Вплив бактерицидної нанодисперсної добавки Ag/SiO₂ на структуру та властивості мікроволокнистих поліпропіленових матеріалів
Переробкою суміші поліпропілен/співполіамід/(Ag/SiO₂) – (ПП/СПА/(Ag/SiO₂) – одержано поліпропіленовий мікроволокнистий матеріал (МВМ), що містить наночастинки (НЧ) срібла. Методами реологічних вимірювань, спектрофотометрії в УФ- та видимій областях, оптичної мікроскопії та ДТА вивчено вплив бактериц...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Поверхность |
|---|---|
| Дата: | 2012 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України
2012
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/149084 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Вплив бактерицидної нанодисперсної добавки Ag/SiO₂ на структуру та властивості мікроволокнистих поліпропіленових матеріалів / О.О. Сап`яненко, Л.С. Дзюбенко, П.П. Горбик, М.В. Цебренко, І.А. Мельник // Поверхность. — 2012. — Вип. 4 (19). — С. 219-231. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859732842710302720 |
|---|---|
| author | Сап`яненко, О.О. Дзюбенко, Л.С. Горбик, П.П. Цебренко, М.В. Мельник, І.А. |
| author_facet | Сап`яненко, О.О. Дзюбенко, Л.С. Горбик, П.П. Цебренко, М.В. Мельник, І.А. |
| citation_txt | Вплив бактерицидної нанодисперсної добавки Ag/SiO₂ на структуру та властивості мікроволокнистих поліпропіленових матеріалів / О.О. Сап`яненко, Л.С. Дзюбенко, П.П. Горбик, М.В. Цебренко, І.А. Мельник // Поверхность. — 2012. — Вип. 4 (19). — С. 219-231. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Поверхность |
| description | Переробкою суміші поліпропілен/співполіамід/(Ag/SiO₂) – (ПП/СПА/(Ag/SiO₂) – одержано поліпропіленовий мікроволокнистий матеріал (МВМ), що містить наночастинки (НЧ) срібла. Методами реологічних вимірювань, спектрофотометрії в УФ- та видимій областях, оптичної мікроскопії та ДТА вивчено вплив бактерицидної добавки Ag/SiO₂ з питомою поверхнею 215 м²/г на структуротворення та фазові переходи в сумішах ПП/СПА зі співвідношенням компонентів у %мас. 30/70. Вміст добавки у вихідному композиті ПП/(Ag/SiO₂) складав 0,05 – 3,0 мас. %. Встановлено, що НЧ добавки Ag/SiO₂ не перешкоджають реалізації волокнотворення ПП в матриці СПА. Присутність добавки за невисокого вмісту 0,05 – 0,5 % мас. стабілізує рідкі струмені ПП в розплаві суміші ПП/СПА за течії по каналу формуючого отвору. За вищої концентрації добавки, 1 – 3 мас. %, її стабілізуюча дія послаблюється внаслідок агрегації НЧ. МВМ, вилучений із екструдатів ПП/СПА/(Ag/SiO₂), містить НЧ срібла. Це є важливою обставиною для створення бактерицидних тонковолокнистих фільтрів.
By processing of blend polypropylene/copolyamide/(Ag/SiO₂) – (PP/CPA/Ag/ SiO₂) – new polypropylene microfibrous material (MFM), containing nanoparticles (NP) of silver, was produced. The influence of Ag/SiO₂ bactericidal addition with area per unit of 215 m²/g on structure forming and phase transitions in PP/CPA blends with component ratio 30/70 in % of mass., have been studied with rheological measurements, UV-vis spectroscopy, optical microscopy and DTA techniques. The content of addition in pure composite was 0.05 – 3% of mass. It is established, that NP Ag/ SiO₂ additions does not interfere for fiber forming of PP in CPA matrix. At low content of addition (0.05 – 0.5% mass.), one’s presence is stabilizing the liquid jets of PP in blend melt of PP/CPA, when flowing along forming hole. At higher addition concentration (1 – 3% of mass.), one’s stabilizing action is weak because of NP aggregation. The MFM, which removed from PP/CPA/Ag/ SiO₂ extrudates, contains silver NP. This is important circumstance for creation of bactericidal and thin-fibrous filters
Перероботкой смеси полипропилен/сополиамид/(Ag/SiO₂) – (ПП/СПА/(Ag/SiO₂) – получен полипропиленовый микроволокнистый материал (МВМ), содержащий наночастицы (НЧ) серебра. Методами реологических измерений, спектрофотометрии в УФ- и видимой областях, оптической микроскопии и ДТА изучено влияние бактерицидной добавки Ag/SiO₂ с удельной поверхностью 215 м²/г на структурообразование и фазовые переходы в смесях ПП/СПА с соотношением компонентов в % масс. 30/70. Содержание добавки в исходном композите ПП/(Ag/SiO₂) составляло 0,05 – 3,0 % масс. Встановлено, что НЧ добавки Ag/SiO₂ не препятствуют реализации волокнообразования ПП в матрице СПА. Присутствие добавки при невысоком содержании 0,05 – 0,5% масс. стабилизирует жидкие струи ПП в расплаве смеси ПП/СПА при течении в канале формирующего отверстия. При более высокой концентрации добавки, 1 – 3 % масс., ее стабилизирующее влияние ослабевает вследствие агрегации НЧ. МВМ, извлеченный из экструдатов ПП/СПА/(Ag/SiO₂), содержит НЧ серебра. Это является важным обстоятельством для создания бактерицидных тонковолокнистых фильтров.
|
| first_indexed | 2025-12-01T14:19:53Z |
| format | Article |
| fulltext |
Поверхность. 2012. Вып. 4(19). С. 219–231 219
УДК 620.18.4+678–19+678.046
ВПЛИВ БАКТЕРИЦИДНОЇ НАНОДИСПЕРСНОЇ ДОБАВКИ
Ag/SiO2 НА СТРУКТУРУ ТА ВЛАСТИВОСТІ
МІКРОВОЛОКНИСТИХ ПОЛІПРОПІЛЕНОВИХ
МАТЕРІАЛІВ
О.О. Сапяненко1, Л.С. Дзюбенко1, П.П. Горбик1,
М.В. Цебренко2, І.А. Мельник2
1Інститут хімії поверхні Національної академії наук України
вул. Генерала Наумова, 17, Київ, 03164, Україна, ryash@i.ua
2Київський національний університет технологій та дизайну
вул. Немировича-Данченка, 2, Київ, 01011, Україна, mfibers@ukr.net
Переробкою суміші поліпропілен/співполіамід/(Ag/SiO2) – (ПП/СПА/(Ag/SiO2) – одержано
поліпропіленовий мікроволокнистий матеріал (МВМ), що містить наночастинки (НЧ) срібла.
Методами реологічних вимірювань, спектрофотометрії в УФ- та видимій областях, оптичної
мікроскопії та ДТА вивчено вплив бактерицидної добавки Ag/SiO2 з питомою поверхнею 215 м2/г
на структуротворення та фазові переходи в сумішах ПП/СПА зі співвідношенням компонентів
у %мас. 30/70. Вміст добавки у вихідному композиті ПП/(Ag/SiO2) складав 0,05 – 3,0 мас. %.
Встановлено, що НЧ добавки Ag/SiO2 не перешкоджають реалізації волокнотворення ПП в
матриці СПА. Присутність добавки за невисокого вмісту 0,05 – 0,5 % мас. стабілізує рідкі
струмені ПП в розплаві суміші ПП/СПА за течії по каналу формуючого отвору. За вищої
концентрації добавки, 1 – 3 мас. %, її стабілізуюча дія послаблюється внаслідок агрегації НЧ.
МВМ, вилучений із екструдатів ПП/СПА/(Ag/SiO2), містить НЧ срібла. Це є важливою
обставиною для створення бактерицидних тонковолокнистих фільтрів.
