Разработка процессов создания гидрофобных поверхностей на хлопчатобумажных тканях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Ендиярова Екатерина Вячеславовна

• Ендиярова Екатерина Вячеславовна
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Ендиярова Екатерина Вячеславовна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Особенности смачиваемости текстильных материалов

1.2. Жидкостные методы получения гидрофобных поверхностей на текстильных материалах

1.3. Плазмохимические методы получения гидрофобных поверхностей на текстильных материалах

1.4. Использование комбинаций различных методов для получения гидрофобных поверхностей на текстильных материалах

1.5. Выводы из аналитического обзора литературы и постановка задач исследования

ГЛАВА 2. ПОЛУЧЕНИЕ ГИДРОФОБНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛАХ МЕТОДОМ ЖИДКОСТНОЙ ХИМИИ

2.1. Метод Тагучи. Общие сведения

2.2. Методика проведения экспериментов по получению гидрофобной поверхности на бязи жидкостным методом

2.3. Изучение природы гидрофобных покрытий, полученных методом жидкостной химии

2.4. Определение степени и характера влияния технологических параметров на гигроскопические характеристики материалов

ГЛАВА 3. ПОЛУЧЕНИЕ ГИДРОФОБНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛАХ В НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЕ, СОЗДАВАЕМОЙ С ПОМОЩЬЮ ЕМКОСТНОГО ВЧ РАЗРЯДА

3.1. Методика проведения экспериментов по получению фторуглеродных плёнок в низкотемпературной плазме, создаваемой с помощью емкостного ВЧ разряда

3.2. Расчет согласующего устройства

3.3. Результаты обработки бязи плазмохимическим методом в низкотемпературной плазме, создаваемой с помощью емкостного ВЧ разряда

ГЛАВА 4. ПОЛУЧЕНИЕ ГИДРОФОБНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛАХ В НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЕ, СОЗДАВАЕМОЙ C ПОМОЩЬЮ ВЧ ИНДУКТИВНО ВОЗБУЖДАЕМОГО РАЗРЯДА

4.1 Методика проведения экспериментов по получению фторуглеродных плёнок в низкотемпературной плазме, создаваемой c помощью ВЧ индуктивно возбуждаемого разряда

4.2. Изучение влияния мощности, поглощаемой в разряде, на гигроскопические свойства бязи

4.3. Изучение влияния времени обработки в плазме на гигроскопические свойства бязи

4.4. Сравнение результатов жидкостной и плазмохимической обработок бязи

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы

Приложение А (обязательное)

Приложение Б (обязательное)

Приложение В (обязательное)

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка процессов создания гидрофобных поверхностей на хлопчатобумажных тканях»

ВВЕДЕНИЕ

Хлопчатобумажные (х/б) ткани занимают лидирующие позиции по производству и изготовлению из них различных изделий, в том числе одежды. Обладая такими свойствами как повышенная прочность, гипоаллергенность, легкость в обработке (например, окрашивании), хорошая воздухопроницаемость и др., х/б ткани всё же ограничены в своём применении, так как обладают высокой гидрофильностью, поэтому не могут использоваться для создания изделий специального назначения, предназначенных для использования в условиях повышенной влажности и при непосредственном контакте с водой. Придание гидрофобных свойств хлопчатобумажным тканям позволяет решить эту проблему и значительно расширить область применения х/б текстильных материалов. Методы создания гидрофобных поверхностей, включая и их формирование на хлопчатобумажных тканях, известны достаточно давно, однако среди них немногочисленны и разработаны в недостаточной степени методы, которые позволяют обеспечить помимо гидрофобности еще и ее сохранение на протяжении длительного времени. Устойчивость гидрофобных покрытий в различных условиях является одной из актуальных проблем, требующих решения [1]. В этой связи разработка основ технологических процессов, обеспечивающих создание на хлопчатобумажных материалах гидрофобных поверхностей, сохраняющих это свойство длительное время, является актуальной и важной задачей. В работах, посвященных получению гидрофобных поверхностей, редко приводятся результаты исследования комплекса их важнейших гигроскопических параметров, а наиболее часто уделяется внимание только оценке полученной гидрофобности путем измерения краевого угла смачивания поверхности, поэтому актуальным является получение новых знаний о комплексе гигроскопических свойств, таких как, например, водопоглощение, капиллярная впитываемость и влажность текстильных материалов после их обработки с целью получения гидрофобных поверхностей.

Целью настоящей диссертационной работы является получение новых знаний о закономерностях жидкостных и плазмохимических процессов получения гидрофобных поверхностей на хлопчатобумажных тканях путём осаждения покрытий нанометровой толщины и разработке на основе полученных данных основ технологий создания на х/б материалах долговечных гидрофобных поверхностей.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Провести эксперименты по получению долговечных гидрофобных поверхностей на хлопчатобумажных материалах на примере бязи методом жидкостной химии путём обработки в водном растворе хлорида алюминия.

2. Провести эксперименты по получению долговечных гидрофобных поверхностей на хлопчатобумажных материалах на примере бязи плазмохимическим методом путём обработки в низкотемпературной плазме, создаваемой с помощью емкостного ВЧ источника и с помощью ВЧ индуктивно возбуждаемого разряда в среде смеси пентафторэтана (С2ИР5) с аргоном и октофторциклобутана (С4р8), соответственно.

3. Путём математического расчёта подобрать схему и номиналы элементов согласующего устройства (СУ) установки с емкостным ВЧ источником.

4. Экспериментально изучить влияние параметров жидкостной и плазмохимической обработок на смачиваемость и гигроскопические свойства хлопчатобумажных материалов такие, как водопоглощение, капиллярная впитываемость и влажность и также исследовать изменение краевого угла смачивания бязи в течение нескольких дней и при воздействии истирания.

Объектами исследований являлись:

1. Процессы получения долговечных гидрофобных поверхностей на бязи путем ее модификации в водном растворе хлорида алюминия.

2. Процессы получения долговечных гидрофобных поверхностей на бязи плазмохимическими методами в низкотемпературной плазме, создаваемой в смеси пентафторэтана ^2^5) с аргоном с помощью емкостного ВЧ источника, и в

низкотемпературной плазме, поддерживаемого в газовой среде, содержащей октофторциклобутан (C4F8) и создаваемой с помощью ВЧ индуктивно возбуждаемого разряда.

3. Гидрофобные поверхности бязи, полученные после обработки упомянутыми методами.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Экспериментально показано, что формирование гидрофобной поверхности на бязи путём ее обработки в водном растворе хлорида алюминия обусловлено осаждением продуктов частичного гидролиза AlQз в виде тонкой аморфной плёнки, состоящей из смеси соединений в системе А1-0-Н-С1, содержащих связи Al-0, A1-OH и ОЮ, а также небольшого количества кристаллических фаз, характеризующихся размерами областей когерентного рассеяния рентгеновского излучения не более 7 нм.

2. Получены новые знания о степени и характере влияния основных параметров процесса обработки в водном растворе хлорида алюминия на гигроскопические свойства бязи такие, как краевой угол смачивания, водопоглощение, влажность и капиллярная впитываемость, а также дано физико-химическое обоснование полученным зависимостям.

3. Выявлены физико-химические закономерности плазмохимического процесса получения на бязи гидрофобных покрытий нанометровой толщины, по составу близких к политетрафторэтилену (ПТФЭ), при использовании низкотемпературной плазмы, создаваемой с помощью ВЧ индуктивно возбуждаемого разряда в среде октофторциклобутана (С4р8).

4. Получены новые сведения о влиянии технологических факторов процесса обработки бязи в низкотемпературной плазме, создаваемой с помощью ВЧ индуктивно возбуждаемого разряда, в среде октофторциклобутана (С4р8) на краевой угол смачивания, влажность, водопоглощение и капиллярную впитываемость бязи.

Практическая значимость диссертационной работы заключается в следующем:

1. Разработаны основы процессов получения долговечных гидрофобных поверхностей на бязи (устойчивость к истиранию 6500 циклов) путём обработки в растворе хлористого алюминия. Максимально достигнутый краевой угол смачивания поверхности бязи составил 162 ± 1°. Технология апробирована в технологическом процессе производства швейных изделий Общества с ограниченной ответственностью «Элегант» (ООО «Элегант»), г. Ульяновск.

2. Разработаны основы процессов получения долговечных гидрофобных покрытий нанометровой толщины на бязи (устойчивость к истиранию 13500 циклов) путём обработки в низкотемпературной плазме, создаваемой с помощью ВЧ индуктивно возбуждаемого разряда в среде газа C4F8. Максимально полученный краевой угол смачивания составил 123 ± 1°, а водопоглощение, капиллярная впитываемость и влажность при этом имеют нулевые значения. На данный метод получен патент РФ на изобретение № 2840860.

