RU2579207C1 - Способ повышения водоотталкивающих свойств войлочных материалов гидрофобными наночастицами диоксида кремния - Google Patents
Способ повышения водоотталкивающих свойств войлочных материалов гидрофобными наночастицами диоксида кремния Download PDFInfo
- Publication number
- RU2579207C1 RU2579207C1 RU2014145881/13A RU2014145881A RU2579207C1 RU 2579207 C1 RU2579207 C1 RU 2579207C1 RU 2014145881/13 A RU2014145881/13 A RU 2014145881/13A RU 2014145881 A RU2014145881 A RU 2014145881A RU 2579207 C1 RU2579207 C1 RU 2579207C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon dioxide
- hydrophobic
- nanopowder
- felt
- hydrophobic silicon
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к обработке текстильных материалов. Способ повышения водоотталкивающих свойств войлочных материалов заключается в обработке войлочного материала в суспензии спирт-нанопорошок гидрофобного диоксида кремния марки Wacker HDK Н20 (Германия) под воздействием акустической кавитации в ультразвуковой ванне. Растворителем является слабо полярный органический растворитель - этиловый спирт. Предлагаемое изобретение обеспечивает придание материалу эффекта гидрофобности, характеризующегося значением краевого угла смачивания водой не менее 120°, при этом способ является нетрудоемким, технологичным, безвредным и не требует больших материальных и энергетических затрат. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.
Description
Изобретение относится к физическому способу повышения водоотталкивающих свойств войлочных материалов. Способ заключается в насыщении войлочного материала гидрофобным нанодисперсным порошком диоксида кремния SiO2 марки Wacker HDK Н20 (Германия) с размером частиц от 5 до 40 нм, растворенного в этиловом спирте и последующее удаление растворителя. Обработка войлочного материала гидрофобным нанодисперсным порошком производится в ультразвуковой ванне в суспензии этиловый спирт-нанопорошок с последующей сушкой при комнатной температуре в течение 12 ч. Изобретение обеспечивает повышение гидрофобности волокон шерсти, характеризующегося значением краевого угла смачивания водой не менее 120° и не требует введения в раствор дополнительных эмульгаторов и сшивающих агентов. Изобретение относится к модификации войлочных материалов и может быть использовано для придания водоотталкивающих свойств текстильным материалам на основе шерсти.
Способ является технологичным и не требует больших материальных, энергетических затрат.
В настоящее время наиболее распространенным являются химические способы гидрофобизации текстильных материалов. Принцип химических способов гидрофобизации текстильных материалов заключается в том, что для придания гидрофобных свойств волокнистым материалам на заключительной стадии отделки их обрабатывают агентами с низкой поверхностной энергией. Для этого используются готовые композиции отечественного или импортного производства: модифицированные производные меламина или этиленмочевины, содержащие остатки высших жирных кислот (Аламин С, Байгард AFF, AG-4000); препараты на основе эмульсий парафинов и восков с солями алюминия или циркония (Аламин 520, Перлит 40178). Широкое применение нашли препараты на основе силоксанов (ПЕНТА® различных марок, ГКЖ-94, А-4) и полисилоксанов Siligen SIR (производство немецкой фирмы Rudolf Chemie) или фторсодержащих полимеров (Скотчгард, латексы ЛФМ-2, ЛФМ-3, ЛФМ-Н). Эффективность различных препаратов, можно расположить в ряд по мере увеличения их гидрофобизирующей активности: парафины, силаны и силоксаны, фторсодержащие углеводороды. [Холмберг К., Йенссон Б., Кронберг Б., Линдман Б. Поверхностно-активные вещества и полимеры в водных растворах. - М: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007, с. 387].