Вступ
Поліпропілен і мікроволокнисті матеріали (МВМ) мають дозвіл в Україні на
використання в медико-біологічній та харчовій промисловостях. Створення
бактерицидних поліпропіленових мікроволокон (МВ) є досить складним завданням,
зважаючи на неполярність полімеру та відсутність реакційноздатних функціональних
груп, за допомогою яких можна було б закріпити потрібні фрагменти. Відомі шляхи
вирішення вказаної проблеми як, наприклад, модифікування методом щепленої
полімеризації до макромолекулярного ланцюга поліпропілену (ПП) з утворенням
полімерів, що мають реакційноздатні функціональні групи. Але це складний і дорогий
процес, який предбачає використання шкідливих органічних розчинників та мономерів.
Тому одним із перспективних і актуальних шляхів вирішення є введення бактерицидних
добавок в ПП та його суміші з іншими полімерами. Поєднання унікальних властивостей
поліпропіленових МВ з бактерицидною дією введених добавок дасть змогу створити
нові полімерні матеріали для використання в медицині, промисловості, побуті.
Відомо, що переробка сумішей полімерів відкриває шлях до одержання
матеріалів з новими цінними властивостями. Так, наприклад, технологія виробництва
принципово нових матеріалів на основі ультратонких синтетичних волокон базується на
так званому явищі специфічного волокнотворення в процесі переробки розплавів
сумішей полімерів [1 – 3]. На сьогодні в Україні розроблена і впроваджена технологія
виробництва фільтрів на основі поліпропіленових МВ з тонкістю очистки 1 мкм, які
знайшли широке застосування у медико-біологічній та харчовій промисловостях, а
також для очистки питної води в побутових умовах. Проведеними спільними
220
дослідженнями Київським національним університетом технологій та дизайну та
Інститутом хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України встановлено закономірності
одержання МВ з поліпшеними характеристиками шляхом введення кремнеземів з
нанорозмірними частинками у розплав суміші полімерів. Тонкість очистки вдалось
підвищити до 0,3 мкм. На порядку денному стоїть питання надання мікроволокнистим
матеріалам (МВМ) специфічних властивостей, зокрема актуальним є модифікування їх
метою одержання бактерицидних МВМ. Бактерицидні властивості срібла добре відомі.
Препаратам срібла, як антисептикам, притаманний широкий спектр бактерицидної,
віруліцидної та фунгіцидної дії, тому вони знаходять широке застосування в медичній
практиці [4]. Останнім часом інтенсивно розробляються і виходять на ринок медичної
продукції різноманітні препарати, що містять наночастинки (НЧ) срібла. Поєднання
унікальних властивостей ПП із бактерицидною дією НЧ срібла – шлях до створення
нових матеріалів для застосування в різних галузях промисловості та в медицині.
Мета роботи – одержати поліпропіленові мікроволокнисті матеріали з
комбінованою добавкою Ag/SiO2 та встановити її вплив на реологічні властивості
розплавів полімерних сумішей, структуру екструдатів поліпропілен/співполіамід та
вилучених із них мікроволокнистих матеріалів, а також дослідити кінцевий продукт
(мікроволокна) на наявність наночастинок срібла в залежності від вмісту нанодисперсної
добавки в поліпропілені.
Об’єкти та методи дослідження
Для одержання комбінованої добавки Ag/SiO2 брали пірогенний кремнезем марки
Біосил з величиною питомої поверхні 320 м2/г виробництва Калуського
експериментального заводу (ТУ У 24.6–05540209–003–2003). Методика одержання
комбінованої добавки базувалось на відновленні глюкозою іонів Ag+ з нанесеного на
поверхню частинок кремнезему нітрату срібла. З метою запобігання агрегуванню
модифікованого сріблом кремнезему нанесення нітрату срібла здійснювали із його
водно-спиртового розчину. Висушування відділеного від розчину модифікованого
кремнезему проводили спочатку на повітрі за кімнатної температури впродовж 40 год за
перемішування, потім – у сушильній шафі за температури 55º С впродовж 3 год.
Термообробку здійснювали в муфельній печі за температури 550º С протягом 30 хв.
Такий температурний режим було вибрано після аналізу термограм кремнезему з
нанесеним на його поверхню нітратом срібла.
Введення добавок та змішування полімерів проводили за допомогою
комбінованого черв’ячно-дискового екструдера ЛГП-25, в дисковій зоні якого
здійснювалось тонке і рівномірне змішування. Добавку попередньо вводили в ПП
екструзійним способом. Вміст добавок для сумішей подано у % мас. Концентрація
добавки в екструдатах ПП/(Ag/SiO2) складала 0,05, 0,1, 0,5, 1,0 та 3,0 %. На основі цих
екструдатів суміщенням з СПА у розплаві за допомогою екструдера ЛГП-25 одержували
композити ПП/СПА/(Ag/SiO2). Співвідношення полімерів у суміші ПП/СПА складало
30/70. Один із композиційних екструдатів містив одночасно 0,5 % мас. Ag/SiO2 та
3 % мас. олеату натрію.
В’язкісні властивості полімерних розплавів досліджували методом
капілярної віскозиметрії з використанням мікровіскозиметра постійного тиску МВ-2
в діапазоні напруг зсуву (τ) (0,1 – 5,69)·104 Па в інтервалі температур 190 – 220º С.
Режим течії n визначали за тангенсом кута нахилу дотичної в даній точці кривої течії до
осі абсцис. Еластичність розплавів оцінювали за величиною розбухання В экструдатів
сумішей, підданих відпалюванню в силіконовій рідині за 170° С впродовж 5 хв для
повної релаксації накопичених високоеластичних деформацій. Величина розбухання
екструдатів це опосередкована характеристика волокнотворення: чим більша кількість
221
утворених МВ і чим вони тонші, тим більша величина розбухання [1]. Вплив добавок на
прядомість розплавів сумішей ПП/СПА характеризували величиною максимально
можливої фільєрної витяжки Фмах, яку визначали як відношення швидкості прийому
затверділого струменя до швидкості витікання розплаву з формувального отвору. Ця
величина характеризує здатність розплаву до повздовжнього деформування. Процеси
структуротворення за течії розплавів сумішей вивчали методом оптичної мікроскопії
(мікроскоп МБИ-15), проводячи кількісний аналіз усіх типів структур у залишку після
екстракції СПА з композиційних екструдатів. Результати обробляли методом
математичної статистики, визначаючи середній діаметр довгих та коротких волокон,
частинок, розміри плівок, їх масову частку.
З метою вивчення закономірностей фазових переходів у полімерних матеріалах
реєстрували термограми на дериватографі Q-1500 D фірми МОМ, Будапешт.
Використовували платинові тиглі, як еталон брали Al2O3. Зразки подрібнювали,
досліджувана проба складала 120 – 200 мг. Термограми процесу плавлення реєстрували
за швидкості нагрівання 5 град/хв в інтервалі температур від кімнатної до 200 С, після
чого записували криві кристалізації розплаву за швидкості охолодження 1,5 град/хв.
Точність визначення температур плавлення та кристалізації складала ± 2 С. Ступінь
кристалічності (СК, %) розраховували за методикою [5], виходячи з ентальпії плавлення
повністю кристалічного полімеру за рівнянням:
=Н/Нкр100,
де Нкр – теплота плавлення повністю кристалічного полімеру, яка складає для ПП
62 кал/г; Н – теплота плавлення досліджуваного зразка. Для розрахунку Н проводили
калібрування площі піків теплових ефектів за п-амінобензойною кислотою, ентальпія
плавлення якої складає 36,3 кал/г.
Для визначення розмірів частинок срібла, що утворилися в результаті реакції
відновлення іонів срібла, а також наявності НЧ срібла у композитних екструдатах та у
поліпропіленових МВМ після вилучення останніх шляхом екстрагування матричного
полімеру етиловим спиртом [6, 7] реєстрували спектри відбиття досліджуваних
матеріалів на спектрометрі Perkin Elmer Lambda 35.