Методология и методы исследования

Для решения поставленных в диссертационной работе задач были использованы такие методы исследования полученных гидрофобных поверхностей, как: методы измерения смачиваемости и гигроскопических свойств в соответствии с ГОСТ; рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС); растровая электронная микроскопия (РЭМ); ИК-Фурье спектрометрия; рентгенофазовый анализ (РФА); оценка долговечности получаемых поверхностей на истирание методом Мартиндейла; статистический метод планирования экспериментов Тагучи; обработка экспериментальных данных с применением статистических методов анализа результатов на ЭВМ.

Достоверность полученных результатов и обоснованность выводов, полученных в диссертационной работе, определяется комплексным использованием современных экспериментальных и аналитических методик, воспроизводимостью и согласованностью результатов с данными, известными из литературных источников.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Обработка бязи в водном растворе хлорида алюминия позволяет получать долговечные гидрофобные поверхности, характеризующиеся углом смачивания выше 162 ± 1°. Показано, что гидрофобность поверхности бязи обусловлена тонкой пленкой, осажденной в результате частичного гидролиза А1С13 и образованной аморфными и нанокристаллическими соединениями в системе А1-0-Н-С1, содержащими связи А1-0, А1-ОН и С1-0, и характеризующейся устойчивостью к истиранию 6500 циклов.

2. Время обработки в растворе хлористого алюминия оказывает наибольшее влияние на краевой угол смачивания бязи, температура мыльного раствора оказывает наибольшее влияние на капиллярную впитываемость бязи, все изученные технологические параметры одинаково влияют на влажность и водопоглощение.

3. Обработка бязи в низкотемпературной плазме, создаваемой с помощью емкостного ВЧ источника в смеси пентафторэтана с аргоном, не приводит к получению гидрофобных поверхностей. Такая обработка, напротив, сопровождается усилением гидрофильных свойств бязи, характеризующихся углом смачивания, равным нулю, что, как показано, связано с присоединением водорода к мостиковому кислороду и образованием связи -ОН на поверхности бязи.

4. Обработка бязи в течение не более, чем трех минут в низкотемпературной плазме, создаваемой с помощью ВЧ индуктивно возбуждаемого разряда, поддерживаемого в газовой среде, содержащей октофторциклобутан, приводит к образованию гидрофобной пленки толщиной от 45 нм, характеризующейся углом смачивания 123 ± 1° и устойчивостью к истиранию 13500 циклов, по составу близкой к ПТФЭ.

5. Обработка в низкотемпературной плазме, создаваемой с помощью ВЧ индуктивно возбуждаемого разряда, поддерживаемом в газовой среде, содержащей октофторциклобутан, приводит к улучшению гигроскопических свойств бязи таких, как водопоглощение (уменьшение с 47 % до 0 %), капиллярная впитываемость (уменьшение с 122 мм до 0 мм) и влажность (уменьшение с 80 % до

0,4 %) благодаря образованию сплошного и непористого фторуглеродного покрытия нанометровой толщины на поверхности ткани.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 основных глав, заключения, списка литературы и приложения, включающего 2 таблицы и 2 рисунка. Диссертационная работа изложена на 166 страницах. Работа содержит 62 рисунка и 15 таблиц. Список литературы включает в себя 156 источников. В основном, использованы иностранные источники и научные публикации.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Особенности смачиваемости текстильных материалов

Текстильные материалы широко применяются в различных областях науки и техники: в легкой текстильной промышленности, для создания фильтров, в строительстве, микроэлектронике, авиастроении и т.д. [1-8]. Свойства текстильных материалов определяют возможности их использования в той или иной области, причем одной из определяющих характеристик является их взаимодействие с водой. Взаимодействие текстильных материалов с водой включает два вида: поверхностное и объёмное взаимодействия. Степень поверхностного взаимодействия характеризуется смачиваемостью, которую оценивают по краевому углу смачивания поверхности. Взаимодействие текстильных материалов с водой также характеризуется объемными гигроскопическими свойствами, к которым можно отнести такие свойства, как: водопоглощение, капиллярную впитываемость, влажность и др. [9]. В зависимости от количественных характеристик этих свойств, текстильные материалы можно разделить на гидрофобные (греч. «гидро» - вода, «фобос» - боязнь, страх) и гидрофильные (греч. «гидро» - вода, «филия» - любовь, дружба) [10].

Гидрофобизация - это процесс придания материалам гидрофобных свойств. Количественно оценивается по значению краевого угла смачивания [1,11]. Каждый конкретный материал имеет определённый равновесный краевой угол смачивания водой. Принято, что гидрофобными материалами считаются те, у которых краевой угол смачивания водой более 90°, супергидрофобными - более 150°. Материалы со значениями краевого угла смачивания менее 90°, считаются гидрофильными [11, 12].

Гидрофобность материалов характеризуется не столько свойствами материала в целом, сколько структурой и качественными характеристиками

поверхностного слоя [1]. Существуют два фактора, которые определяют степень гидрофобности: химия поверхности (химические связи, активность, поверхностная энергия) и топография поверхности. Можно рассмотреть три варианта поверхности (Рисунок 1.1). Если поверхность идеально гладкая (Рисунок 1.1 а), то в таком случае химический состав является определяющим для смачиваемости поверхности, и краевой угол смачивания оценивается по уравнению Юнга:

а Угг - Угж (1.1), cos в = -

Ужг

где 0 - краевой угол смачивания поверхности твёрдого тела, утг - межфазная энергия границы раздела «твёрдое тело-газ», Угж - межфазная энергия границы раздела «твёрдое тело-жидкость», ужг - межфазная энергия границы раздела «жидкость-газ». Таким образом, для гладкой поверхности удачная модификация ее химического состава способна уменьшить поверхностную энергию (т. е. межфазную энергию границы раздела «твердое тело-газ») и сделать поверхность гидрофобной [11,12].

а) б) в)

а) модель Юнга; б) модель Венцеля; в) модель Касси-Бэкстера Рисунок 1.1 - Модели смачиваемости поверхности твёрдых тел

Стоить отметить, что существует зависимость между гидрофобностью поверхности и ее значениями поверхностной энергии [13]. Придание материалам гидрофобных свойств возможно за счёт применения покрытий, обладающих более низкой поверхностной энергией. Традиционно считается, что устойчивый гидрофобный эффект достигается при значениях поверхностной энергии до 40 мДж/м2, супергидрофобные свойства при 10 мДж/м2 [14].

Топография поверхности также влияет на гидрофобность и гидрофильность поверхности. Если у первоначально гидрофобного материала (то есть с низкой поверхностной энергией) увеличить шероховатость поверхности, то это приведёт к еще большему увеличению гидрофобности, а значит, увеличению краевого угла смачивания. Топография поверхности, представляющей собой смешанную структуру, то есть включающую сочетание микро- и наноструктур, приводит к получению супергидрофобности. Помимо угла смачивания более 150° супергидрофобность отличается пониженной адгезией и скатыванием капель с поверхности материала. Способность скатывания капель количественно определяется углом скольжения или углом наклона (ю), который представляет собой минимальный угол, на который поверхность должна быть наклонена по отношению к горизонтальной плоскости, чтобы вызвать скатывание капли воды. Альтернативно, поведение скатывания связано с гистерезисом краевого угла, определяемым, как разница между наступающим (а) и отступающим (в) углами, изображенными на Рисунке 1.2 [15-18].

Рисунок 1.2 - Эскизное изображение капли жидкости на наклонной твёрдой

поверхности

Условно поверхность является супергидрофобной, если гистерезис краевого угла составляет 10°. Важно отметить, что гистерезис краевого угла не равен углу наклона поверхности [18]. Поверхность можно считать супергидрофобной, когда помимо угла смачивания выше 150° угол скольжения или гистерезис краевого угла равен меньше 10°. Такое состояние принято считать моделью Бэкстера-Касси (или Касси-Бэкстера, иногда называют просто моделью Касси) (Рисунок 1.1 в), в которой между твёрдыми выступами поверхности и каплей воды находятся так называемые микроскопические воздушные карманы [19].

Существуют поверхности, которые находятся в промежуточном положении между гладкими и шероховатовыми, отличающиеся высокой адгезией капель к поверхности, при этом краевой угол смачивания лежит в диапазоне от 100 до 150°, и углы скольжения более 10°. Несмотря на адгезию капель, такие материалы можно назвать гидрофобными, и они соответствуют модели Венцеля (Рисунок 1.1 б) [12, 20, 21].

Если говорить про объемные взаимодействия текстильных материалов с водой, то необходимо рассмотреть такие гигроскопические свойства, как влажность, водопоглощение и капиллярная впитываемость (капиллярность). Влажность текстильных материалов - это свойство текстильного материала, показывающее количество влаги, которое осталось в сухом материале после водного воздействия. Единица измерения влажности - проценты. Измерение влажности текстильных материалов обычно проводят методом взвешивания по ГОСТ 3816-81.

