Введение к работе
Актуальность темы. Благодаря своей низкой поверхностной энергии и высокой хемостойкости фторсодержащие полимеры способны при введении в состав поверхностного слоя волокна резко снижать его поверхностную энергию и уменьшать смачиваемость жидкостями различной химической природы Использование фторсодержащих полимеров для снижения смачиваемости волокон является одним из самых эффективных способов получения текстильных материалов с антиадгезионными (водо-, маслоотгалкивающими) свойствами, обеспечивая защиту человека от воздействия вредных и токсичных продуктов, пониженную загрязняемость материалов технического и бытового назначения
Поскольку фторорганические соединения являются дорогостоящими препаратами, работы последних лет в области получения текстильных материалов с гидро-, олеофобными свойствами посвящены, в основном, поиску и созданию новых соединений и композиций, применение которых позволило бы повысить эффективность обработки, удешевить и упростить технологию получения как самих препаратов, так и модифицированных текстильных материалов
Отечественными учеными разработано несколько новых типов фторсодержащих мономеров акрилового ряда, содержащих в своем составе длинный перфторированный радикал разветвленного или лилейного строения Эти мономеры получают на основе доступных промышленных продуктов (в частности, из перфторпропиленоксида) по простой технологической схеме Их стоимость по предварительным расчетам существенно ниже стоимости перфторалкилакрилатов, которые используются в мировом и отечественном производстве.
Целью работы являлся синтез фторсодержащих полимеров на основе новых мономеров, применение которых при модифицировании текстильных материалов должно обеспечить установление взаимосвязи между эффективностью модифицирующих систем и химическим строением новых типов полимеров, а с практической точки зрения - расширить сырьевую базу и снизить стоимость препаратов.
Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи
исследовать процесс синтеза новых фторалкилакрилатов и охарактеризовать физико-химические свойства полученных фторполимеров, исследовать процесс пленкообразования полифторалкилакрилатов, в том числе на поверхности текстильных материалов и дать оценку свойств образующихся пленок,
установить взаимосвязь строения полимера-модификатора, полимера-матрицы и уровня антиадгезионных свойств модифицированных материалов, а также условия образования на поверхности волокон полимерного слоя, обеспечивающего высокий уровень этих свойств
Методы исследования. При выполнении экспериментальной части диссертационной работы были использованы химические и физические методы
исследования (химико-аналитические, методы дифференциальной сканирующей калориметрии и термогравиметрического анализа, электронной сканирующей микроскопии) Научная новизна работы
Осуществлен синтез ряда новых полифторалкилакрилатов, отличающихся химическим строением и степенью разветвленное перфторалкильных радикалов, в условиях, обеспечивающих высокую конверсию мономеров,
исследованием кинетики полимеризации в блоке фторалкилакрилатов установлено наличие эффекта автоускорения процесса, обусловленного снижением подвижности макрорадикалов при увеличении вязкости системы, и автокаталитический характер процесса полимеризации, 1,1-дигидроперфторгептилакрилата в бензоле, не растворяющем образующийся полимер типичный для гетерофазной полимеризации,
на основании анализа результатов компьютерного моделирования фрагментов структуры макромолекул полифторалкилакрилатов и данных вискозиметрии (оценка характеристической вязкости и величины константы Хаггинса), сформулированы представления о влиянии длины и строения алкильных радикалов на уровень напряженности конформации макромолекул и термодинамическое качество растворителя,
установлено, что фторполимеры, содержащие линейный фторалкильный радикал, обеспечивают наибольшее снижение поверхностной энергии и сообщают более высокий уровень масло-, водоотталкивающих свойств, чем фторполимеры с разветвленным фторалкильным радикалом, в том числе содержащим атом кислорода, что связано с изменением скорости ориентационных процессов и структуры образующегося полимерного слоя,
для материалов, обладающих комплексом свойств, показана возможность регулирования скорости десорбции антимикробного вещества за счет изменения структуры антиадгезионного слоя
Практическая значимость результатов Предложен метод более точной оценки антиадгезионных свойств модифицированных материалов, основанный на определении критического поверхностного натяжения
Показана высокая эффективность использования новых полифторалкилакрилатов для направленного изменения свойств химических волокон - придания антиадгезионных, а при использовании композиций, содержащих антимикробное вещество - комплекса антиадгезионных и антимикробных свойств, что обеспечивает возможность расширения областей применения модифицированных материалов (изготовление текстильных изделий бытового и медицинского назначения, спецодежды работающих в условиях контакта с агрессивными жидкостями, нефтепродуктами и т.п )
Апробация результатов работы Результаты работы докладывались и обсуждались на Всероссийских научно-технических «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль-2003, -2004, -2005), Москва, 2003-2005, «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах» (Фагран-2004), Воронеж, 2004, «Наука о полимерах 21-му веку» (4-я Каргинская конференция, посвященная 100-летию
со дня рождения академика В А Каргина), Москва, 2007 и международных конференциях - «Композит-2004», Саратов, 2004, на X Международной конференции «Теоретические проблемы химии поверхности, адсорбции и хроматографии», Москва-Клязьма, 2006, «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль-2006), Москва 2006 Результаты также были представлены на Всероссийских выставках научно-технического творчества молодежи (НТТМ-2004, -2006)
Публикации По теме диссертации опубликовано 3 статьи в журналах и 8 тезисов докладов на международных и всероссийских конференциях
Структура и объем работы Работа содержит введение, литературный обзор, посвященный получению полифторалкилакрилатов и их практическому применению для модифицирования химических волокон, методическую часть, экспериментальный раздел, выводы, список литературы (115 наименований) Диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста, содержит 36 таблиц, 42 рисунка и 3 приложения (14с)