Результати та їхнє обговорення
Одержана добавка Ag/SiO2 мала пухнастий вигляд подібно до вихідного
пірогенного кремнезему та була забарвлена у насичений жовтий колір. Її питома
поверхня, визначена за методом теплової десорбції аргону, складала 215 м2/г. Вміст
срібла в комбінованій добавці складав 3,1 мас. %. Слід зазначити, що питома поверхня
одержаного зразка нижча за питому поверхню вихідного кремнезему, що може
вказувати на те, що під час нанесення нітрату срібла на кремнезем із розчину,
висушування та прожарювання композиції могло відбутися певною мірою агрегування
частинок як кремнезему, так і срібла.
З метою з’ясування механізмів процесів, що мають місце за течії розплавів
трикомпонентних сумішей ПП/СПА/(Ag/SiO2), спочатку досліджували вплив
комбінованої добавки Ag/SiO2 на реологічні властивості розплавів ПП. З одержаних
даних (табл. 1) випливає, що розплави як вихідного ПП, так і композиції ПП з різним
вмістом добавки Ag/SiO2 – типові неньютонівські рідини, що підтверджується
значенням показника n (1,4 – 2,0). При цьому введення комбінованої добавки не
призводить до зміни режиму течії розплавів полімеру, про що свідчать близькі значення
величини n для всіх досліджених розплавів.
222
Таблиця 1. Вплив добавки Ag/SiO2 на реологічні властивості розплавів поліпропілену
ŋ, Па*с, за τ=10-4 Па n В Склад суміші,
мас. % 5,69 4,17 3,47 1,61 I II
Фmax,
% до
відпалу
після
відпалу
ПП вихідний 330 490 590 1080 2,0 1,5 47800 1,6 1,8
ПП після ЛГП 270 390 470 960 2,0 1,6 32300 1,5 1,8
ПП + 0,05 %
Ag/SiO2
300 440 540 1090 2,0 1,5 38400 1,6 1,7
ПП + 0,1 % Ag/SiO2 320 470 560 1100 2,0 1,4 33200 1,5 1,7
ПП + 0,5 % Ag/SiO2 310 450 550 1040 1,9 1,4 29000 1,5 1,6
ПП + 1,0 % Ag/SiO2 300 440 520 950 1,9 1,4 30000 1,4 1,6
ПП + 3,0 % Ag/SiO2 310 450 520 1010 2,0 1,5 15700 1,5 1,6
Також прослідковується загущуючий вплив добавки на розплав ПП, що
проявляється у підвищенні його в’язкості. Має місце деяке зниження еластичності
розплаву ПП (зменшення величини В від 1,8 до 1,6 для відпалених зразків), що є
типовим для наповнених розплавів полімерів. В’язкість розплаву бінарної суміші
ПП/СПА різко зменшується порівняно з в’язкістю вихідних полімерів ПП та СПА
(табл. 2).
Таблиця 2. Вплив добавки Ag/SiO2 на реологічні властивості розплавів
поліпропілен/співполіамід
ŋ, Па*с, τ=10-4 Па n В
Склад суміші,
мас.% 5,69 4,17 3,47 1,61 I II
Фmax,
% до
відпалу
після
відпалу
ПП (після ЛГП) 270 390 470 960 2,0 1,6 32300 1,5 1,8
СПА (після ЛГП) 750 820 870 1030 1,3 1,1 77400 1,2 1,2
ПП/СПА 180 230 260 530 1,8 1,5 7700 2,9 7,6
ПП/СПА/(Ag/SiO2)
30 / 70 / (0,05)
190 245 270 390 1,7 1,5 10500 2,6 7,7
ПП/СПА/(Ag/SiO2)
30 / 70 / (0,1)
180 230 260 385 1,7 1,5 8800 2,6 7,9
ПП/СПА/(Ag/SiO2)
30 / 70 / (0,5)
190 250 270 370 1,6 1,5 9600 2,5 7,3
ПП/СПА/(Ag/SiO2)
30 / 70 / (1,0)
190 230 250 310 1,5 1,6 9700 2,5 7,4
ПП/СПА/(Ag/SiO2)
30 / 70 / (3,0)
210 250 280 410 1,6 1,5 10900 2,5 6,3
Вказане явище пояснюється волокнотворенням ПП в матриці СПА та
двофазністю системи з перехідним шаром. Можна стверджувати, що має місце тенденція
до збільшення в’язкості розплавів потрійних сумішей ПП/СПА/(Ag/SiO2) порівняно з
бінарними ПП/СПА. Як і у випадку з розплавами сумішей ПП/(Ag/SiO2), таке зростання
в’язкості розплаву суміші пояснюється ефектом наповнення. Розплави наповнених
сумішей, як і вихідних компонентів, також є неньютонівськими рідинами, на що
223
вказують значення показника n. Ще одним проявом позитивного впливу нанодисперсної
добавки Ag/SiO2 є зростання прядомості розплавів ПП/СПА, що проявляється у
зростанні величини максимально можливої фільєрної витяжки Фmax.(табл. 2, рис. 1).
Еластичність розплавів трикомпонентних сумішей ПП/СПА/(Ag/SiO2), як і
двокомпонентних ПП/(Ag/SiO2), дещо зменшується, що взагалі характерно для
наповнених систем. В той же час для розплавів трикомпонентних сумішей значення
показника В є досить високими (7,3 – 7,9), що свідчить про реалізацію повною мірою
волокнотворення ПП в матриці СПА.
Зростання значення показника В характерно для низьких концентрацій Ag/SiO2 –
до 0,5 мас. %. Така закономірність пояснюється зміцненням струменя трикомпонентного
розплаву в полі повздовжньої деформації. Спадання ж В за більш високого вмісту
добавки може бути пов’язано з просторовими складнощами повздовжньому
деформуванню елементів надмолекулярної структури внаслідок часткового агрегування
частинок добавки.
Відомо, що мікроструктура екструдатів визначається не лише мікрореологічними
процесами на стадії переробки, а й, значною мірою, здатністю полімерів дисперсної
фази та дисперсного середовища кристалізуватись, а також умовами кристалізації. Тому
важливим є знання закономірностей структуротворення у розплавах полімерів за
присутності нанодисперсної добавки. Характеристики фазових переходів, визначені з
термограм плавлення та кристалізації, наведено в табл. 3.
Слід зазначити, що струмені розплавів сумішей ПП з добавкою Ag/SiO2 в процесі
одержання екструдатів кристалізувались за умови різкого охолодження – прийом їх із
екструдера проводився у ванну з холодною водою, тобто за умов, далеких від
рівноважних. Тому ступінь кристалічності екструдатів невисокий. Присутність добавки
не впливає на температуру плавлення Тпл ПП, але понижує температуру початку
плавлення Т1 для екструдатів з високим вмістом добавки (3,0 мас. %) та для композиції,
що містить одночасно 0,5 % мас. Ag/SiO2 та 3,0 % мас. олеату натрію – поверхнево
активної речовини, що в даному випадку виконує роль компатибілізатора.
Компатибілізатор – речовина, що вводиться у розплав суміші полімерів для поліпшення
сумісності компонентів, яка є важливою для волокнотворення. Для цих двох екструдатів
спостерігається також розширення температурного інтервалу плавлення ∆Тпл порівняно
з екструдатами, що мають невисокий вміст Ag/SiO2.
Пониження температури початку плавлення та розширення температурного
інтервалу плавлення вказує на те, що за даних умов кристалізації формуються дрібніші
кристаліти, які характеризуються також ширшим розкидом за розмірами. За умов запису
термограм кристалізація розплаву після плавлення екструдатів відбувалась за низької
швидкості охолодження розплавленого екструдату (1,5 град/хв), тому СК, визначений за
термограмою кристалізації, виявився вищим порівняно з СК, розрахованим за
термограмами плавлення екструдатів. Присутність добавок сприяє зростанню СК для
Рис. 1. Залежність реологічних характеристик розплавів сумішей ПП/СПА/(Ag/SiO2) від
вмісту Ag/SiO2: а - в’язкості за τ·10-4, Па: 1 – 5,69; 2 – 4,17; 3 – 3,47; 4 – 1,62; б –
показника еластичності; в –максимальної фільєрної витяжки.