Водопоглощение - это свойство текстильных материалов, показывающее способность материалов впитывать и удерживать влагу в имеющихся капиллярах и порах. Также, как и влажность, водопоглощение измеряется в процентах и оценивается путем взвешивания образцов до и после определенного взаимодействия с водой по ГОСТ 3816-81.

Капиллярная впитываемость или, другими словами,

капиллярность - свойство текстильных материалов, которое описывает высоту столба жидкости, которая поднялась по капиллярам в материале при опускании

одного из его концов в жидкость. Измеряется в единицах длины, то есть в миллиметрах. Измерение проводят по ГОСТ 29104.11-91.

В имеющихся работах редко проводят исследования различных гигроскопических параметров при получении гидрофобных поверхностей [21-23], чаще всего исследователи отдают предпочтение оценке полученной гидрофобности путем измерения краевого угла смачивания поверхности [24-26].

В настоящее время имеется достаточно доказательств того, что смачивание контролируется взаимодействиями вблизи линии контакта, где встречаются жидкость и твердое тело [18]. Как упоминалось ранее, для получения текстильных материалов с устойчивой гидрофобностью необходимо значительно понизить их поверхностную энергию. Очень важно при этом не перекрывать микропоры текстильного материала, то есть сохранять воздухопроницаемость. Следует отметить, что обработка текстильных материалов гидрофобными восками или пастами чаще всего приводит к ухудшению воздухопроницаемости, поэтому для модификации натуральных текстильных материалов используют жидкостные методы обработки поверхности [19].

Наибольшее практическое применение в качестве гидрофобизаторов находят следующие реагенты, которые отличаются по химической природе и типу радикалов, отвечающих за прививку новых функциональных групп и образование на обрабатываемом материале сплошного покрытия [27]:

1. Эмульсии парафинов и восков с солями алюминия или циркония, четвертичные аммониевые соединения, производные высших жирных кислот, соединения хрома с высшими жирными кислотами, производные меламина или этиленмочевины, содержащие остатки высших жирных кислот.

2. Кремнийорганические гидрофобизаторы.

3. Полимеры на основе фторированных углеводородов.

4. Компоненты на основе лецитина.

5. Амины [28-31].

В текстильных изделиях хлопковое волокно является очень абсорбирующим из-за большого количества полярных гидроксильных групп, присутствующих в его

полимерах [32]. Гидрофильность целлюлозных структур можно уменьшить путём обработки поверхности химическими реагентами на основе алюминия, фтора или, например, кремния, которые могут образовывать функциональные поверхности из-за их низкой поверхностной энергии [33,34].

Гидрофобную поверхность на текстильных материалах получают не только путем образования покрытий и прививки функциональных групп, но и созданием определенной шероховатости, а также создание микро- и наноструктур на поверхности [35, 36]. Создать шероховатую поверхность можно путем осаждения частиц или травления поверхности [37,38]. Стоит отметить, что травление поверхности может быть химическим и физическим. Реализовать химическое травление можно жидкостными и плазменными (плазмохимическими) методами, а физическое травление осуществляется плазменным и лазерным травлением поверхности [39]. Создание микро- и наноструктур реализовывают методом литографии [30,34].

Осаждение покрытий, прививка функциональных групп и создание шероховатовой поверхности можно реализовать как жидкостными методами, так и плазменными. Часто для достижения гидрофобных поверхностей используют одновременно несколько способов, которые реализуют совмещением методов жидкостной и плазменной обработок [40].

Также стоит отметить, что существует такая категория тканей как мембранные ткани. Они отличаются высокой гидрофобностью за счет того, что имеют в своем составе гидрофобную компоненту. Создаются они по типу «сэндвича», то есть имеют несколько слоев, склеенных между собой специальным клеем. В основном, эти слои представляют собой следующее: защитный слой из трикотажа или сетки, затем слой дышащей мембраны и завершающий - наружный слой. Слой дышащей мембраны как раз таки обеспечивает водоотталкивающие свойства. Процесс создания мембранных тканей сложный и дорогостоящий, поэтому и итоговая стоимость таких тканей высока в сравнении с тканями, не имеющими такой сложной структуры [41]. Таким образом, можно сказать, что получение гидрофобных поверхностей текстильных материалов без создания

мембраны, а именно, осаждение гидрофобизирующих покрытий является перспективным для исследования и использования, так как является более простым и дешевым методом за счет использования наименьшего количества специализированного оборудования и необходимых операций при проведении процесса.

1.2. Жидкостные методы получения гидрофобных поверхностей на

текстильных материалах

Жидкостные методы обработки поверхности текстильных материалов применимы в тех областях, где обычных физических методов недостаточно, или они не подходят для достижения свойств, обеспечивающих их практическое применение в различных областях техники. Жидкостные методы обработки поверхности, в основном, включают этапы, при которых текстильные материалы окунают, покрывают или опрыскивают химическим веществом для улучшения его поверхностных свойств, а также для удаления с поверхности частиц мусора и микробов для создания стерильной среды.

Жидкостные, как и любые, методы получения гидрофобных поверхностей на текстильных материалах можно разделить следующим образом:

1. Осаждение гидрофобных покрытий.

2. Изменение рельефа поверхности (травление поверхности, осаждение

отдельных частиц).

Так или иначе жидкостные методы получения гидрофобных покрытий на текстильных материалах - это по сути метод погружения, который в зависимости от задачи проведения эксперимента, может включать в себя различные дополнительные операции (термическая обработка, сушка, промывка и т. д.). В жидкостной химической обработке текстильных материалов обычно в качестве гидрофобизирующих агентов используют фторуглероды с последующей

термостабилизацией [42]. В качестве интересной альтернативы фторуглеродам в последнее время все чаще обсуждаются отделки на силиконовой основе. Элементоорганические полимеры, нанесенные на поверхность материала таким методом, сочетают в себе свойства керамики и синтетических полимеров, этим создают огромный потенциал для модификации поверхности при низких технических затратах и умеренных температурах [43]. Также известны методы получения супергидрофобной поверхности путём осаждения плёнок наностолбов для создания шероховатой поверхности (модель Касси-Бэкстера), как, например в статье [44]. Нанокристаллы ZnO осаждали на поверхности методом погружения. Образцы хлопка погружали в раствор нанокристаллов ZnO, затем образцы зажимались в гладильном прессе, а после чего проводили процесс отверждения в заранее разогретой до 170 °С печи. Этот процесс повторяли трижды для получения плотной плёнки зародышей кристаллов. Таким образом максимально достигаемый краевой угол смачивания в данном исследовании составлял более 160°.

Осаждение гидрофобных покрытий жидкостными методами

Одним из самых распространённых жидкостных методов получения гидрофобных покрытий на текстильных материалах является золь-гель метод. В статьях [24-26,45-47] были получены гидрофобные покрытия на основе диоксида кремния на х/б тканях нанесением золь-гель методом. В работе [45] покрытия представляли собой наноплёнки диоксида кремния, полученные путём согидролиза и поликонденсации гексадецилтриметоксисилана, тетраэтилортосиликата (ТЭОС), а также 3-глицидоксипропилтриметоксисилана. Необработанные образцы обладали гидрофильными свойствами, а после обработки угол смачивания составил 140°. Zhengxiong Li с соавторами [24] успешно создали супергидрофобную поверхность с углом смачивания 151,2° на х/б тканях, используя недорогое сырьё - жидкое стекло. В работе [26] изучили образование супергидрофобных поверхностей на х/б и гидрофобных поверхностей на полиэфирных тканях с использованием золя кремниевой кислоты, образующегося в результате гидролиза и последующей конденсации тетраэтоксисилана в щелочных условиях с последующей гидрофобизацией с использованием

гидролизованного гексадецилтриметоксисилана. Обработанные таким образом текстильные материалы показали отличные водоотталкивающие свойства с углом контакта с водой до 155° для хлопка и 143° для полиэстера. В исследовании [47] создали текстиль, обладающий гидрофобными свойствами. Составы на основе золь-геля модифицировались одновременно гидрофильными и гидрофобными компонентами. Гидрофобные компоненты представляли собой, например, алкоксисиланы, модифицированные алкильными цепями, в то время как гидрофильные компоненты представляют собой алкоксисиланы с аминогруппами. Максимальный полученный угол смачивания на текстильных материалах составил 151°.

