Современные функциональные синтетические волокнистые материалы. Монография

Микро- и наноразмерные наполнители для придания функциональ­ных свойств текстильным материалам в современном производстве часто добавляют в прядильный раствор в процессе формования волокон. Напри­мер, для придания волокнистым материалам огнезащитных свойств ис­пользуют углеродные наночастицы [148, 149] и нанопорошки слоистых двойных гидроксидов с содержанием Mg(OH)2 [150, 151]; для повыше­ния износостойкости волокон – наночастицы силикатов [152–154]; для придания текстильным материалам антибактериальных свойств в во­локнообразующий полимер вводят наночастицы серебра, меди, оксида цинка [155–157], а для увеличения степени удлинения при разрыве – на­ночастицы фосфата циркония [152, 158]. Значительную часть наполните­лей, вводимых в волокнообразующие полимеры, составляют пигменты для окрашивания и матирования [159–161], в том числе оптические отбе­ливатели и люминесцентные частицы [162–165], для повышения устой­чивости к атмосферным воздействиям в массу полимера вводят мине­ральные термо- и светостабилизаторы [162–166]. Однако введение дис­персных наполнителей в массу полимера перед формованием волокон требует применения поверхностно-активных веществ (ПАВ), чаще всего неионогенных фторированных ПАВ [167], которые способствуют снижению агломерации наночастиц и улучшению технологических

Авторами [168] предложено введение наночастиц в волокно­образующий полимер в процессе экструдирования распылением на неотвержденные волокна нагретого аэрозоля. Способ применяется для модификации полимерных волокон термостабильными мине­ральными наночастицами различного состава и позволяет получать волокнистые материалы с различными функциональными свой­ствами, такими как термо- и огнестойкость, а также улучшенными механическими свойствами.

Во многих случаях при производстве волокнистых материалов, содержащих дисперсные наполнители, желательно получить значи­тельную открытую площадь поверхности частиц, доступную для взаи­модействия с окружающей средой. Поэтому распространение получили методы инкорпорирования наночастиц металлов в поверхностные слои волокон, при этом введение модификаторов может осуществляться как непосредственно в волокнообразующий полимер, так и с применением полимерных носителей. В работах [174, 175] в качестве полимерного носителя используют биодеградируемые полимеры, такие как полигид­роксибутират и полиоксиалканоат.

Для придания бактериостатических и антибактериальных свойств текстильным материалам используют препараты на основе на­ночастиц серебра, меди, оксида цинка и диоксида титана. Биоциды на основе меди и ее солей имеют невысокую стоимость и сравнительно малую токсичность, но использование данных веществ приводит к не­желательному окрашиванию текстильных материалов в желто-зеленый цвет [191]. В работе [192] показано, что использование оксидов цинка позволяет получить материалы, обладающие антибактериальными и фунгицидными свойствами, но их применение ограничено по при­чине слабого биоцидного действия по сравнению с другими препара­тами. Авторами [193] методом электроформования получены антибак­териальные волокна с содержанием 0,1–1,0 % мас. наночастиц серебра, однако введение наночастиц серебра не только на поверхность, но и в объем волокон приводит к дополнительному расходу функцио­нального наполнителя.

Известны способы [194, 195] получения функциональных волок­нистых материалов путем введения в волокнообразующий полимер в процессе экструзии самодиспергирующихся наполнителей, а именно наночастиц серебра, диоксида титана и цеолита типа А. Данные спо­собы позволяют получать волокна с антибактериальными свойствами. Недостатком данного подхода является агломерация и неравномерное распределение частиц, вводимых в расплав, при этом наполнитель кон­центрируется в центре волокна, что снижает функциональность и при­водит к повышенному расходу наполнителя.

Таким образом, производство текстильных материалов, обладаю­щих биозащитными свойствами, перспективно в условиях сложной эпидемиологической обстановки, при этом актуальным является обес­печение адгезии функциональных наночастиц к поверхности волокни­стых материалов. Данный аспект определяет устойчивость приданных функциональных свойств в процессе эксплуатации и стойкость матери­ала к стерилизации. В рассмотренных решениях, как правило, приме­няется предварительная активация субстрата, а при внедрении наноча­стиц в расплав полимера снижается биологическая активность и наблю­дается избыточный расход наполнителя.