Известен химический способ гидрофобизации тканей фторсодержащим алкоксисиланом в среде сверхкритического диоксида углерода (Химические волокна. 2009, №1, с. 39-44) [1] путем нанесения перфторалкилгептанамида на поверхность ткани непосредственно из раствора в сверхкритическом диоксиде углерода при температуре 35-70°C, давлении от 10 до 22 МПа, продолжительности выдержки в сверхкритической среде от 1 до 3 часов и концентрации модификатора от 1.25 до 9 мг/см3 после экспозиции проведением декомпрессии кюветы со скоростью 1.2; 0.5 или 0.3 см3/мин с последующей температурной обработкой тканей путем каландрирования при 180°C или прогрева поверхности горячим воздухом при 90°C в течение 1 мин. Использование фторуглеводородных заместителей в составе силоксановых олигомеров являются «отправными пунктами» на пути достижения этого эффекта [M.J. Owen. Fluorosilicone coatings. // Polymer Preprints. 2006. V. 47(2), P. 1125; T. Ruhl, P. Spahn, H. Winkler, G.P. Hellmann. // Macromol. Chem. Phys. 2004. V.205. P. 1385; J.M. Mabry, B.D. Viers. Ultrahydrophobicity and molecular surface roughness in fluorinated polyhedral oligomeric silsesquioxanes. // Polymer Preprints. 2006. V. 47(2), P. 1216]. Однако супергидрофобный эффект при использовании фторуглеводородных производных силоксанов наблюдался лишь при обработке наноструктурированных твердых поверхностей. Использование соединений этого типа для обработки текстильных материалов неизвестно.
Из патента РФ №2394956 [2] известен способ получения защитного гидрофобного и олеофобного покрытия на текстильном материале, включающий обработку ткани раствором фторсодержащего соединения и последующее удаление растворителя. В качестве фторсодержащего соединения используют 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,-7,7,7-тридекафтор-N-[3-(триэтоксисилил)пропил]-гептанамид формулы CF3(CF2)5-C(O)-NH-(CH2)3Si(OC2H5)3. Растворителем является слабополярный органический растворитель из ряда: этиловый спирт, изопропиловый спирт, ацетон, тетрагидрофуран или толуол. После удаления растворителя осуществляется дополнительная фиксация гидрофобизатора обработкой горячим воздухом при 90°C или путем каландрирования при 180°C.
Недостатком химических способов гидрофобизации является то, что они технологически трудоемкие, высокая стоимость, большой расход модификаторов и они могут быть экологически вредными.
Заявляемое изобретение по гидрофобизации войлочных материалов относится к физическому способу, а именно использование ультразвукового кавитационного процесса в суспензии этиловый спирт-нанопорошок для внедрения наночастиц и их агломератов в пористую структуру волокна шерсти.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технологии использования акустической кавитации является способ обработки текстильных материалов (хлопковых, синтетических) гидрофобными наночастицами. Способ основывается на смешивании гидрофобного наноструктурного пирогенного диоксида кремния с поверхностно-активными веществами (ПАВ) в воде, с последующим нанесением на поверхность изделия (патент DE 10135157).
Для повышения светоустойчивости шерстяного текстиля используют наночастицы TiO2, диспергированные в ультразвуковой ванне, растворенного в воде с поверхностно-активным веществом Butane Tetra Carboxylic Acid (BTCA) [M. Montazer, Ε. Pakdell, and M.B. Moghadam, Superhydrophobicity of cotton fabrics treated with silica nanoparticles and water-repellent agent Nano Titanium Dioxide on Wool Keratin as UV Absorber Stabilized by Butane Tetra Carboxylic Acid (BTCA): A Statistical Prospect. // Fibers and Polymers. 2010, 11(7), 967-975].
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в том, чтобы разработать новый способ внедрения гидрофобных наночастиц и их агломератов в пористую структуру волокна шерсти, а именно использование процесса акустической кавитации в суспензии спирт-нанопорошок.
Существенным отличием предложенного способа от известных является то, что в результате акустической кавитации наночастицы (агломераты) внедряются во внутреннюю структуру волокна шерсти (фиг. 1а, б).
Преимуществом заявляемого способа является заполнение войлочного материала гидрофобным нанодисперсным порошком диоксида кремния SiO2 по всему объему, равномерным внедрением наночастиц (агломератов) внутрь структуры волокна шерсти, благодаря акустическим кавитационным процессам в ультразвуковой ванне. Использование малого количества гидрофобного нанопорошка (0,005%-0,05% по массе) и доступного, дешевого, безвредного растворителя - этилового спирта. Способ технологически прост, нетрудоемкий, не требует больших материальных и энергетических затрат, отсутствие разрушающего воздействия на структуру материала, экологически безвреден. Этот способ можно использовать на любом этапе производства изделий.