В работе [25] изучали обработку текстильных материалов с целью получения гидрофобной поверхности с использованием помимо золя БЮ2 еще и дополнительных агентов. В качестве дополнительного реагента использовался перфтороктилированный четвертичный аммонийсилановый связующий агент. Наночастицы диоксида кремния в покрытии сделали поверхность ткани более шероховатой, а связующий агент на основе перфтороктилированного четвертичного аммонийсиланового агента на верхнем слое поверхности снизили свободную энергию поверхности. Текстиль с таким покрытием показал отличные водоотталкивающие свойства, а угол контакта с водой увеличился со 133° на х/б тканях, обработанных чистым связующим агентом без предварительной обработки силикагелем, до 145°. Угол смачивания на хлопчатобумажных тканях выше 1 30° был получен в работе [46]. Авторами были разработаны супергидрофобные х/б ткани путем комбинированного применения наночастиц диоксида кремния, полученных золь-гель методом, и экономичного водооталкивающего агента, состав которого не сообщается.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ендиярова Екатерина Вячеславовна, 2025 год

Список литературы

1. Eslami E., Jafari R., Momen G. A review of plasma-based superhydrophobic textiles: theoretical definitions, fabrication, and recent developments // Journal of Coatings Technology and Research. 2021. Т. 18, № 6 - С. 1635-1658.

2. Lauterbach C., Jung S. Integrated microelectronics for smart textiles // Ambient Intelligence. 2005 - С. 31-47..

3. Alagirusamy R., Das A. Technical textile yarns // Technical Textile Yarns. 2010 - 370 с.

4. Horrocks A.R., Anand S.C. Handbook of Technical Textiles: Second Edition // Handbook of Technical Textiles: Second Edition. 2015. Т. 1.- 558 с.

5. Asadi Miankafshe M., Bashir T., Persson N.K. The role and importance of surface modification of polyester fabrics by chitosan and hexadecylpyridinium chloride for the electrical and electro-thermal performance of graphene-modified smart textiles // New Journal of Chemistry. 2019. Т. 43, № 17. - С. 6643-6658

6. Shi J. et al. Smart Textile-Integrated Microelectronic Systems for Wearable Applications // Advanced Materials. 2020. Т. 32, № 5. - С. 1901958.

7. Shah M.A. et al. Applications of nanotechnology in smart textile industry: A critical review // Journal of Advanced Research. 2022 - С. 55-75.

8. Lawrence C.A. High performance textiles for geotechnical engineering: Geotextiles and related materials // High Performance Textiles and Their Applications. Woodhead Publishing Limited, 2014. С 256-350.

9. Борисов Д.В., Тошходжаев С.Н. Х.Г.И. ВЛИЯНИЕ СОВМЕЩЕННОЙ ОТДЕЛКИ НА ФИЗИЧЕСКИЕ, ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ И ГИГРОСКОПИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЕХНИЧЕСКИХ СУКОН // Экспериментальные и теоретические исследования в современной науке: проблемы, пути решения. 2018. С. 275-277.

10. Grishanov S. Structure and properties of textile materials // Handbook of Textile and Industrial Dyeing: Principles, Processes and Types of Dyes. 2011. Т. 1. - С. 28-63.

11. Ahmad D. et al. Hydrophilic and hydrophobic materials and their applications // Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization and Environmental Effects. Taylor & Francis, 2018. Т. 40, № 22. С. 2686-2725.

12. Dimitrakellis P., Gogolides E. Hydrophobic and superhydrophobic surfaces fabricated using atmospheric pressure cold plasma technology: A review // Advances in Colloid and Interface Science. 2018. T. 254. - C. 1-21.

13. Naebe M., Haque A.N.M.A., Haji A. The Effect of Plasma Treatment on Dyeing of Natural Fibers // Innovative and Emerging Technologies for Textile Dyeing and Finishing. 2021. - C. 191-212.

14. Ghasemi S. et al. Effect of wettability and surface free energy of collection substrates on the structure and morphology of dry-spun cellulose nanofibril filaments // Cellulose. 2018. T. 25, № 11. - C. 6305-6317.

15. Eral H.B., 'T Mannetje D.J.C.M., Oh J.M. Contact angle hysteresis: A review of fundamentals and applications // Colloid and Polymer Science. 2013. T. 291, № 2. - C. 247-260.

16. Extrand C.W. Origins of Wetting // Langmuir. 2016. T. 32, № 31. - C. 76977706.

17. Jeevahan J. et al. Superhydrophobic surfaces: a review on fundamentals, applications, and challenges // Journal of Coatings Technology and Research. 2018. T. 15, № 2. - C. 231-250.

18. Wang S. et al. Bioinspired surfaces with superwettability: New insight on theory, design, and applications // Chemical Reviews. 2015. T. 115, № 16. -C. 8230-8293.

19. Melki S., Biguenet F., Dupuis D. Hydrophobic properties of textile materials: robustness of hydrophobicity // Journal of the Textile Institute. 2019. T. 110, № 8. - C. 1221-1228.

20. Wenzel R.N. Resistance of solid surfaces to wetting by water // Ind Eng Chem. 1936. T. 28, № 8. - C. 988-994.

21. Belhaj Khalifa I., Ladhari N. Hydrophobic behavior of cotton fabric activated with air atmospheric-pressure plasma // Journal of the Textile Institute. 2020. T. 111, № 8. - C. 1191-1197.

22. Opwis K., Gutmann J. s. Surface modification of textile materials with hydrophobins // Textile Research Journal. 2011. T. 81, № 15. - C. 1594-1602.

23. Borisova A., Reihmane S. Hydrophobic treatment of blended fabric's surface // Medziagotyra. 2013. T. 19, № 2. - C. 169-173.

24. Li Z., Xing Y., Dai J. Superhydrophobic surfaces prepared from water glass and non-fluorinated alkylsilane on cotton substrates // Appl Surf Sci. 2008. T. 254, № 7. - C. 2131-2135.

25. Yu M. et al. Superhydrophobic cotton fabric coating based on a complex layer of silica nanoparticles and perfluorooctylated quaternary ammonium silane coupling agent // Appl Surf Sci. 2007. Т. 253, № 7 - С. 3669-3673.

26. Gao Q. et al. Formation of highly hydrophobic surfaces on cotton and polyester fabrics using silica sol nanoparticles and nonfluorinated alkylsilane // Ind Eng Chem Res. 2009. Т. 48, № 22 - С. 9797-9803.

27. Лифтуллина Г.Г. Гидрофобизирующие эмульсии в текстильной и легкой промышленности. 2019. Т. 4, № 1. С. 1-9.

28. Mahotkina L.YU., Halilova A.A. Development of hydrophobic textile materials for the production of working clothes using organosilicon compounds. 2020. С. 131-135.

29. Cortese B. et al. A brief review of surface-functionalized cotton fabrics // Surface Innovations. 2013. Т. 1, № 3. - С. 140-156.

30. Coulson S.R. et al. Super-repellent composite fluoropolymer surfaces // Journal of Physical Chemistry B. 2000. Т. 104, № 37 - С. 8836-8840.

31. Hoefnagels H.F. et al. Biomimetic superhydrophobic and highly oleophobic cotton textiles // Langmuir. 2007. Т. 23, № 26 С. 13158-13163.

32. Hsieh Y.L. Chemical structure and properties of cotton // Cotton: Science and Technology. 2006 - С. 3-34.

33. Makowski T. Hydrophobization of cotton fabric with silanes with different substituents // Cellulose. 2020. Т. 27, № 1. - С. 1-9.

34. Lin H. et al. Highly hydrophobic cotton fabrics modified by poly(methylhydrogen)siloxane and fluorinated olefin: Characterization and applications // Polymers (Basel). 2020. Т. 12, № 4. - С. 833.

35. Mehrizi M.K., Shahi Z. A Review on Hydrophobicity and Fabricating Hydrophobic Surfaces on the Textiles // Sustainable Practices in the Textile Industry. 2021. - С. 149-165.

36. Kundu D. et al. Plasma enhanced Chemical Vapour deposited amorphous carbon coating for hydrophobicity enhancement in commercial cotton fabrics // Physica E Low Dimens Syst Nanostruct. 2019. Т. 114. - С. 967-985.

37. Wang T., Hu X., Dong S. A general route to transform normal hydrophilic cloths into superhydrophobic surfaces // Chemical Communications. 2007. № 18. - С. 1849-1851.

38. Li S. et al. Facile transformation of hydrophilic cellulose into superhydrophobic cellulose // Chemical Communications. 2007. № 46. - С. 4857-4859.

39. Mullangi D. et al. Super-hydrophobic covalent organic frameworks for chemical resistant coatings and hydrophobic paper and textile composites // J Mater Chem A Mater. 2017. Т. 5, № 18. - С. 8376-8384.

40. Morent R. et al. Non-thermal plasma treatment of textiles // Surf Coat Technol. 2008. Т. 202, № 14. - С. 3427-3449.

41. Абдуллин, И.Ш., Ибрагимов, Р.Г., Зайцева, О.В, Вишневский, В.В, Осипов Н.В. Современные ткани с мембранным покрытием // Вестник Казанского технологического университета. 2014. С. 37-41.

42. Bahners T. et al. Recent approaches to highly hydrophobic textile surfaces // J Adhes Sci Technol. 2008. Т. 22, № 3-4. - С. 285-309.

