физико-механических процессов в большой степени зависит от состава газовой фазы разряда и параметров процесса модификации. Таким образом, на основании полученных результатов можно заключить, что одним из наиболее перспективных современных методов модификации полимеров является плазменная обработка, приводящая к гидрофилизации или гидрофобизации для всех типов волокон (в зависимости от используемого плазмообразующего газа). Обобщая результаты проведенных исследований, можно заключить следующее: 1. Разработана и изготовлена промышленная плазменная установка ВЧЕ разряда для обработки материалов легкой промышленности. 2. Плазменная поверхность СВМП обработка волокон, в ВЧЕ понижая разряде позволяет поверхностное активировать натяжение, что способствует увеличению гидрофильности или гидрофобности в зависимости от плазмообразующей среды. 3. Структура поверхности волокон различна для исследуемых типов синтетических волокон, но шероховатость поверхности гидрофобных волокон выше. 4. При обработке ННТП в определенной среде и при определенных параметрах удельная прочность как гидрофобных, так и гидрофильных синтетических волокон возрастает примерно на 10-12%, однако, при различных параметрах обработки для исследуемых типов волокон. 5. Получены математические модели двухфакторных экспериментов, адекватно описывающие гидрофилизацию поверхности синтетических волокон при варьировании параметров тока и напряжения. 6. Плазменная обработка в ВЧЕ разряде позволяет повысить капиллярность суровых трикотажных полотен в той же степени, что и отваривание и отбеливание, что может найти промышленное применение в технологических процессах отделки трикотажа. Литература 1. Гришанова подготовке И.А. специалистов Инженерное легкой творчество промышленности в профессиональной в технологическом университете. Монография / КГТУ, Казань, 2000.-160с. 2. Кедров Б.Н. О научных революциях // Наука и жизнь. 1975. №12.С.8-10. 3. Войценя В.С., Гужова С.К., Титов В.И. Воздействие низкотемпературной плазмы и электромагнитного излучения на материалы. М.: Энергоатомиздат, 1991.219с. 4. Гриневич В.И., Максимов А.И. Травление полимеров низкотемпературной плазме // Применение низкотемпературной плазмы в химии. М.: Наука, 1981. С.135-168. 5. Абуталипова Л.Н. Полимеры как новый объект модификации с помощью низкотемпературной плазмы. КГТУ. Казань, 1997. 109с. 6. Абдуллин И.Ш. Высокочастотная плазменная обработка в динамическом вакууме капиллярно-пористых материалов. Теория и практика применения / И.Ш. Абдуллин, Л.Н. Абуталипова, В.С. Желтухин, И.В. Красина. Казань: КГУ – 2004. – 428 с. 7. Рыбкин В.В. Низкотемпературная плазма как инструмент модификации поверхности полимерных материалов / Химия – 2000. - No 3. – С.58–63. 8. Кутепов А.М. и др. Плазменное модифицирование текстильных материалов, перспективы и проблемы / Рос.Хим.журн.-2002.-№1. - С.103-114. 9. Перепелкин К. Е. Структура и свойства волокон.— М.: Химия. 208с. 10. Шарнина, Л.В. Научные основы и технологии отделки текстильных материалов с использованием низкотемпературной плазмы, новых препаратов и способов колорирования : автореферат дисс. / Шарнина Любовь Викторовна. – Иваново, - 2006. – 36с. 11. Хамматова В.В. Регулирование формовочной способности текстильных материалов с использованием плазменных технологий: автореферат дисс. / Хамматова Венера Василовна. – Казань. 2006. – 32 с. 12. Гришанова И.А. и др. Влияние плазменной обработки на изменение массы СВМПЭ волокон / Вестник Казанского технологического университета. – 2010. - №10. – С.231-236. 13. Садова, С.Ф. Использование НТП в отделке шерстяных материалов. Энциклопедия НТП, серия Б, ТXI-5, М.: Янус-К, – 2006. – 538с. 14. Мельников Б.Н., Федосов С.В., Шарнина Л.В., Акулова М.