Для осуществления предложенного способа используют следующее устройство и компоненты:
1) Ультразвуковая ванна, работающая при мощности 30 Вт и 50 Вт. Она используется для:
а) диспергирования гидрофобного нанопорошка диоксида кремния в этиловом спирте;
б) удаления грязи, жира с поверхности волокон шерсти в процессе гидрофобизации;
в) пропитки войлока по всему объему супензией нанопорошок-спирт;
г) осаждения наночастиц (агломератов) на поверхность волокна войлока, а также их внедрения в структуру волокна.
2) Гидрофобный нанодисперсный порошок марки Wacker HDK Н20 (Германия) с удельной поверхностью 200 м2/г и размером частиц 5÷40 нм.
3) Этиловый спирт (95%).
4) Сушильная печь
Способ осуществляется следующим образом.
1. Войлочный материал очищался от грязи, жира в ультразвуковой ванне с дистиллированной водой в течение 3 мин и сушится в сушильной печи при температуре 120°C в течение 2 ч.
2. В ультразвуковой ванне диспергируется гидрофобный нанодисперсный порошок диоксида кремния марки Wacker HDK Н20 в этиловом спирте при мощности установки 50 Вт в течение 5 мин.
3. В суспензию этилового спирта с диспергированным гидрофобным нанопорошком опускают войлочный материал, включают ультразвуковую ванну. При мощности 50 Вт установка работает в течение 10 мин.
4. Войлочный материал сушится при комнатной температуре в течение 12 ч с целью удаления растворителя.
В таблице 1 приведены данные угла смачивания войлочного материала при разных концентрациях гидрофобного нанопорошка в этиловом спирте. Измерения угла смачивания производились путем нанесения капли дисциллированной воды на поверхность войлочного материала.
Наибольший угол смачивания достигается при содержании нанопорошка в суспензии 0,03% (масс.).
Для определения степени водопоглощения образцы из войлочного материала опустили на поверхность воды, и фиксировалось время до их полного погружения. Образцы войлочного материала с осажденными и внедренными в волокна шерсти гидрофобными наночастицами (агломератами) не смачивались дольше, чем образец без гидрофобизации. Время до полного погружения варьировалось от 0,5 ч до 3 суток (Табл. 2).
Данные проведенных испытаний на гидрофобность войлочного материала указывают на то, что максимальный эффект водоотталкивания соответствует концентрации гидрофобного нанопорошка диоксида кремния в этиловом спирте, равной 0,03 мас.%.
Claims (3)
1. Способ повышения водоотталкивающих свойств войлочных материалов гидрофобными наночастицами (агломератами) диоксида кремния SiO2, характеризующийся тем, что внедрение гидрофобного нанопорошка в пористую структуру волокна шерсти осуществляют в процессе акустической кавитации в суспензии спирт-нанопорошок.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрация нанопорошка в спирте составляет 0,005 - 0,05 мас.%.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используется процесс акустической кавитации для внедрения наночастиц (агломератов) во внутреннюю пористую структуру волокна шерсти.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014145881/13A RU2579207C1 (ru) | 2014-11-14 | 2014-11-14 | Способ повышения водоотталкивающих свойств войлочных материалов гидрофобными наночастицами диоксида кремния |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014145881/13A RU2579207C1 (ru) | 2014-11-14 | 2014-11-14 | Способ повышения водоотталкивающих свойств войлочных материалов гидрофобными наночастицами диоксида кремния |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2579207C1 true RU2579207C1 (ru) | 2016-04-10 |
Family
ID=55793343
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014145881/13A RU2579207C1 (ru) | 2014-11-14 | 2014-11-14 | Способ повышения водоотталкивающих свойств войлочных материалов гидрофобными наночастицами диоксида кремния |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2579207C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU175479A1 (ru) * | Способ гидрофобизации материалов текстилбногоназначения | |||
US5418051A (en) * | 1988-03-14 | 1995-05-23 | Fabric Coating Corporation | Internally coated webs |