43. Bahners T. et al. Recent approaches to highly hydrophobic textile surfaces // Superhydrophobic Surfaces. 2009 № 2. - С. 418-422.

44. Xu B., Cai Z. Fabrication of a superhydrophobic ZnO nanorod array film on cotton fabrics via a wet chemical route and hydrophobic modification // Appl Surf Sci. 2008. Т. 254, № 18 - С. 5899-5904.

45. Daoud W.A., Xin J.H., Tao X. Superhydrophobic silica nanocomposite coating by a low-temperature process // Journal of the American Ceramic Society. 2004. Т. 87, № 9. - С. 1782-1784.

46. Bae G.Y. et al. Superhydrophobicity of cotton fabrics treated with silica nanoparticles and water-repellent agent // J Colloid Interface Sci. 2009. Т. 337, № 1. - С. 170-175.

47. Textor T., Mahltig B. A sol-gel based surface treatment for preparation of water repellent antistatic textiles // Appl Surf Sci. 2010. Т. 256, № 6. - С. 16681674.

48. Duan W. et al. Fabrication of superhydrophobic cotton fabrics with UV protection based on CeO2 particles // Ind Eng Chem Res. 2011. Т. 50, № 8. -С. 4441-4445.

49. Xu L. et al. Fabrication of superhydrophobic cotton fabrics by silica hydrosol and hydrophobization // Appl Surf Sci. 2011. Т. 257, № 13. - С. 5491-5498.

50. Liang J. et al. Transformation of hydrophilic cotton fabrics into superhydrophobic surfaces for oil/water separation // Journal of the Textile Institute. 2013. Т. 104, № 3. - С. 305-311

51. Xue C.H. et al. Preparation of superhydrophobic surfaces on cotton textiles // Sci Technol Adv Mater. 2008. Т. 9, № 3. - С 1-7.

52. Yang M. et al. Fabrication of superhydrophobic cotton fabric with fluorinated TiO2 sol by a green and one-step sol-gel process // Carbohydr Polym. 2018. Т. 197. - С. 75-82. - С. 75-82.

53. Xu L. et al. Superhydrophobic cotton fabrics prepared by one-step water-based sol-gel coating // Journal of the Textile Institute. 2012. Т. 103, № 3. - С. 311319.

54. Oguz Dogan, Remzi Dag. Application of Nano Coating (SiO2) on Textile Products // J Chem Chem Eng. 2017. Т. 11, № 2. - С. 82-85.

55. Mahltig B. Hydrophobic and oleophobic finishes for textiles // Functional Finishes for Textiles: Improving Comfort, Performance and Protection. 2015. - С. 387-428.

56. Forsman N. et al. Layer-by-layer assembled hydrophobic coatings for cellulose nanofibril films and textiles, made of polylysine and natural wax particles // Carbohydr Polym. 2017. Т. 173. - С. 392-402.

57. Szymanska A. et al. Thiol-ene chemistry as an effective tool for hydrophobization of cotton fabrics // Cellulose. 2022. Т. 29, № 2. - С. 1-17.

58. Anjum A.S. et al. Self-assembled nanomanipulation of silica nanoparticles enable mechanochemically robust super hydrophobic and oleophilic textile // J Colloid Interface Sci. 2020. Т. 563. - С. 62-73.

59. Rahman M.A., Yun C., Park C.H. Development of a superhydrophobic cellulose fabric via enzyme treatment and surface hydrophobization // Textile Research Journal. 2021. Т. 91, № 1-2. - С. 40-50.

60. Fang C. et al. Facile preparation of hydrophobic aluminum oxide film via solgel method // Front Chem. 2018. Т. 6, № JUL. - С. 308.

61. Е Г. Огнезащитная обработка текстильных материлов. Перспективы применения золь-гель технологии // Пожарная и аварийная безопасность. Сетевое издание. 2021. Т. 1, № 20. - С. 12-21.

62. McCoustra M.R.S., Mather R.R. Plasma modification of textiles: understanding the mechanisms inTved // Textile Progress. 2018. Т. 50, № 4. -С. 185-229.

63. Zille A. Plasma technology in fashion and textiles // Sustainable Technologies for Fashion and Textiles. 2019. - C. 117-142.

64. Vohrer U., Müller M., Oehr C. Glow-discharge treatment for the modification of textiles // Surf Coat Technol. 1998. T. 98, № 1-3. - C. 1128-1131.

65. Gaiolas C. et al. Cold plasma-assisted paper recycling // Ind Crops Prod. 2013. T. 43, № 1. - C. 114-118.

66. Learn G.D. et al. Nonthermal plasma treatment of polymers modulates biological fouling but can cause material embrittlement // J Mech Behav Biomed Mater. 2021. T. 113. - C. 104126.

67. Levchenko I. et al. Plasma and polymers: Recent progress and trends // Molecules. 2021. T. 26, № 13. - C. 4091.

68. Bormashenko E. et al. Investigation of the impact of cold plasma treatment on the chemical composition and wettability of medical grade polyvinylchloride // Applied Sciences (Switzerland). 2021. T. 11, № 1. - C. 300.

69. Ricciardi M.R. et al. Effect of plasma treatment on the impact behavior of epoxy/basalt fiber-reinforced composites: A preliminary study // Polymers (Basel). 2021. T. 13, № 8. - C. 1293.

70. Enciso B. et al. Influence of Low Pressure Plasma Treatment on the Durability of Thermoplastic Composites LDPE-flax/coconut under Thermal and Humidity Conditions // Fibers and Polymers. 2018. T. 19, № 6. - C. 13271334.

71. Irfan M. et al. Antibacterial, highly hydrophobic and semi transparent Ag/plasma polymer nanocomposite coating on cotton fabric obtained by plasma based co-deposition // Cellulose. 2019. T. 26, № 16. - C. 8877-8894.

72. Li C.Y., Liao Y.C. Adhesive Stretchable Printed Conductive Thin Film Patterns on PDMS Surface with an Atmospheric Plasma Treatment // ACS Appl Mater Interfaces. 2016. T. 8, № 18. - C. 11868-11874.

73. Wang M. et al. Cold atmospheric plasma (CAP) surface nanomodified 3D printed polylactic acid (PLA) scaffolds for bone regeneration // Acta Biomater. 2016. T. 46. - C. 256-265.

74. Baniya H.B., Guragain R.P., Subedi D.P. Cold atmospheric pressure plasma technology for modifying polymers to enhance adhesion: A critical review // Reviews of Adhesion and Adhesives. 2021. T. 9, № 2. - C. 841-879.

75. Sasmazel H.T., Alazzawi M., Alsahib N.K.A. Atmospheric pressure plasma surface treatment of polymers and influence on cell cultivation // Molecules. 2021. T. 26, № 6. - C. 1665.

76. Pandit P., Samanta K.K., Teli M.D. Optimization of Atmospheric Plasma Treatment Parameters for Hydrophobic Finishing of Silk Using Box Behnken Design // Journal of Natural Fibers. 2022. T. 19, № 2. - С. 463-474.

77. Sohbatzadeh F. et al. Roll-to-roll treatment of silk thread by a compact, singlestep cold atmospheric plasma: hydrophobicity and mechanical properties // Appl Phys A Mater Sci Process. 2020. T. 126, № 7. - С. 1-13.

78. Yang J. et al. Superhydrophobic cotton nonwoven fabrics through atmospheric plasma treatment for applications in self-cleaning and oil-water separation // Cellulose. 2019. T. 26, № 12. - С. 7507-7522.

79. Orazbayev S. et al. Obtaining hydrophobic surfaces in atmospheric pressure plasma // Materials Today: Proceedings. 2020. T. 20. - С. 335-341.

80. Peran J., Ercegovic Razic S. Application of atmospheric pressure plasma technology for textile surface modification // Textile Research Journal. 2020. T. 90, № 9-10. - С. 1174-1197.

81. Vrsaljko D. et al. Designing Hydrophobicity of the PLA Polymer Blend Surfaces by ICP Etching // Plasma Processes and Polymers. 2016. T. 13, № 9. - С. 869-878.

82. Cireli A., Kutlu B., Mutlu M. Surface modification of polyester and polyamide fabrics by low frequency plasma polymerization of acrylic acid // J Appl Polym Sci. 2007. T. 104, № 4. - С. 2318-2322.

83. Применение плазменной модификации для повышения смачиваваемости арамидных волокон // Вестник Казанского технологического университета. 2013. T. 16, № 5. - С. 44-47.

84. Kumar Singh M. Textiles Functionalization - A Review of Materials, Processes, and Assessment // Textiles for Functional Applications [Working Title]. 2021. - 290 с.

85. Zille A., Oliveira F.R., Souto P.A.P. Plasma treatment in textile industry // Plasma Processes and Polymers. 2015. T. 12, № 2. - С. 98-131.