В. Применение тлеющего разряда в текстильной и строительной промышленности // Изд-во ИГХТУ г Иваново, 2008, 232 С. 15. Гришанова И.А. и др. Адгезионная прочность композиционных материалов: Тезисы докл. // Новые технологии и материалы легкой промышленности: VI Междунар. науч.-практ. конф. Казань: КГТУ, 2010. – С.44-45. 16. Абуталипова Л.Н. Модификация волокнистых высокомолекулярных матераилов легкой промышленности неравновесной низкотемпературной плазмой: Учеб. пособие. КГТУ, Казань. 1997. 163с. 17. Махоткина комплексных Л.Ю. материалов Регулирование обувной формовочной промышленности с способности применением неравновесной низкотемпературной плазмы: автореферат дисс. / Махоткина Лилия Юрьевна. – Казань. 2006. – 32 с. 18. Буртовая О.С. Разработка непрерывного способа крашения шерсти, подготовленной с использованием низкотемпературной плазмы, кислотными красителями: автореф. дисс. / Буртовая Ольга Сергеевна – М., 2006. – 16с. 19. Панкратова Е.В. Применение низкотемпературной плазмы для совершенствования технологии отделки льняных материалов: автореф. дис. / Панкратова Елена Владимировна. – Москва. 2007. - 16 с. 20. Тихонова Н.В. Комплексные обувные материалы модифицированные ВЧ-плазмой в производстве изделий из кожи: автореф. дис. / Тихонова Наталья Васильевна. – Казань. 2006. - 16 c. 21. Мингалиев Р.Р. Разработка технологии получения белых кожевенномеховых полуфабрикатов с применением отечественных химических материалов и обработкой в неравновесной низкотемпературной плазме: автореф. дис. / Мингалиев Рамиль Равильевич. – Казань. 2012. - 20 c. 22. Шарифуллин Ф.С. Научно-технологические основы производства меха с регулируемыми эксплуатационными свойствами за счет применения плазмы ВЧ разряда пониженного давления: автореф. дис. / Шарифуллин Фарид Саидович. – Казань. 2011. - 34 c. 23. Горберг, Б.Л. Использование низкотемпературной плазмы тлеющего разряда низкого давления для обработки текстильных материалов / Б.Л. Горберг, А.А. Иванов, В.А. Стегнин // Сборник трудов V Международного симпозиума по теоретической и прикладной плазмохимии. Т2, Иваново: 2008, С.586-589. 24. Шаехов М.Ф. Физика высокочастотного разряда пониженного давления в процессах обработки капиллярно-пористых и волокнистых материалов: автореф. дис. / Шаехов Марс Фаритович. - Казань. 2006. - 34 c. 25. Абдуллин И.Ш., Гришанова И.А. и др. Влияние замасливания на физико-механические свойства волокон / Вестник Казанского технологического университета. – 2011. - №7. – С.109-112. 26. Азанова А.А., Абдуллин И.Ш. и др. Модификация хлопчатобумажных трикотажных полотен низкотемпературной плазмой перед крашением активными красителями Вестник Казанского технологического университета. – 2011. - №4. – С.69-73. 27. Азанова А.А. и др. Влияние плазменной обработки в среде кислорода на физико-механические свойства трикотажных полотен / Вестник Казанского технологического университета. – 2011. - №16. – С. 317-319. 28. Абдуллин И.Ш., Гришанова И.А. и др. Прогнозирование информации во времени высокопрочных ПЭ волокон при различной температуре / Вестник Казанского государственного архитектурно-строительного университета. – 2011. – Т.4, №4. – С.238-240. 29. Азанова А.А. Плазменная модификация структуры хлопчатобумажных трикотажных полотен / А.А. Азанова, Г.Н. Нуруллина, И.Ш. Абдуллин // Вестник Казанского технологического университета. – 2011. - №4. – С 283-284. 30. Сергеева Е.А. Регулирование свойств синтетических волокон, нитей, тканей и композиционных материалов на их основе с помощью неравновесной низкотемпературной плазмы: автореф. дис. / Сергеева Екатерина Александровна. – Казань. 2010. - 34 c. 31. Гришанова И.А., Азанова А. А. Исследование свойств модифицированных полимерных текстильных материалов // Вестник Казанского технологического университета. – 2012. - №213. – С.63-66.