DE10135157A1 (de) * | 2001-07-19 | 2003-02-06 | Creavis Tech & Innovation Gmbh | Verfahren zum Aufbringen einer selbstreinigenden Beschichtung auf Textilien |
UA19300U (en) * | 2006-06-01 | 2006-12-15 | Dnipropetrovsk Academician V L | Traction drive of locomotive |
RU2394956C1 (ru) * | 2008-12-09 | 2010-07-20 | Учреждение Российской академии наук Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН (ИСПМ РАН) | Способ получения защитного гидрофобного и олеофобного покрытия на текстильном материале |
-
2014
- 2014-11-14 RU RU2014145881/13A patent/RU2579207C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU175479A1 (ru) * | Способ гидрофобизации материалов текстилбногоназначения | |||
US5418051A (en) * | 1988-03-14 | 1995-05-23 | Fabric Coating Corporation | Internally coated webs |
DE10135157A1 (de) * | 2001-07-19 | 2003-02-06 | Creavis Tech & Innovation Gmbh | Verfahren zum Aufbringen einer selbstreinigenden Beschichtung auf Textilien |
UA19300U (en) * | 2006-06-01 | 2006-12-15 | Dnipropetrovsk Academician V L | Traction drive of locomotive |
RU2394956C1 (ru) * | 2008-12-09 | 2010-07-20 | Учреждение Российской академии наук Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН (ИСПМ РАН) | Способ получения защитного гидрофобного и олеофобного покрытия на текстильном материале |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2394956C1 (ru) | Способ получения защитного гидрофобного и олеофобного покрытия на текстильном материале | |
Matziaris et al. | Impregnation and superhydrophobicity of coated porous low-fired clay building materials | |
Ahmad et al. | Facile two-step functionalization of multifunctional superhydrophobic cotton fabric for UV-blocking, self cleaning, antibacterial, and oil-water separation | |
Li et al. | Fabrication of superhydrophobic bamboo timber based on an anatase TiO 2 film for acid rain protection and flame retardancy | |
JP5680900B2 (ja) | 撥油性コーティング物品およびその製造方法 | |
Periolatto et al. | Hydrorepellent finishing of cotton fabrics by chemically modified TEOS based nanosol | |
PT938405E (pt) | Materiais compostos com base em materia vegetal | |
Vasiljević et al. | Structural optimisation of a multifunctional water-and oil-repellent, antibacterial, and flame-retardant sol–gel coating on cellulose fibres | |
Abbas et al. | Fabrication of durable and cost effective superhydrophobic cotton textiles via simple one step process | |
Licchelli et al. | Anti-graffiti nanocomposite materials for surface protection of a very porous stone | |
Camlibel et al. | Sol–gel applications in textile finishing processes | |
RU2579207C1 (ru) | Способ повышения водоотталкивающих свойств войлочных материалов гидрофобными наночастицами диоксида кремния | |
KR101125163B1 (ko) | 나노 실리카 입자와 발수제를 이용한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 직물의 발수가공방법 | |
CN109366653B (zh) | 一种竹材长效防霉耐磨的加工方法 | |
TWI730958B (zh) | 清潔以及清洗羽絨以及/或羽毛之方法、組合物以及套組 | |
CN101161431A (zh) | 复合木材防腐处理液、其制备方法和用该处理液使木材改性的处理方法 | |
CN112063298B (zh) | 一种多功能防污剂及其制备方法 | |
JP4336974B2 (ja) | 水系撥水処理剤及び撥水処理方法 | |
CA2473048A1 (en) | Treatments of solid substrates to enhance durability of treatments placed thereon | |
Makhotkina et al. | Hydrophobic textile materials with organosilicon impregnation | |
Ahmad et al. | Stearic Acid and CeO2 Nanoparticles Co-functionalized Cotton Fabric with Enhanced UV-Block, Self-Cleaning, Water-Repellent, and Antibacterial Properties | |
Alfieri et al. | Impregnant formulation to the preservation, protection and consolidation of wood heritage assets | |
Volkov et al. | Determination of the capillary size and contact angle of fibers from the kinetics of liquid rise along the vertical samples of fabrics and nonwoven materials | |
Wang et al. | Surface modifications towards superhydrophobic wood-based composites: Construction strategies, functionalization, and perspectives | |
Yuryevna et al. | Development of hydrophobic textile materials with organosilicon impregnation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161115 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20181122 |
|
HE4A | Change of address of a patent owner |
Effective date: 20190304 |