86. Jelil R.A. A review of low-temperature plasma treatment of textile materials // Journal of Materials Science. 2015. T. 50, № 18. - С. 5913-5943.

87. Hubert J. et al. Plasma polymerization of C4Cl6 and C 2H2Cl4 at atmospheric pressure // Polymer (Guildf). 2013. T. 54, № 16. - С. 4085-4092.

88. Panda P.K., Jassal M., Agrawal A.K. Influence of Precursor Functionality on In Situ Reaction Dynamics in Atmospheric Pressure Plasma // Plasma Chemistry and Plasma Processing. 2015. T. 35, № 4. - С. 677-695.

89. Quade A. et al. Formation of PTFE-like films in CF4 microwave plasmas // Thin Solid Films. 2010. T. 518, № 17. - C. 4835-4839.

90. Satyaprasad A. et al. Deposition of thick and adherent Teflon-like coating on industrial scale stainless steel shell using pulsed dc and RF PECVD // Appl Surf Sci. 2010. T. 256, № 13. - C. 4334-4338.

91. Satulu V. et al. Composite polyethylene terephthalate track membranes with thin teflon-like layers: Preparation and surface properties // Appl Surf Sci. 2019. T. 476. - C. 452-459.

92. Dimitrakellis P. et al. Superhydrophobic Paper by Facile and Fast Atmospheric Pressure Plasma Etching // Plasma Processes and Polymers. 2017. T. 14, № 3. - C. 1600069.

93. Denes F. et al. Synthesis and Characterization of Teflon-Like Macromolecular Structures from Dodecafluorocyclohexane and Octadecafluorodecalin under RF-Cold-Plasma Conditions // J Appl Polym Sci. 1999. T. 71, № 10. - C. 16271639.

94. St'ahel P. et al. Deposition of teflon like coatings in surface barrier discharge // Czechoslovak Journal of Physics. 2004. T. 54, № SUPPL. 3. - C. 866-871.

95. Kloc P. et al. Deposition of teflon-like protective layers in surface discharge at atmospheric pressure // Czechoslovak Journal of Physics. 2006. T. 56, № SUPPL. 2. - C. B1345-B1350.

96. Wang J. et al. Multifunctional Textiles Enabled by Simultaneous Interaction with Infrared and Microwave Electromagnetic Waves // Adv Mater Interfaces. 2022. T. 9, № 12. P. 2102322. C. 2102322.

97. Samanta K.K. et al. Hydrophobic functionalization of cellulosic substrate by tetrafluoroethane dielectric barrier discharge plasma at atmospheric pressure // Carbohydr Polym. 2021. T. 253. - C. 117272.

98. Paosawatyanyong B., Kamlangkla K., Hodak S.K. Hydrophobic and hydrophilic surface nano-modification of PET fabric by plasma process // Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2010. T. 10, № 11. - C. 70507054.

99. Kamlangkla K. et al. Mechanical strength and hydrophobicity of cotton fabric after SF 6 plasma treatment // Appl Surf Sci. 2010. T. 256, № 20. - C. 58885897.

100. Hodak S.K. et al. Enhancement of the hydrophobicity of silk fabrics by SF6 plasma // Appl Surf Sci. 2008. T. 254, № 15. - C. 4744-4749.

101. Thongphud A. et al. Improvement of hydrophobic properties of the electrospun PVA fabrics by SF6 plasma treatment // Advanced Materials Research. 2008. T. 55-57. - С. 625-628.

102. Suanpoot P. et al. Surface analysis of hydrophobicity of Thai silk treated by SF6 plasma // Surf Coat Technol. 2008. T. 202, № 22-23. - С. 5543-5549.

103. Xu L. et al. The effect of plasma electron temperature on the surface properties of super-hydrophobic cotton fabrics // Coatings. 2020. T. 10, № 2. - С. 160.

104. Xu L. et al. Fabrication of fluorine-free, comfortable and wearable superhydrophobic fabrics via capacitance coupled plasma with methyl side-chain lauryl methacrylate coatings // Prog Org Coat. 2020. T. 146. - С. 105727

105. Lei J., Shi M., Zhang J. Surface graft copolymerization of hydrogen silicone fluid onto fabric through corona discharge and water repellency of grafted fabric // Eur Polym J. 2000. T. 36, № 6. - С. 1277-1281.

106. Hegemann D. Stain repellent finishing on fabrics // Adv Eng Mater. 2005. T. 7, № 5. - С. 401-404.

107. Stephanie F. et al. Design of experiments via taguchi methods: orthogonal arrays - ControlsWiki // The michigan chemical process dynamics and controls open text book. 2006. С. 1-11.

108. Marmur A. et al. Contact angles and wettability: Towards common and accurate terminology // Surf Innov. 2017. T. 5, № 1. - С. 3-8.

109. Moulder J.F. et al. Handbook of X-ray photoelectron spectroscopy: a reference book of standard spectra for identification and interpretation of XPS data // Surface and Interface Analysis. 1992. - 261 с.

110. Лебедев М.С. et al. АСПЕКга ПРИМЕНЕНИЯ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕ^РОСКОПИИ АЛЮМОСИЛИКАШЫХ СЫРЬЕВЫХ КОМПОНЕНТОВ В СТРООТЕЛЬНОМ МАTЕРИАЛОВЕДЕНИИ /Технические науки-от теории к практике. - 2013. - №. 24. - С. 94-105.

111. Майоров Д.В., Копкова Е.К. Tвердофазный синтез слоистых двойных гидроксидов магния и алюминия и их физико-химические свойства. ФИЦ КНЦ РАН, 2024 - 94 с.

112. Алиханян А.С. et al. Разложение оксинитридных соединений алюминия в воздушно-паровой среде при 950 C // Неорганические материалы. 2014. T. 50, № 8. - С. 848-848.

113. Бугав H.fr et al. Физические методы исследования: Колебательная спектроскопия. 2008 - 47 с.

114. Kolesnikov I.M., Kolesnikov S.I., Kil'yanov M.Y. Alkylation of benzene with propylene in the presence of organometallic siloxane // Chemistry and Technology of Fuels and Oils. 2005. Т. 41, № 3. - С. 221-224.

115. Zhong J., Lin S., Yu J. Li+ adsorption performance and mechanism using lithium/aluminum layered double hydroxides in low grade brines // Desalination. 2021. Т. 505. - С. 114983.

116. Zhang Z. et al. Synthesis and characterization of high purity Al(OH) 3 nanoparticles thorough aqueous precipitation method.// Available at SSRN 4292876.

117. Liu C. et al. Dechlorinating transformation of propachlor through nucleophilic substitution by dithionite on the surface of alumina // J Soils Sediments. 2012. Т. 12, № 5. - С. 724-733.

118. Atrak K., Ramazani A., Taghavi Fardood S. Green synthesis of amorphous and gamma aluminum oxide nanoparticles by tragacanth gel and comparison of their photocatalytic activity for the degradation of organic dyes // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2018. Т. 29, № 10. - С. 83478353.

119. Лященко А.К. et al. Окружение иона Al 3+ и процесс пересольватации в водно-карбамидных растворах хлорида алюминия // Журнал неорганической химии. 2019. Т. 64, № 7. - С. 762-768.

120. Бадмаев С.Д. et al. Исследование взаимодействия паров воды с поверхностью y-Al 2 O 3 методом ИК-спектроскопии // Журнал физической химии. 2019. Т. 93, № 6. - С. 908-912.

121. Thygesen A. et al. On the determination of crystallinity and cellulose content in plant fibres // Cellulose. 2005. Т. 12, № 6. - С. 563-576.

122. Spitz L. Soap Manufacturing Technology: Second Edition // Soap Manufacturing Technology: Second Edition. 2016. - 300 с.

123. John L.M., McBain J.W. The hydrolysis of soap solutions. II. The solubilities of higher fatty acids // J Am Oil Chem Soc. 1948. Т. 25, № 2. - С. 40- 41.

124. Wyman C. et al. Hydrolysis of Cellulose and Hemicellulose // Polysaccharides. 2004. - С. 1023-1062.

125. Wei D.W. et al. Superhydrophobic modification of cellulose and cotton textiles: Methodologies and applications // Journal of Bioresources and Bioproducts. 2020. Т. 5, № 1. - С. 1-15.

126. Wang Y. et al. Surface characterization of the chitosan membrane after oxygen plasma treatment and its aging effect // Biomedical Materials. 2009. Т. 4, № 3. - С. 035003.

127. Liu S. et al. Argon Plasma Treatment of Fluorine-Free Silane Coatings: A Facile, Environment-Friendly Method to Prepare Durable, Superhydrophobic Fabrics // Adv Mater Interfaces. 2017. Т. 4, № 11. - С. 1700027.

128. Марущак Ю. et al. Зависимость физико-механических свойств экокож от условий формирования полимерного покрытия // Вестник Витебского государственного технологического университета. 2023. Т. 1, № 44. С. 102-112.

