Диссертация на соискание степени доктора философии (PhD) Научные консультанты Кутжанова А. Ж., к т. н., доцент Кричевский Г. Е., д т. н., профессор
жүктеу/скачать 2,82 Mb.
|
Алматинский технологический университет
- Бұл бет үшін навигация:
- Mass !
- 2JF Method Standar
0*- необработанный образец; 0**- образец, окрашенный печатным составом на основе компонентов фирмы Printofix по традиционному способу Основываясь на данных приведенных в таблице 5. Влияние режимов обработки, а также наличие покрытия существенно не повлияло на показания воздухопроницаемости образцов. Отклонение же данного показателя в зависимости от выбранных режимов находилось в пределах погрешности измерения прибора. Из полученных данных измерения механической прочности видно, что наиболее существенный прирост механической прочности наблюдается по направлению утка, при этом прочность возрастает с повышением температуры до 180 °С (таблица 6). Это связано с как формированием наиболее прочного и плотного кремнеземного покрытия при высоких температурах, так и заполнением межволоконного пространства аэрогелем и склеиванием волокон между собой. Последний факт подтверждается приростом жесткости текстильного материала при тактильном сравнении обработанных и необработанных образцов. Таблица 6 - Показатели разрывной нагрузки и прочности окраски
Однако наряду с повышением механической прочности снижается гибкость данного покрытия и уменьшается адгезия к поверхности хлопкового волокна, что ведет к уменьшению устойчивости окраски. Как видно из таблицы, то наиболее удовлетворительный результат по устойчивости окраски показали образцы при концентрации кислоты во второй ванне равной 35 г/л и жидкого стекла 75 г/л соответственно в первой, немаловажным параметром является концентрация, тип кислоты и время обработки в промывочном растворе после этапа термообработки. Также, при сравнении, наибольшая интенсивность окраски наблюдалась у образцов, обработанных при температуре 160°С. Для проверки на наличие кремнеземного барьерного покрытия, было проведено исследование морфологической структуры поверхности волокон с помощью метода электронной микроскопии с энергодисперсионным анализом. Результаты ЭДС анализа показаны на рисунке 36. Ниже, так же приведены снимки электронной микроскопии для изучения морфологии и структуры поверхности волокна для обработанных образцов при температуре 160°С (рисунок 37, а), при 180 °С (рисунок 37, б) и необработанного (рисунок 37, в) 73 соответственно. При кратности увеличения х1500 и выше, можно наблюдать покрытие на хлопковых волокнах.
300 - 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 7 00 8.00 т keV 2JF Method Standar Compound Mass! Cation
б а
в а - обработанный образец 160°С, б - при 180 °С, в - необработанный Рисунок 37 - Снимок поверхности образцов текстильного материала Данные ЭДС анализа позволяют предположить, что данное покрытие состоит из оксида кремния. Содержание кремния в образце колеблется в пределах от 1,41 до 8%. Факт наличия кислорода и углерода является сам по себе разумеющимся при исследовании целлюлозных волокон. Наличие кальция, предположительно, наблюдается из-за использования либо пигментов, где присутствует оксид кальция, либо наличием кальцесодержащих соединений в составе используемого технического жидкого стекла [179]. По результатам данного исследования выявлено, что существует возможность фиксации красителя на поверхности с помощью покрытия из диоксида кремния, сформированного по золь-гель методу методом раздельной пропитки. По результатам эксперимента можно сделать следующие выводы: получение кремнеземного покрытия методом раздельной пропитки является возможным, что доказывается результатами электронной микроскопии, а также существенным увеличением привеса ткани после обработки; полученное покрытие позволяет зафиксировать на поверхности волокна краситель и пигменты, которые не обладают сродством; наличие кремнеземного покрытия в случае в крашении пигментами позволяет увеличить разрывную нагрузку и повысить прочность субстрата, однако, одновременно происходит и уменьшения показателя удлинения при разрыве; возможно осветление окраски при повышении температуры термической обработки за счет уплотнения покрытия на волокне, следовательно, и повышения коэффициента отражения; повышение температуры термической обработки позволяет улучшить степень фиксации красящего вещества в структуре оксидокремниевой матрицы. Предположительно, это происходит за счет уплотнения структуры кремнезема и уменьшения его пор, что препятствует выходу частиц пигмента. Исходя из результатов эксперимента, описанного в разделах 3.1 и 3.2, при крашении натуральными красителями в качестве прекурсора гелеобразования использован силикат натрия (жидкое стекло). Его использование наиболее целесообразно, так как отпадает надобность в использовании органических растворителей, т.