224
всіх композицій. Також для них характерно підвищення температури початку
кристалізації Т3, температури кристалізації Ткр (за винятком композиції з олеатом
натрію) (табл. 3).
Таблиця 3. Температурні характеристики плавлення та кристалізації екструдатів і
мікроволокон на основі поліпропілену
Плавлення, Т °С Кристалізація, Т °С
Система Т1 Тпл Т2 ∆Тпл СК,
%
Т3 Ткр Т4 ∆Ткр СК, %
Екструдати:
ПП (після ЛГП)
146
170
196
50
15,8
123
118
110
13
19,1
ПП+0,05 %
Ag/SiO2
146 170 191 45 13,1 126 120 113 13 29,0
ПП+0,1 % Ag/SiO2 146 172 191 45 15,0 128 123 114 14 32,8
ПП+0,5 % Ag/SiO2 146 170 192 46 14,4 125 122 112 13 30,7
ПП+3,0 OlNa
+0,5 % Ag/SiO2
141 171 190 49 14,2 124 116 103 21 30,3
ПП+1,0 % Ag/SiO2 149 171 193 44 14,7 127 120 110 17 34,2
ПП+3,0 % Ag/SiO2 140 172 194 54 14,8 128 124 114 14 30,9
Мікроволокна
ПП:
142
170
199
52
48,5
127
120
107
20
34,9
ПП+0,05 %
Ag/SiO2
145 171 197 52 24.8 128 124 110 18 37,4
ПП+0,1 % Ag/SiO2 146 170 196 50 27,0 128 126 113 15 36,1
ПП+0,5 % Ag/SiO2 146 171 197 51 26,9 132 129 114 18 37,1
ПП+1,0 % Ag/SiO2 146 170 197 51 58,3 128 125 112 16 41,6
ПП+3,0 % Ag/SiO2 144 170 197 53 25,6 132 129 117 15 33,2
Умовні позначення: температура початку плавлення – Т1, температура плавлення
– Тпл, температура завершення плавлення – Т2, температура початку кристалізації – Т3,
температура кристалізації – Ткр, температура завершення кристалізації – Т4 для ПП.
Для екструдатів на основі суміші полімерів (табл. 4) інтервали плавлення обох
полімерів (ПП, СПА) співпадають. Піки слабоінтенсивні, бо екструдати одержані за
умов кристалізації, далеких від рівноважних, мають невисокий СК. Кристалізація суміші
перебігає так, що спочатку кристалізується матричний полімер (СПА), а потім на
поверхні твердого СПА починає кристалізуватись ПП. При цьому ПП формується у
високодисперсному стані – у вигляді МВ. Викладеним пояснюється деяке зростання
температури кристалізації Ткр для ПП. Кристалізація ПП у високодисперсному стані на
твердій поверхні СПА відбувається через гетерогенне зародкотворення. Швидкість
кристалізації ПП у даному випадку вища, ніж за умови гомогенного зародкотворення.
Посилена нуклеація веде до зростання Ткр. Цим пояснюється зростання температури
початку кристалізації Т4. Слід зазначити, що процес кристалізації стабілізує струмені
ПП, що виходять із формувального отвору. Це сприяє утворенню більш тонких МВ. Як
було показано нами раніше [8], присутність кремнеземів справляє суттєвий вплив на
реологічну поведінку розплавів сумішей ПП/СПА, на фазові переходи полімерів у цих
сумішах. Має місце зменшення в’язкості, поліпшення прядомості розплавів, а також
зміна температурних інтервалів фазових переходів. Було показано, що вплив
визначається хімічною природою груп на поверхні частинок кремнезему. Від полярності
225
цих груп залежить розподіл частинок у екструдаті, тобто у полімері дисперсної фази
(волокнотворному, ПП), у дисперсійному середовищі (матричному полімері, СПА) та у
міжфазних шарах, що значною мірою регулює структуротворення. Такий розподіл
встановлено також у роботі [9], де досліджено розподіл аеросилу А-175 між
полімерними фазами та склад адсорбційних шарів на поверхні фаз у сумішах двох
полімерів, а саме: співполімеру бутадієну та акрилонітрилу (СКН) з поліетиленом (ПЕ),
у випадку попереднього введення аеросилу в ПЕ. Показано, що на границі поділу
полімерних фаз розташовуються частинки наповнювача, на яких міцно адсорбовані
макромолекули обох полімерів суміші. Ці частинки з’єднують полімерні фази і
підвищують адгезію між ними. Встановлено також, що присутність аеросилу практично
не впливає на дуже низьку розчинність полімерів один в одному, але змінює адгезію між
полімерними фазами суміші. У потрійних екструдатах ПП/СПА/SiO2 також цілком
імовірним є розташування певної частки кремнезему на границі поділу ПП/СПА, тобто
частинки добавки беруть участь у формуванні полімерного міжфазного шару.
Протяжність та щільність цього шару прямо пов’язана з рівнем міжмолекулярної
взаємодії у ньому. Так, виявлений суттєвіший вплив γ-пропілкремнезему (γ-АПА)
порівняно з іншими кремнеземами може бути наслідком більш рівномірного розподілу
частинок згаданого кремнезему у перехідному шарі розплаву суміші ПП/СПА через
підвищення спорідненості поверхні γ-АПА до обох полімерів: до ПП за рахунок
метиленових груп пропільного містка та до СПА за рахунок аміногрупи
γ-амінопропільного радикала, а також залишкових силанольних груп. Посилення
взаємодії у перехідному шарі може суттєво збільшити його протяжність і щільність, що
в свою чергу, сприятиме передачі зсувових напруг від матриці СПА до крапель ПП та їх
деформуванню у струмені, які тверднуть з утворенням МВ.
Для кристалізації екструдатів потрійних сумішей ПП/СПА/(Ag/SiO2) характерно
зростання температури початку кристалізації для ПП (Т4) порівняно з Т4 для ПП (після
ЛГП) та подвійними екструдатами ПП/(Ag/SiO2), а також поява додаткового
низькотемпературного піку кристалізації ПП – Т′′
кр. Встановлена закономірність
пов’язана, з одного боку, з дисперсним станом ПП у вигляді МВ та з наявністю певної
частки ПП у міжфазному шарі, який кристалізується з утворенням супертонких фібрил
на поверхні основного волокна. Присутність добавки Ag/SiO2 у розплаві суміші
ПП/СПА призводить до розширення температурного інтервалу кристалізації ПП
порівняно з композицією ПП/СПА (з 15 до 22 – 24 град), що свідчить про формування
кристалітів ПП з ширшим розкидом за розмірами, які можуть розташовуватись як у
основних мікрофібрилах, так і у міжфібрилах, що відходять від основних мікрофібрил та
з’єднують останні. Виходячи з розмірів мікрофібрил орієнтованих полімерів, що
кристалізуються, міжкристалітних прошарків у мікрофібрилах [10] та розмірів самих НЧ
(переважно 2 – 10 нм), останні можуть розташовуватись переважно у міжфібрилярному
просторі.
Дослідження процесів плавлення та кристалізації поліпропіленових МВ (табл. 4)
показали, що для останніх порівняно з екструдатами ПП характерний вищий ступінь
кристалічності. Зростання СК є результатом вдосконалення кристалічної структури за
експонування зразків в умовах підвищеної температури (78˚С, 12 год) під час екстракції
етанолом матричного полімеру з екструдатів сумішей полімерів. Внаслідок тривалого
“відпалу” ступінь кристалічності практично вирівнюється для МВМ в інтервалі
невисоких концентрацій нанодисперсної добавки Ag/SiO2 та дещо спадає за високого її
вмісту (табл. 4), що може бути пов’язано з нижчою регулярністю укладання елементів
мікрофібрилярної структури, спричиненою стеричними перешкодами формуванню
мікрофібрил у МВ за течії розплаву сумішей.