129. Lai Y. et al. Plasma enhanced fluorine-free superhydrophobic polyester (PET) fabric with ultra-robust antibacterial and antibacterial adhesion properties // Coatings. 2021. Т. 11, № 1. - С. 293.

130. Ramamoorthy A., El-Shafei A., Hauser P. Plasma induced graft polymerization of c6 fluorocarbons on cotton fabrics for sustainable finishing applications // Plasma Processes and Polymers. 2013. Т. 10, № 5. - С. 430443.

131. Vasiljevic J. et al. The surface modification of cellulose fibres to create superhydrophobic, oleophobic and self-cleaning properties // Cellulose. 2013. Т. 20, № 1. - С. 277-289.

132. Yang J. et al. Fabrication of durably superhydrophobic cotton fabrics by atmospheric pressure plasma treatment with a siloxane precursor // Polymers (Basel). 2018. Т. 10, № 4. - С. 460.

133. Chabert P., Braithwaite N. Physics of radio-frequency plasmas // Physics of Radio-Frequency Plasmas. 2011. Т. 9780521763004. - 385 с.

134. Chen F.F., Chang J.P. Lecture Notes on Principles of Plasma Processing // Lecture Notes on Principles of Plasma Processing. 2003. - 208 с.

135. Ворожцов И.Б. Электрические свойства плавленного кварца. 1958. С. 314-324.

136. Lieberman M.A., Lichtenberg A.J. Principles of Plasma Discharges and Materials Processing: Second Edition // Principles of Plasma Discharges and Materials Processing: Second Edition. 2005. - С. 899-901.

137. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 83rd Edition Edited by David R. Lide (National Institute of Standards and Technology). CRC Press: Boca Raton. 2002. + 2664 pp. $139.95. ISBN 0-8493-0483-0. // J Am Chem Soc. 2002. Т. 124, № 47. - 2661 с.

138. Faculty T.A., Vaswani S., Fulfillment I.P. Surface-modification-of-paper-and-cellulose-using-PECVD-employing-fluorocarbon-precursors. 2005. № January. - 289 с.

139. Осипов А.А. Разработка технологии скоростного глубокого плазмохимического травления монокристаллического кварца, карбида кремния и ниобата лития при малой мощности. 2018.

140. Emami-Meibodi Z., Tavakol H., Eskandari K. MP2, DFT, and IQA study of substituent effect on the structure, stability, and bonding properties of CX2 singlet and triplet carbenes and related carbenoids // Research on Chemical Intermediates. 2023. Т. 49, № 7. - С. 1-21.

141. Andersen M.P.S. et al. CF3CH(ONO)CF3: Synthesis, IR spectrum, and use as OH radical source for kinetic and mechanistic studies // Int J Chem Kinet. 2003. Т. 35, № 4. - С. 159-165.

142. Тарасевич Б.Н. Ик Спектры Основных Классов Органических Соединений // Справочные материалы МГУ имени М.В. Ломоносова, химический факультет, кафедра органической химии. Москва, 2012. 55 с.

143. Ефимова А.И. Инфракрасная спектроскопия наноструктрурированных полупроводников и диэлектриков // Специальный физический практикум. 2014. С. 1-41.

144. Тарасевич Б.Н. Ик Спектры Основных Классов Органических Соединений // Справочные материалы МГУ имени М.В. Ломоносова, химический факультет, кафедра органической химии. Москва, 2012. 55 с.

145. Намакшинас А.А., Хорозова О.Д., Сахаров В.В. ИК СПЕКТРОСКОПИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ АМОРФНЫХ НАНОРАЗМЕРНЫХ СЛОЕВ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ ПРИ ТЕРМОДЕСТРУКЦИИ ПОЛИОРГАНОСИЛОКСАНОВ. 2016. № 7. С. 1-3.

146. Andersen M.P.S. et al. CF3CH(ONO)CF3: Synthesis, IR spectrum, and use as OH radical source for kinetic and mechanistic studies // Int J Chem Kinet. 2003. Т. 35, № 4. - С. 159-165.

147. Дехант И. et al. Инфракрасная спектроскопия полимеров / ed. Олейник Э.Ф.; trans. Архангельский В.В. Москва: Издательство "Химия," 1976. Т. 1-472 с.

148. Irfan M. et al. Antibacterial, highly hydrophobic and semi transparent Ag/plasma polymer nanocomposite coating on cotton fabric obtained by plasma based co-deposition // Cellulose. 2019. T. 26, № 16. - С. 8877-8894.

149. Airoudj A., Bally-Le Gall F., Roucoules V. Textile with Durable Janus Wetting Properties Produced by Plasma Polymerization // Journal of Physical Chemistry C. 2016. T. 120, № 51. - С. 29162-29172.

150. Parveen S., Rana S., Goswami P. Developing super-hydrophobic and abrasion-resistant wool fabrics using low-pressure hexafluoroethane plasma treatment // Materials. 2021. T. 14, № 12. - С. 3228.

151. Nguyen-Tri P. et al. Robust Superhydrophobic Cotton Fibers Prepared by Simple Dip-Coating Approach Using Chemical and Plasma-Etching Pretreatments // ACS Omega. American Chemical Society, 2019. T. 4, № 4. С.7829-7837.

152. Климов В.В. et al. Исследование механической и химической стабильности супергидрофобных покрытий на основе реакционноспособных сополимеров глицидилметакрилата и фторалкилметакрилатов // Коллоидный журнал. The Russian Academy of Sciences, 2024. T. 86, № 1. - С. 58-69.

153. Ерзунов К.А., Одинцова О.И., Пророкова Н.П. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ TЕЛОМЕРОВ TЕTРАФTОРЭTИЛЕНА ДЛЯ ПРИДАНИЯ ПОВЫШЕННОЙ ГИДРОФОБНОСШ ВОЛОКНИСТЫМ МАTЕРИАЛАМ НА ОСНОВЕ ПОЛИЭTИЛЕНTЕРЕФTАЛАTА. 2020. С. 272-276.

154. Ellinas K., Tserepi A., Gogolides E. Superhydrophobic fabrics with mechanical durability prepared by a two-step plasma processing method // Coatings. 2018. T. 8, № 10. - С. 351.

155. Xu L. et al. Stable super-hydrophobic and comfort PDMS-coated polyester fabric // E-Polymers. 2021. T. 21, № 1. - С. 654-661.

156. Xu L. et al. The effect of hydroxyl on the superhydrophobicity of dodecyl methacrylate (Lma) coated fabrics through simple dipping-plasma crosslinked method // Coatings. 2020. T. 10, № 12. - С. 1263.

Приложение А (обязательное)

Таблица А.1 - Результаты стойкости гидрофобных покрытий на текстильных материалах

Категория метода Ссылка Материал, на котором получали покрытие Метод получения покрытия Стойкость Метод испытания

Метод жидкостной химии [45] Хлопок Золь-гель метод Угол смачивания уменьшается со 140 до 110° уже после 5-ти циклов стирки. После 30 циклов стирки угол смачивания составлял 100° Стирка

Метод жидкостной химии [48] Хлопок Золь-гель с последующей термической обработкой После непрерывной ультразвуковой обработки в течение 20 минут значения углов смачивания оставались практически неизменными. Испытание на прочность при стирке показало, что краевой угол смачивания остается выше 150° даже после 30 циклов Погружение в ультразвукову ю ванну, содержащую этанол

Категория метода Ссылка на исследо вание Материал, на котором получали покрытие Метод получения покрытия Стойкость Метод испытания

Метод жидкостной химии [57] Хлопок Золь-гель метод со сложным многостадийным синтезом реагентов. Реакция тиол-енового щелчка После пяти циклов стрики угол смачивания даже увеличился незначительно, либо не изменился, затем после 15 циклов уже снизился до первоначально полученного значения Стирка

Метод жидкостной химии [128] Экокожи с покрытием из полиуретана Нанесение полимерного раствора на поверхность шаберным способом Максимальная устойчивость к истиранию - 650 циклов Истирание. Давление на ткань 1МПа, 100 об/мин

Метод жидкостной химии [152] Хлопок Обработка в растворах После 270000 оборотов (600 мин) наблюдается восстановление углов смачивания выше 160° за счет подвижности микроструктуры и перераспределения макромолекул модификатора на поверхности волокон и микроволокон Истирание. Используется вращающаяся чашка Петри с абразивным материалом, 450 об/мин, время испытания 1 -20 мин

Категория метода Ссылка на исследо вание Материал, на котором получали покрытие Метод получения покрытия Стойкость Метод испытания

Плазменный метод [148] Хлопок Плазменное (магнетронное) осаждение (серебряная мишень + полимер) Покрытие показало определенную степень устойчивости к стирке, сохранилась антибактериальная активность при 10 циклах стирки. Покрытие придало поверхности хлопчатобумажной ткани высокую гидрофобность, достигнув угла контакта с водой до 146° Стирка