е. на его основе можно разработать водную технологию. Вторая причина выбора именно силиката натрия - его низкая стоимость, экологическая и пожарная безопасность. Результатом проведенного эксперимента стали исследования по выбору режимов обработки и реагентов для разработки эффективной золь-гель технологии крашения и заключительной отделки целлюлозных текстильных материалов. Крашение ткани с применением красителей растительного происхождения по трехванному способу Влияние режимов трехванного способа на механические свойства образцов Образцы готовили по способу, указанному в разделе 2.2.4 настоящей работы. Как описано в методической части было использовано два вида растительных красителя: медный комплекс хлорофилла [180 - 185] и экстракт марены красильной [186], полученный методом водно-щелочной экстракции на водяной бане из корней растения. После обработки наблюдалось увеличение привеса ткани (таблица 7), что свидетельствует о наличии SiO2 покрытия и задержки красителя на волокне. Как видно из таблицы, нет четкой закономерности между температурными режимами обработки и привесом образцов. Первоначальное предположение о том, что увеличение концентрации жидкого стекла ведет к увеличению массовой доли кремнеземного покрытия подтверждается лишь частично. Таблица 7 - Привес образцов после обработки
Для определения общей закономерности влияния режимов на прочность обработанных образцов было проведено испытание на определение разрывной нагрузки окрашенной ткани. Результаты испытаний представлены в таблице 8, а так же рисунках 38 (для образцов, окрашенных хлорофиллом) и 39 (для образцов, окрашенных мареной). По результатам исследования, указанных в таблице, видно, что в случае с медным комплексом хлорофилла применение золь-гель метода позволяет повысить механическую прочность как по утку, так и по основе в среднем на 41,5%, однако при крашении мареной красильной существует обратный эффект - снижение в среднем на 23%, так же видно, что увеличение температуры термообработки и увеличение концентрации кислоты во второй ванне приводит к ее снижению в обоих случаях, в то время как концентрация силиката натрия не оказывает существенного влияния на прочность ткани [180]. Такое влияние может быть обусловлено снижением прочности самого волокна вследствие его дегидратации при термической обработке, однако, надо учитывать, что при повышении температуры структура кремнеземного слоя на волокне уплотняется с одновременным уменьшением пор и повышением прочности самого покрытия. Это позволяет уменьшить выход функционального наполнителя (в данном случае красителя) за пределы матрицы оксида кремния. Данный факт подтверждается результатами предыдущего исследования (смотрите раздел 3.2). Таблица 8 - Определение прочностных характеристик ткани
0*- необработанные образцы, пропитанные AlK(SO4)2 0 - необработанные образцы 2 О* о Рисунок 38 - Прочность на разрыв образцов, окрашенных медным комплексом хлорофилла Рисунок 39 - Прочность на разрыв образцов, окрашенных экстрактом марены красильной Наличие кремнеземного покрытия на поверхности волокна, в случае если не применяются мягчители, всегда влияет на показатели жесткости ткани. Жесткость образцов окрашенной и неокрашенной ткани представлены в таблице 9 и на рисунке 40. Таблица 9 - Определение жесткости окрашенных и неокрашенных образцов
Из таблицы 9 видно, что обработка по золь-гель способу повышает жесткость материалов в целом. Анализ значений показывает, что наиболее достоверную закономерность о влиянии режимов обработки на данный 79 25 20 СЧ1 <Г1 «4П \о t— оо е£3 жүктеу/скачать 2,82 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||