Академики РАН представили результаты нового исследования нетканых материалов

В рамках Всероссийской научно-практической конференции «Волокнистые материалы и кожи со специальными свойствами», прошедшей в Иванове, представлены результаты нового исследования ультразвукового модифицирования порошков ПТФЭ и нанесения их на тканые и пористые материалы на примере «Холлофайбер», сообщает компания «Термопол».

Исследование провели сотрудники Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН (г. Москва) И.С. Федулов, А.В. Камлер и академик РАН В.М. Бузник. Как отмечают авторы, ультразвук позволяет получать эмульсии и суспензии, которые трудно создать механическими способами, а также уменьшать размер частиц, что важно для массообменных процессов. Перспективным направлением является получение мелкодисперсных порошков ПТФЭ с последующим нанесением на волокнистые и нетканые материалы для их гидрофобизации.

В экспериментах ультразвуковое воздействие оказывали на суспензию ПТФЭ в 50-процентном растворе изопропилового спирта. Использовалась волноводно-излучающая система с магнитострикционным преобразователем частотой 22 кГц и мощностью 0,5–1 кВт. Применялись коммерческие порошки ПТФЭ марок Ф-4 (ООО «Галополимер») и УПТФЭ Форум. Принцип воздействия основан на образовании зон с высокой разностью давлений, которые механически измельчают твёрдые частицы, а постоянное перемешивание среды позволяет гомогенизировать суспензию.

В результате удалось получить стабильную суспензию частиц субмикронного размера. Было установлено, что частицы склонны к агломерации в жидкой среде, из-за чего после обработки наблюдается бимодальное распределение дисперсного состава: тонкодисперсная фракция имеет размеры 40–150 нм, а крупная – 700–900 нм для порошка УПТФЭ Форум и 6–7 мкм для порошка ООО «Галополимер». Через сутки после обработки размер частиц может достигать 15 мкм. Это указывает на необходимость использования стабилизатора, препятствующего агломерации, и рекомендацию применять суспензию непосредственно после получения. Ведётся исследование применения ПАВ и подбора состава водно-спиртовой среды для повышения стабильности суспензии; предварительные эксперименты подтвердили возможность применения ПАВ.

Нанесение частиц ПТФЭ на поверхность пористого нетканого материала «Холлофайбер» производилось с помощью гидроакустического излучателя. Его мощность на порядок ниже, чем у классической волноводно-излучающей системы, однако достаточна для образования гомогенизированного облака водно-спиртовой среды с частицами ПТФЭ, которое переносится на поверхность и внутрь материала. Создаваемая за пористым материалом зона разряжения позволила увеличить глубину проникновения частиц.

Представленные результаты открывают новые и развивают традиционные подходы к созданию волокнистых и пористых материалов со специальными свойствами, в том числе для гидрофобизации, и демонстрируют практический потенциал ультразвуковых технологий для модифицирования порошков ПТФЭ и их нанесения на сложные по структуре материалы, позволяют учитывать новые технические возможности придания свойств и характеристик нетканым материалам «Холлофайбер» с самым многообразным спектром их применения в отечественной промышленности, их полифункциональности.

Конференция организована при участии Министерства науки и высшего образования РФ, Российской академии наук, научного совета РАН по химической технологии, научного совета РАН по неорганической химии, Концерна «Калашников», Института химии растворов им. Г.А. Крестова РАН, Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН, Ивановского государственного политехнического университета и Российской инженерной академии.

Фотография предоставлена компанией «Термопол».