226
Таблиця 4. Температурні характеристики плавлення та кристалізації у сумішах
поліпропілен/співполіамід/(срібло/кремнезем)
Плавлення, Т °С Кристалізація, Т °С
ПП+СПА СПА ПП
Екструдат
Т1 Тпл Т2 ∆Т1 Т3 Ткр Т4 Т′
кр Т′′
кр Т5 ∆Т2 СК,
%
ПП/СПА
30/70
148 171 190 42 146 140 126 124 112 109 15 27,9
ПП/СПА/(Ag/SiO2)
30/70 (0,05)
149 170 191 42 146 142 128 124 114 106 22 36,2
ПП/СПА/(Ag/SiO2)
30/70 (0,1)
150 173 190 40 147 143 128 124 116 103 25 31,5
ПП/СПА/(Ag/SiO2)
30/70 /(0,5)
149 169 187 38 145 140 127 123 114 104 23 33,7
ПП/СПА/(OlNa)/(Ag/SiO2)
30/70 (3,0) / (0,5)
153 172 189 36 146 142 125 121 116 103 22 37,5
ПП/СПА/(Ag/SiO2)
30/70 (1,0)
152 170 192 40 146 142 128 123 119 104 24 30,1
ПП/СПА/(Ag/SiO2)
30/70 (3,0)
150 170 188 38 145 141 128 121 112 105 23 26,0
Позначення: температура початку плавлення екструдату ПП/СПА – Т1, температура
плавлення екструдату – Тпл, температура завершення плавлення екструдату – Т2,
температура початку кристалізації СПА – Т3, температура кристалізації СПА – Ткр,
температура початку кристалізації ПП – Т4, температура кристалізації ПП (перший
максимум) – Т′
кр, температура кристалізації ПП (другий максимум) – Т′′
кр, температура
завершення кристалізації ПП – Т5; ∆Т1 – температурний інтервал плавлення обох
полімерів: ПП та СПА; ∆Т2 – температурний інтервал кристалізації ПП
У випадку присутності комбінованої нанодисперсної добавки Ag/SiO2 у розплаві
суміші ПП/СПА її частинки можуть по-різному розташовуватись по перетину струменю
розплаву за течії в формувальному каналі. Добавка Ag/SiO2 являє собою суміш НЧ
кремнезему, НЧ срібла, про що свідчить присутність у спектрі поглинання Ag/SiO2 чіткої
інтенсивної смуги за 402 нм (рис. 2, а), характерної для НЧ срібла, – смуги поверхневого
плазмонного резонансу внаслідок збудження колективного коливання електронного газу
на поверхні НЧ під впливом електромагнітного поля світлової хвилі [6, 7]. Ця смуга
інтенсивна і відповідає вузькому розподілу НЧ за розмірами – до 10 нм. Частинки
кремнезему мають на своїй поверхні гідроксильні групи і, найімовірніше, будуть
розташовуватись частково у матричному СПА за рахунок взаємодії гідроксильних груп
із амідними групами СПА, частково – у перехідному шарі між СПА та ПП і частково – у
мікроволокнах ПП.
Відомо, що основною структурною одиницею орієнтованих аморфно-
кристалічних полімерів є мікрофібрили. Мікрофібрили більшості полімерів
характеризуються стійким поперечним розміром – біля 10 нм. Вони досить щільно
укладені вздовж осі орієнтації. У більшості випадків мікрофібрилам притаманна
гетерогенність: по їх довжині чергуються кристалічні та аморфні прошарки, утворюючи
«великі періоди», причому кристаліти займають більшу частину періоду (60 – 80 %) [10].
В залежності від ступеня витягування λ для орієнтованих поліпропіленових плівок
227
(λ=6…10) великий період L складав 17 – 20 нм [11]. Враховуючи ці дані, аморфний
прошарок у довжині великого періоду займає біля 5 – 6 нм. Орієнтовані МВ також
мають мікрофібрилярну великоперіодну структуру. Особливостями великоперіодної
структури МВ порівняно зі звичайними волокнами є зменшення великого періоду,
поперечних та поздовжніх розмірів кристалітів, а також збільшення щільності аморфних
прошарків мікрофібрил [12]. Виходячи з такої будови МВ, можна вважати, що
найдрібніші НЧ як срібла, так і кремнезему або ж кремнезему з кластерами срібла на
поверхні частинок можуть розташовуватись у міжкристалітних прошарках. Ще якась
частка їх може ввійти до міжфібрилярних проміжків. І ще одна ймовірна локалізація НЧ
добавки – у міжфазному шарі екструдату суміші полімерів, який після вимивання
матричного полімеру являє собою безліч мікрофібрил, що відходять від основних МВ,
покривають їхню поверхню і зв’язують окремі МВ. НЧ срібла неполярні і можуть
розташовуватись по перетину екструдату там же, де й частинки кремнезему, але
очевидно, будуть слабіше взаємодіяти з полярними групами СПА, і тому справлятимуть
менший вплив на формування міжфазного шару. Крім того, певна частка срібла,
вірогідно, могла бути сформована у вигляді кластерів на поверхні кремнеземних
частинок, про що свідчить присутність смуги поглинання за 285 нм [13] для екструдатів
ПП з Ag/SiO2 (рис. 2, б), внаслідок чого частина гідроксильних груп поверхні
кремнезему може бути екранованою і виключеною із специфічної взаємодії з СПА. Це
може послабити взаємодії в процесі формування міжфазного шару між ПП та СПА і
вплинути на його протяжність та щільність, а отже, і на мікроструктуру екструдатів.
Дослідження екструдатів за допомогою оптичної мікроскопії, проведені з метою
з’ясування механізму впливу нанодисперсної добавки на структуротворення за течії
розплавів бінарних та трикомпонентних сумішей (табл. 5), дають підставу стверджувати,
що присутність у розплаві суміші полімерів добавки Ag/SiO2 з нанорозмірними
частинками не перешкоджає реалізації волокнотворення ПП в матриці СПА. Це
підтверджується тим, що для бінарних і трикомпонентних сумішей 96,0 – 98,7 % мас.
ПП витрачається на волокнотворення. За невисоких концентрацій добавки (0,05 –
0,5 мас. %) має місце зменшення середнього діаметру МВ. При цьому вміст небажаних
структур (частинок та плівок) у даному інтервалі концентрацій практично не зростає.
Виходячи з наведених даних, можна вважати, що присутність добавки за невисокого її
вмісту стабілізує рідкі струмені ПП за течії через канал формуючого отвору та після
виходу з нього. Однак за підвищеної концентрації Ag/SiO2, що складає 1,0 % мас. та
3,0 мас. %, зростає масова частка коротких МВ, тобто можливе агрегування твердих
частинок спричинює просторові затруднення формуванню довгих МВ. Слід також
зазначити, що частинки твердої добавки Ag/SiO2 сповільнюють міграційні процеси в
дисперсній фазі. Це проявляється у зникненні або в значному потоншанні зовнішніх
тонковолокнистих оболонок – ЗТВО (табл. 4).