Плазменный метод [149] Хлопок Плазменная полимеризация Может выдержать не более 10 циклов стирки Стирка

Метод жидкостной химии [153] Полиэфирная ткань Погружение в раствор До истирания угол смачивания 128 градусов, после - 110 градусов Истирание. Параметры не указаны

Категория метода Ссылка на исследо вание Материал, на котором получали покрытие Метод получения покрытия Стойкость Метод испытания

Плазменный метод [154] Полиэстер Двухэтапная плазменная обработка Ткани показали стабильность своих смачивающих свойств даже после того, как их сминали вручную восемь раз. Угол смачивания остается выше 150°, снизился на 10° после сминания пять раз Сминание вручную

Комбинированный метод [129] Полиэстер Жидкостная химия с последующей плазменной обработкой в аргоне После 600 циклов истирания гидрофобный слой частично изнашивается, но все еще остается прикрепленным к поверхности волокна. Угол смачивания после 600 циклов истирания снизилась со 162,7° до 145,9°. После 300 циклов стандартной стирки угол снизился до 150,1° Стирка и истирание (44,8 кПа)

Комбинированный метод [155] Ткань из полиэтилентереф талата Жидкостная химия с последующей плазменной обработкой Угол смачивания 153,2° до 150,6° после 100 циклов стирки. Гидрофобная поверхность сохранилась после 500 циклов истирания Стирка и истирание (давление 44,8 кПа)

Категория метода Ссылка на исследо вание Материал, на котором получали покрытие Метод получения покрытия Стойкость Метод испытания

Комбинированный метод [156] Трикотажные полиэфирные полотна, х/б полотна, термопластичные полиуретановые полотна, полотна из полиамида-6 Жидкостная химия с последующей плазменной обработкой в аргоне Краевой угол уменьшается в среднем на 20 ° после 1000 циклов Истирание (параметры не указаны)

Комбинированный метод [127] Хлопок РБСУБ Образец показал небольшое изменение краевого угла смачивания после 1000 циклов Истирание (метод Мартиндейла) Давление 12 кПа

Плазменный метод [150] Шерсть Обработка в низкотемператур ной плазме Образцы показали устойчивость к истиранию 10000 циклов Истирание (метод Мартиндейла)

Приложение Б (обязательное)

Таблица Б.1 - Результаты эксперимента по методу Тагучи

№ эксперимента № опыта Т, 0С К(Л1СЬ), г/л 1(Л1СЬ), мин Т(т.о.), ос Влажность, % Водопоглощение, % Угол смачивания, о Капиллярная впитываемость, мм

1 40 15 15 70 0,1 17,22 149 0,1

1 2 40 15 15 70 0,1 16,56 150 0,1

3 40 15 15 70 0,1 16,82 149 0,1

1 40 20 20 90 0,9 22,08 147 0,1

2 2 40 20 20 90 0,095 21,23 146 0,1

3 40 20 20 90 0,98 22,12 148 0,1

1 40 25 25 110 14,19 49,96 153 0,1

3 2 40 25 25 110 15,12 46,72 156 0,1

3 40 25 25 110 14,02 50,21 151 0,1

1 40 30 30 130 0,1 26,71 156 0,1

4 2 40 30 30 130 0,1 26,96 156 0,1

3 40 30 30 130 0,1 26,99 156 0,1

№ эксперимента № опыта Т, 0С К(Л1СЬ), г/л 1(Л1СЬ), мин Т(т.о.), ОС Влажность, % Водопоглощение, % Угол смачивания, о Капиллярная впитываемость, мм

1 40 35 35 150 2,59 21,61 154 0,1

5 2 40 35 35 150 2,6 21,75 159 0,1

3 40 35 35 150 2,6 21,9 155 0,1

1 50 15 20 110 0,1 0,55 144 2

6 2 50 15 20 110 0,1 0,57 139 3

3 50 15 20 110 0,1 0,54 144 0

1 50 20 25 130 0,1 32,15 154 0,1

7 2 50 20 25 130 0,1 31,37 157 0,1

3 50 20 25 130 0,1 34,22 152 0,1

1 50 25 30 150 3,1 32,19 148 6

8 2 50 25 30 150 3,2 30,92 153 8

3 50 25 30 150 2,9 33,13 153 3

1 50 30 35 70 0,1 22,87 143 0,1

9 2 50 30 35 70 0,1 21,62 144 0,1

3 50 30 35 70 0,1 24,14 143 0,1

№ эксперимента № опыта Т, ос К(Л1СЬ), г/л 1(Л1СЬ), мин Т(т.о.), ос Влажность, % Водопоглощение, % Угол смачивания, о Капиллярная впитываемость, мм

1 50 35 15 90 0,33 30,45 162 0,1

10 2 50 35 15 90 0,33 30,7 161 0,1

3 50 35 15 90 0,33 30,93 160 0,1

1 60 15 25 150 22,07 33,79 153 8

11 2 60 15 25 150 24,21 31,64 157 3

3 60 15 25 150 20,1 35,12 157 8

1 60 20 30 70 1,71 27,12 152 0,1

12 2 60 20 30 70 0,62 29,63 159 0,1

3 60 20 30 70 0,85 26,03 157 0,1

1 60 25 35 90 0,66 37,62 141 13

13 2 60 25 35 90 0,64 40,5 147 8

3 60 25 35 90 0,69 34,13 141 4

1 60 30 15 110 1,99 24,5 163 0,1

14 2 60 30 15 110 2,01 22,62 156 0,1

3 60 30 15 110 1,98 26,53 160 0,1

№ эксперимента № опыта Т, ОС К(Л1СЬ), г/л 1(Л1СЬ), мин Т(т.о.), ОС Влажность, % Водопоглощение, % Угол смачивания, О Капиллярная впитываемость, мм

1 60 35 20 130 0,1 41,26 152 11

15 2 60 35 20 130 0,1 41,47 149 17

3 60 35 20 130 0,1 41,84 153 4

1 70 15 30 90 2,86 26,03 149 0,1

16 2 70 15 30 90 2,88 26,26 144 0,1

3 70 15 30 90 2,9 26,52 145 0,1

1 70 20 35 110 0,64 44,56 139 3

17 2 70 20 35 110 0,647 44,98 139 3

3 70 20 35 110 0,649 45,33 140 3

1 70 25 15 130 0,1 30,24 150 4

18 2 70 25 15 130 0,1 30,32 150 9

3 70 25 15 130 0,1 30,6 151 7

1 70 30 20 150 0,1 30,21 150 3

19 2 70 30 20 150 0,1 30,52 155 8

3 70 30 20 150 0,1 30,81 156 5

№ эксперимента № опыта Т, ос К(Л1СЬ), г/л 1(Л1СЬ), мин Т(т.о.), ос Влажность, % Водопоглощение, % Угол смачивания, о Капиллярная впитываемость, мм

1 70 35 25 70 0,1 41,11 152 7

20 2 70 35 25 70 0,1 41,47 151 9

3 70 35 25 70 0,1 41,85 153 4

1 80 15 30 130 12,89 58,17 154 22

21 2 80 15 30 130 12,95 58,58 152 4

3 80 15 30 130 13,05 59,14 150 11

1 80 20 35 150 1,71 40,93 159 9,67

22 2 80 20 35 150 1,71 41,3 158 9,71

3 80 20 35 150 1,72 41,68 153 9,65

1 80 25 15 70 4,91 47,73 157 8

23 2 80 25 15 70 4,95 47,99 156 19

1 80 25 15 70 4,96 48,41 157 24

1 80 30 20 90 6,79 43,14 159 12

24 2 80 30 20 90 6,82 43,51 155 9

3 80 30 20 90 6,87 43,82 153 14

№ эксперимента № опыта Т, ОС К(Л1СЬ), г/л 1(Л1СЬ), мин Т(т.о.), ОС Влажность, % Водопоглощение, % Угол смачивания, О Капиллярная впитываемость, мм

1 80 35 30 110 0,1 28,64 148 18

25 2 80 35 30 110 0,1 28,81 146 8

3 80 35 30 110 0,1 28,97 147 13

Приложение В (обязательное)

Рисунок В.1

а) W = 250 Вт, б) W = 500 Вт; в) W = 750 Вт; г) W = 1000 Вт; д) W = 1250 Вт - Спектры плёнок, полученные с помощью РФЭС, осажденные при различной мощно, поглощаемой в

разряде

Энергий СКН!И, сВ

Рисунок В.2

а) 1 = 30 с, б) 1 = 1 мин; в) 1 = 2 мин; г) 1 = 3 мин; д) 1 = 4 мин - Спектры плёнок, полученные с помощь. РФЭС, осажденных при различном времени обработки

плёнок