Щоб визначити, як розподіляються частинки добавки в композиті ПП/(Ag/SiO2) за
різного її вмісту, реєстрували спектри екструдатів. На рис. 2, б наведено спектри
поглинання екструдатів ПП з різним вмістом Ag/SiO2. Як видно, в спектрах присутні
смуги поглинання за 295 та 416 нм. Інтенсивність цих смуг поглинання зростає зі
збільшенням вмісту добавки в екструдаті. Скоріше за все, зі зростанням вмісту добавки
все ж відбувається агрегування частинок, на що опосередковано вказують дані
реологічних вимірювань, проте певний вміст НЧ срібла, а також кластерного срібла
(смуга поглинання за 295 нм) характерний для всіх одержаних композитних екструдатів
в діапазоні концентрацій Ag/SiO2 від 0,05 до 3,0 мас. %. Зокрема, більш інтенсивні смуги
поглинання відрізняють композит ПП+0,5 % мас. Ag/SiO2+3 % мас. олеату натрію від
композиту ПП+0,5 % мас. Ag/SiO2, що може бути пов’язано з тим, що за присутності
поверхнево-активної речовини дисперсна добавка в розплаві меншою мірою піддається
228
агрегуванню і розподіляється рівномірніше. Слід зазначити, що всі екструдати мають
забарвлення від світло-жовтого до зеленуватого. Потрійні екструдати ПП/СПА/(Ag/SiO2)
також забарвлені, проте слабкіше. Спектри поглинання цих екструдатів наведено на
рис. 2, в. Для всіх їх характерна смуга поглинання 413 нм. Це вказує на те, що в
композитних матеріалах ПП/СПА/(Ag/SiO2) присутні частинки срібла, принаймні певна
частка яких нанодисперсна. Слід зазначити, що в розплаві суміші
ПП/СПА/(Ag/SiO2)/(олеат Na) 30/70/(0,5)(3,0), тобто за присутності поверхнево-активної
речовини в процесі суміщення в розплаві частинки добавки меншою мірою агрегуються,
що видно за порівняння спектрів поглинання для екструдатів ПП/СПА/(Ag/SiO2)
30/70/(0,5), рис. 2, в, крива 3 та ПП/СПА/(Ag/SiO2)/(олеат Na) 30/70/(0,5)(3,0), рис. 2,
крива 6.
Таблиця 5. Характеристика мікроструктури екструдатів бінарної та потрійних сумішей
Довгі
волокна
Короткі
волокна
Частинки Плівки ЗТВО
Склад суміші,
%мас. d,
мкм
%
мас.
σ2,
мкм2
d,
мкм
%
мас.
d,
мкм
%
мас.
% мас.
% мас.
ПП/СПА 3,8 85,1 1,5 3,0 12,9 3,0 0,1 1,0 0,9
ПП/СПА/(Ag/SiO2)
30/70/ (0,05)
2,9 96,1 1,1 2,9 2,6 2,9 0,3 1,0 0
ПП/СПА/(Ag/SiO2)
30/70/ (1,0)
3,0 90,7 1,2 2,9 5,2 3,0 0,5 1,3 2,3
ПП/СПА/(Ag/SiO2)
30 /70/ (0,5)
3,0 91,5 1,2 2,3 6,6 2,4 0,3 1,0 0,6
ПП/СПА/(Ag/SiO2)
30/70/ (1,0)
3,2 80 1,3 2,8 18,5 2,9 0,6 0,9 0
ПП/СПА/(Ag/SiO2)
30/70/ (3,0)
3,7 83,1 1,7 2,9 15,1 3,4 0,8 1,0 0
За технологією одержання МВМ для вилучення МВ з екструдатів суміші
полімерів проводять відмивання від матричного полімеру СПА шляхом екстрагування в
апараті Сокслета впродовж тривалого часу (до 12 год). Для прояву бактерицидності
одержаного МВМ важливо, щоб у ньому збереглися, не вимилися, не окиснилися НЧ
срібла. Тому важливу інформацію дають спектрофотометричні дослідження МВМ,
одержаного з потрійних екструдатів ПП/СПА/(Ag/SiO2) із різним вмістом Ag/SiO2.
Спектри відбиття зразків МВМ, одержаного з екструдатів суміші ПП/СПА/(Ag/SiO2) по
відношенню до зразків МВМ, одержаного із суміші ПП/СПА, наведено на рис. 2, г. З
рисунка видно, що для спектрів усіх зразків характерна смуга за 435 нм, яка вказує на те,
що МВМ, вилучений із екструдатів екстрагуванням матричного полімеру, містить НЧ
срібла. Причому смуга відбиття, що відповідає плазмонному резонансу, присутня у
спектрах для МВМ у всьому діапазоні концентрацій Ag/SiO2: від 0,05 до 3,0 мас. %.
Слід зазначити, що прослідковується тенденція до зростання інтенсивності смуги
відбивання, а значить і вмісту НЧ срібла, в залежності від збільшення концентрації
добавки Ag/SiO2 у подвійних екструдатах ПП/(Ag/SiO2), на основі яких одержано
потрійні екструдати ПП/СПА/(Ag/SiO2). За підвищеного вмісту Ag/SiO2 (1,0 % мас. та
3,0% мас.), очевидно, має місце агрегація НЧ добавки. Такі агрегати можуть
перешкоджати волокнотворенню, що проявляється у зменшенні масової частки довгих
МВ та зростанні масової частки коротких МВ. На агрегацію частинок високодисперсної
229
добавки за більш високого її вмісту вказують також дані з вимірювання в’зкості
розплавів ПП/(Ag/SiO2) та ПП/СПА/(Ag/SiO2) сумішей в залежності від вмісту Ag/SiO2.
Проте, суттєво, що одержані поліпропіленові МВМ містять НЧ срібла за концентрації
0,05 – 3,0 % мас. добавки Ag/SiO2 у вихідних сумішах ПП/(Ag/SiO2), що є важливим для
створення полімерних тонковолокнистих фільтрів.
Рис. 2. Спектри зразків в УФ- та видимому світлі: а – спектр поглинання добавки
Ag/SiO2; б – спектри поглинання для екструдатів на основі ПП, що містять
Ag/SiO2: 1 – 0,05 % Ag/SiO2; 2 – 0,1 % Ag/SiO2; 3 – 0,5 % Ag/SiO2; 4 –
0,5 % Ag/SiO2+3,0 % OlNa; 5 – 1,0 % Ag/SiO2: 6 – 3,0 % Ag/SiO2; в – спектри
поглинання для екструдатів на основі ПП/СПА (30/70), що містять для
композиції ПП+Ag/SiO2: 1 – 0,05 % Ag/SiO2; 2 – 0,1 % Ag/SiO2; 3 –
0,5 % Ag/SiO2; 4 – 1,0 % Ag/SiO2: 5 – 3 % Ag/SiO2; 6 –
0,5 % Ag/SiO2+3 % OlNa; г – спектри відбивання для МВМ, вилученого із
екструдатів ПП/СПА/(Ag/SiO2) що містили Ag/SiO2 в композиті ПП/(Ag/SiO2)
в % мас.: 1 – 0,05; 2 – 0,1; 3 – 0,5; 4 – 1,0; 5 – 3,0.
Висновки
Переробкою суміші поліпропілен/співполіамід/(Ag/SiO2) одержано
поліпропіленовий мікроволокнистий матеріал, що містить наночастинки срібла.
Встановлено, що нанорозмірні частинки добавки Ag/SiO2 не перешкоджають реалізації
волокнотворення поліпропілену в матриці співполіаміду. Присутність добавки за
невисокого вмісту 0,05 – 0,5 % мас. стабілізує рідкі струмені поліпропілену в розплаві
суміші поліпропілен/співполіамід за течії по каналу формуючого отвору та після виходу
з нього. За вищої концентрації добавки, 1,0 та 3,0 мас. %, стабілізуюча дія останньої
послаблюється внаслідок агрегації частинок добавки. Вплив добавки на формування
мікроструктури нанокомпозитів на основі суміші полімерів пов’язаний із впливом
поверхні наночастинок добавки на формування міжфазних шарів та розподілу частинок
у елементах надмолекулярної структури композитних екструдатів. Мікроволокнистий
матеріал, вилучений із екструдатів ПП/СПА/(Ag/SiO2), містить наночастинки срібла, що
важливо для створення бактерицидних тонковолокнистих фільтрів на його основі.
230
Література
1. Глубіш П.А., Ірклей В.М., Клейнер Ю.Я., Резанова Н.М., Цебренко М.В.,
Кернер С.М., Омельченко В.Д., Турчаненко Ю.Т. Високотехнологічні,
конкурентоспроможні і екологічноорієнтовані волокнисті матеріали та вироби з
них. – Київ: Арістей, 2007. – С 37 – 78.
2. Naresh D., Bhabani K. S. Morphological interpretations and micromechanical
properties of polyamide-6/polypropylene-grafted-maleic anhydride/nanoclay ternary
nanocomposites // Mater. and Des. – 2010. – V. 31, N. 10, – P. 4693 – 4703.
3. Influence of Silica Surface Modification on Fiber Formation in Filled Polypropylene –
Copolyamide Mixtures / M.V. Tsebrenko, L.S. Dzyubenko, A.A. Sapyanenko, P.P. Gorbyk,
N.M. Rezanova, I.A. Tsebrenko // Nanomaterials and Supramolecular Structures. Physics,
Chemistry, and Applications / Eds. A.P. Shpak, P.P. Gorbyk. Springer, 2009. P. 197 – 206.
4. Благитко Е.М, Бурмистров В.А., Колесников А.П., Михайлов Ю.И.,
Родионов П.П. Серебро в медицине. – Новосибирск: Наука, 2004. – 254 с.
5. Новейшие методы исследования полимеров / Под ред. Б. Ки. – М. : Мир, 1966, –
572 c.
6. Bois L., Bessueille F., Chassagneux F., Battie Y., Destouches N., Hubert C. , Boukenter
A., Parola S. Silver nanoparticles growth in a mesoporous silica film templated with the
F 127 triblock copolymer // // Coll. Surfaces A. – 2008. – V. 325. – P. 86 – 92.
7. Крилова Г., Єременко А., Смірнова Н. Фотохімічна генерація нанорозмірних
частинок срібла в мезопористих SiO2 плівках // Фізика і хімія твердого тіла –
2006. – Т. 6, № 1. – С. 50 – 55.
8. Сап’яненко О.О., Дзюбенко Л.С., Горбик П.П., Цебренко М.В. Вплив хімічної
природи поверхні кремнезему на структуротворення в сумішах
поліпропілен/співполіамід // Зб. Поверхность – 2009. – Вип. (1)16. – С. 46–57.
9. Заикин А.Е., Галиханов М.Ф., Зверев А.В., Архиреев В.П. Влияние наполнителя
на взаимную растворимость компонентов в полимерной смеси // Высокомол.
соед. – 1998. –Сер. А. – Т. 40, № 5. – С. 847 – 652.
10. Марихин В.А., Мясникова Л.П. Надмолекулярная структура полимеров /
Под ред. С.Я. Френкеля. – Л: Химия, 1977. – 240 с.
11. Дзюбенко Л.С., Соломко В.П., Гойхман А.Ш., Мацибора Н.П. Исследование
влияния твердой и жидкой добавок на перестройки большепериодной структуры
при ориентационной вытяжке полипропилена // Докл. АН УССР. – 1978. –
Сер. Б. – № 10. – С. 898 – 903.
12. Цебренко М.В. Ультратонкие синтетические волокна. – М: Химия, 1991. – 216 с.
13. Абгалимов Е.В. Механизм формирования кластеров и наночастиц серебра при
восстановлении его ионов в водных растворах в присутствии полиэлектролитов.
Автореф. дис. … канд. хим. наук. Москва, 2008. – 27 с.
231
ВЛИЯНИЕ БАКТЕРИЦИДНОЙ НАНОДИСПЕРСНОЙ ДОБАВКИ Ag/SiO2 НА
СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА МИКРОВОЛОКНИСТЫХ
ПОЛИПРОПИЛЕНОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
А.А. Сапьяненко1, Л.С. Дзюбенко1, П.П. Горбик1, М.В. Цебренко2,
И.А. Мельник2
1Институт химии поверхности им.А.А. Чуйко Национальной академии наук Украины
ул. Генерала Наумова, 17, Киев, 03164, Украина
2Киевский национальный университет технологий и дизайна
ул. Немировича-Данченко, 2, Киев, 01011, Украина
Перероботкой смеси полипропилен/сополиамид/(Ag/SiO2) – (ПП/СПА/(Ag/SiO2) – получен
полипропиленовый микроволокнистый материал (МВМ), содержащий наночастицы (НЧ)
серебра. Методами реологических измерений, спектрофотометрии в УФ- и видимой областях,
оптической микроскопии и ДТА изучено влияние бактерицидной добавки Ag/SiO2 с удельной
поверхностью 215 м2/г на структурообразование и фазовые переходы в смесях ПП/СПА с
соотношением компонентов в % масс. 30/70. Содержание добавки в исходном композите
ПП/(Ag/SiO2) составляло 0,05 – 3,0 % масс. Встановлено, что НЧ добавки Ag/SiO2 не
препятствуют реализации волокнообразования ПП в матрице СПА. Присутствие добавки при
невысоком содержании 0,05 – 0,5% масс. стабилизирует жидкие струи ПП в расплаве смеси
ПП/СПА при течении в канале формирующего отверстия. При более высокой концентрации
добавки, 1 – 3 % масс., ее стабилизирующее влияние ослабевает вследствие агрегации НЧ.
МВМ, извлеченный из экструдатов ПП/СПА/(Ag/SiO2), содержит НЧ серебра. Это является
важным обстоятельством для создания бактерицидных тонковолокнистых фильтров.
INFLUENCE OF BACTERICIDAL AND NANO-DISPERSE Ag/SiO2 ADDITION ON
STRUCTURE AND PROPERTIES
OF MICROFIBROUS POLYPROPYLENE MATERIALS
O.O. Sapyanenko1, L.S. Dzubenko1
, M.V. Tsebrenko2,
P.P. Gorbyk1, I.A. Mel’nyk2
1Chuiko Institute of Surface Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine
17 General Naumov Str., Kyiv, 03164, Ukraine
2Kyiv National University for Technologies and Design
2 Nemyrovych-Danchenko Str., Kyiv, 01011, Ukraine
By processing of blend polypropylene/copolyamide/(Ag/SiO2) – (PP/CPA/Ag/ SiO2) – new
polypropylene microfibrous material (MFM), containing nanoparticles (NP) of silver, was produced.
The influence of Ag/SiO2 bactericidal addition with area per unit of 215 m2/g on structure forming and
phase transitions in PP/CPA blends with component ratio 30/70 in % of mass., have been studied with
rheological measurements, UV-vis spectroscopy, optical microscopy and DTA techniques. The content
of addition in pure composite was 0.05 – 3% of mass. It is established, that NP Ag/ SiO2 additions does
not interfere for fiber forming of PP in CPA matrix. At low content of addition (0.05 – 0.5% mass.),
one’s presence is stabilizing the liquid jets of PP in blend melt of PP/CPA, when flowing along forming
hole. At higher addition concentration (1 – 3% of mass.), one’s stabilizing action is weak because of NP
aggregation. The MFM, which removed from PP/CPA/Ag/ SiO2 extrudates, contains silver NP. This is
important circumstance for creation of bactericidal and thin-fibrous filters.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-149084 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2617-5975 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-01T14:19:53Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Сап`яненко, О.О. Дзюбенко, Л.С. Горбик, П.П. Цебренко, М.В. Мельник, І.А. 2019-02-19T17:07:26Z 2019-02-19T17:07:26Z 2012 Вплив бактерицидної нанодисперсної добавки Ag/SiO₂ на структуру та властивості мікроволокнистих поліпропіленових матеріалів / О.О. Сап`яненко, Л.С. Дзюбенко, П.П. Горбик, М.В. Цебренко, І.А. Мельник // Поверхность. — 2012. — Вип. 4 (19). — С. 219-231. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. 2617-5975 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/149084 620.18.4+678–19+678.046 Переробкою суміші поліпропілен/співполіамід/(Ag/SiO₂) – (ПП/СПА/(Ag/SiO₂) – одержано поліпропіленовий мікроволокнистий матеріал (МВМ), що містить наночастинки (НЧ) срібла. Методами реологічних вимірювань, спектрофотометрії в УФ- та видимій областях, оптичної мікроскопії та ДТА вивчено вплив бактерицидної добавки Ag/SiO₂ з питомою поверхнею 215 м²/г на структуротворення та фазові переходи в сумішах ПП/СПА зі співвідношенням компонентів у %мас. 30/70. Вміст добавки у вихідному композиті ПП/(Ag/SiO₂) складав 0,05 – 3,0 мас. %. Встановлено, що НЧ добавки Ag/SiO₂ не перешкоджають реалізації волокнотворення ПП в матриці СПА. Присутність добавки за невисокого вмісту 0,05 – 0,5 % мас. стабілізує рідкі струмені ПП в розплаві суміші ПП/СПА за течії по каналу формуючого отвору. За вищої концентрації добавки, 1 – 3 мас. %, її стабілізуюча дія послаблюється внаслідок агрегації НЧ. МВМ, вилучений із екструдатів ПП/СПА/(Ag/SiO₂), містить НЧ срібла. Це є важливою обставиною для створення бактерицидних тонковолокнистих фільтрів. By processing of blend polypropylene/copolyamide/(Ag/SiO₂) – (PP/CPA/Ag/ SiO₂) – new polypropylene microfibrous material (MFM), containing nanoparticles (NP) of silver, was produced. The influence of Ag/SiO₂ bactericidal addition with area per unit of 215 m²/g on structure forming and phase transitions in PP/CPA blends with component ratio 30/70 in % of mass., have been studied with rheological measurements, UV-vis spectroscopy, optical microscopy and DTA techniques. The content of addition in pure composite was 0.05 – 3% of mass. It is established, that NP Ag/ SiO₂ additions does not interfere for fiber forming of PP in CPA matrix. At low content of addition (0.05 – 0.5% mass.), one’s presence is stabilizing the liquid jets of PP in blend melt of PP/CPA, when flowing along forming hole. At higher addition concentration (1 – 3% of mass.), one’s stabilizing action is weak because of NP aggregation. The MFM, which removed from PP/CPA/Ag/ SiO₂ extrudates, contains silver NP. This is important circumstance for creation of bactericidal and thin-fibrous filters Перероботкой смеси полипропилен/сополиамид/(Ag/SiO₂) – (ПП/СПА/(Ag/SiO₂) – получен полипропиленовый микроволокнистый материал (МВМ), содержащий наночастицы (НЧ) серебра. Методами реологических измерений, спектрофотометрии в УФ- и видимой областях, оптической микроскопии и ДТА изучено влияние бактерицидной добавки Ag/SiO₂ с удельной поверхностью 215 м²/г на структурообразование и фазовые переходы в смесях ПП/СПА с соотношением компонентов в % масс. 30/70. Содержание добавки в исходном композите ПП/(Ag/SiO₂) составляло 0,05 – 3,0 % масс. Встановлено, что НЧ добавки Ag/SiO₂ не препятствуют реализации волокнообразования ПП в матрице СПА. Присутствие добавки при невысоком содержании 0,05 – 0,5% масс. стабилизирует жидкие струи ПП в расплаве смеси ПП/СПА при течении в канале формирующего отверстия. При более высокой концентрации добавки, 1 – 3 % масс., ее стабилизирующее влияние ослабевает вследствие агрегации НЧ. МВМ, извлеченный из экструдатов ПП/СПА/(Ag/SiO₂), содержит НЧ серебра. Это является важным обстоятельством для создания бактерицидных тонковолокнистых фильтров. uk Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України Поверхность Наноматериалы и нанотехнологии Вплив бактерицидної нанодисперсної добавки Ag/SiO₂ на структуру та властивості мікроволокнистих поліпропіленових матеріалів Influence of bactericidal and nano-disperse Ag/SiO₂ addition on structure and properties of microfibrous polypropylene materials Влияние бактерицидной нанодисперсной добавки Ag/SiO₂ на структуру и свойства микроволокнистых полипропиленовых материалов Article published earlier |
| spellingShingle | Вплив бактерицидної нанодисперсної добавки Ag/SiO₂ на структуру та властивості мікроволокнистих поліпропіленових матеріалів Сап`яненко, О.О. Дзюбенко, Л.С. Горбик, П.П. Цебренко, М.В. Мельник, І.А. Наноматериалы и нанотехнологии |
| title | Вплив бактерицидної нанодисперсної добавки Ag/SiO₂ на структуру та властивості мікроволокнистих поліпропіленових матеріалів |
| title_alt | Influence of bactericidal and nano-disperse Ag/SiO₂ addition on structure and properties of microfibrous polypropylene materials Влияние бактерицидной нанодисперсной добавки Ag/SiO₂ на структуру и свойства микроволокнистых полипропиленовых материалов |
| title_full | Вплив бактерицидної нанодисперсної добавки Ag/SiO₂ на структуру та властивості мікроволокнистих поліпропіленових матеріалів |
| title_fullStr | Вплив бактерицидної нанодисперсної добавки Ag/SiO₂ на структуру та властивості мікроволокнистих поліпропіленових матеріалів |
| title_full_unstemmed | Вплив бактерицидної нанодисперсної добавки Ag/SiO₂ на структуру та властивості мікроволокнистих поліпропіленових матеріалів |
| title_short | Вплив бактерицидної нанодисперсної добавки Ag/SiO₂ на структуру та властивості мікроволокнистих поліпропіленових матеріалів |
| title_sort | вплив бактерицидної нанодисперсної добавки ag/sio₂ на структуру та властивості мікроволокнистих поліпропіленових матеріалів |
| topic | Наноматериалы и нанотехнологии |
| topic_facet | Наноматериалы и нанотехнологии |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/149084 |
| work_keys_str_mv | AT sapânenkooo vplivbaktericidnoínanodispersnoídobavkiagsio2nastrukturutavlastivostímíkrovoloknistihpolípropílenovihmateríalív AT dzûbenkols vplivbaktericidnoínanodispersnoídobavkiagsio2nastrukturutavlastivostímíkrovoloknistihpolípropílenovihmateríalív AT gorbikpp vplivbaktericidnoínanodispersnoídobavkiagsio2nastrukturutavlastivostímíkrovoloknistihpolípropílenovihmateríalív AT cebrenkomv vplivbaktericidnoínanodispersnoídobavkiagsio2nastrukturutavlastivostímíkrovoloknistihpolípropílenovihmateríalív AT melʹnikía vplivbaktericidnoínanodispersnoídobavkiagsio2nastrukturutavlastivostímíkrovoloknistihpolípropílenovihmateríalív AT sapânenkooo influenceofbactericidalandnanodisperseagsio2additiononstructureandpropertiesofmicrofibrouspolypropylenematerials AT dzûbenkols influenceofbactericidalandnanodisperseagsio2additiononstructureandpropertiesofmicrofibrouspolypropylenematerials AT gorbikpp influenceofbactericidalandnanodisperseagsio2additiononstructureandpropertiesofmicrofibrouspolypropylenematerials AT cebrenkomv influenceofbactericidalandnanodisperseagsio2additiononstructureandpropertiesofmicrofibrouspolypropylenematerials AT melʹnikía influenceofbactericidalandnanodisperseagsio2additiononstructureandpropertiesofmicrofibrouspolypropylenematerials AT sapânenkooo vliâniebaktericidnoinanodispersnoidobavkiagsio2nastrukturuisvoistvamikrovoloknistyhpolipropilenovyhmaterialov AT dzûbenkols vliâniebaktericidnoinanodispersnoidobavkiagsio2nastrukturuisvoistvamikrovoloknistyhpolipropilenovyhmaterialov AT gorbikpp vliâniebaktericidnoinanodispersnoidobavkiagsio2nastrukturuisvoistvamikrovoloknistyhpolipropilenovyhmaterialov AT cebrenkomv vliâniebaktericidnoinanodispersnoidobavkiagsio2nastrukturuisvoistvamikrovoloknistyhpolipropilenovyhmaterialov AT melʹnikía vliâniebaktericidnoinanodispersnoidobavkiagsio2nastrukturuisvoistvamikrovoloknistyhpolipropilenovyhmaterialov |