Повышение нефтеотталкивания текстильных тканей для спецодежды путем осаждения фторполимерных покрытий из растворов в сверхкритическом диоксиде углерода

Полный текст:


Аннотация

Решается задача разработать финишную обработку текстильных материалов для спецодежды нефтегазового сектора с привнесением всего требуемого комплекса функциональных свойств, зачастую кажущихся взаимно противоречивыми. Эта задача может быть решена за счет применения необычного растворителя с уникальными и полезными свойствами – сверхкритического диоксида углерода. Кроме того, ее решение требует использования сополимеров специфического состава: содержащих как фторуглеродные цепочки, так и, дополнительно, гидрофильные группы. Первые обеспечивают нефтеотталкивание и несмачивание нефтью, а также, дополнительно, водой. Вторые служат для пришивания покрытия к поверхности подложки с целью обеспечения долговременной стабильности при стирках, а также способствуют антистатическому эффекту. Кроме того, для тех же целей показана возможность стабильной модификации тканей с натуральными волокнами. Технология в полной мере масштабируема и промышленно применима на пилотных установках уже в настоящее время.


Об авторах

Вадим Викторович Зефиров
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, физический факультет


Николай Алексеевич Любимцев
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, физический факультет


Андрей Игоревич Стаханов
Институт элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова


Игорь Владимирович Эльманович
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, физический факультет


Михаил Сергеевич Кондратенко
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, физический факультет


Марат Олегович Галлямов
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, физический факультет
Россия


Список литературы

1. ЛИТЕРАТУРА

2. ГОСТ Р 12.4.290-2013 Одежда специальная для защиты работающих от воздействия нефти, нефтепродуктов. Технические требования. М.: Стандартинформ, 2014. 15 с.

3. ГОСТ 11209-2014 Ткани для специальной одежды. Общие технические требования. Методы испытаний. М.: Стандартинформ, 2015. 16 с.

4. Türk M., Ehrmann A., Mahltig B. Water-, oil-, and soil-repellent treatment of textiles, artificial leather, and leather // J. Text. Inst. 2015. V. 106(6). P. 611–620.

5. Lakshmi R.V., Bharathidasan T., Bera P., Basu B.J. Fabrication of superhydrophobic and oleophobic sol-gel nanocomposite coating // Surf. Coat. Technol. 2012. V. 206. P. 3888–3894.

6. Tomšič B., Simončič B., Orel B., Černe L., Tavčer P.F., Zorko M., Jerman I., Vilčnik A., Kovač J., Sol-gel coating of cellulose fibres with antimicrobial and repellent properties // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2008. V. 47. P. 44–57.

7. Vilčnik A., Jerman I., Vuk A.Š., Koželj M., Orel B., Tomšič B., Simončič B., Kovač J. Structural Properties and Antibacterial Effects of Hydrophobic and Oleophobic Sol-Gel Coatings for Cotton Fabrics // Langmuir 2009. V. 25(10). P. 5869–5880.

8. Vasiljević J., Gorjanc M., Tomšič B., Orel B., Jerman I., Mozetič M., Vesel A., Simončič B. The surface modification of cellulose fibres to create super-hydrophobic, oleophobic and self-cleaning properties // Cellulose 2013. V. 20. P. 277–289.

9. Tang W., Huang Y., Meng W., Qing F.-L. Synthesis of fluorinated hyperbranched polymers capable as highly hydrophobic and oleophobic coating materials // Eur. Polym. J. 2010. V. 46. P. 506–518.

10. Li J., Shi L., Chen Y., Zhang Y., Guo Zh., Su B.-l., Liu W. Stable superhydrophobic coatings from thiol-ligand nanocrystals and their application in oil/water separation // J. Mater. Chem. 2012. V. 22. P. 9774–9781.

11. Truong Q., Pomerantz N., Yip P., Sieber M., Mabry J.M., Ramirez S.M. Pilot-scale coating of fabrics with fluorodecyl polyhedral oligomeric silsesquioxane/fluoroelastomer blends // Surf. Innovations 2014. V. 2(SI2). P. 79–93.

12. Zorko M., Vasiljević J., Tomšič B., Simončič B., Gaberšček M., Jerman I. Cotton fiber hot spot in situ growth of Stöber particles // Cellulose. 2015. V. 22. P. 3597–3607.

13. Kleingartner J.A., Srinivasan S., Truong Q.T., Sieber M., Cohen R.E., McKinley G.H. Designing Robust Hierarchically Textured Oleophobic Fabrics // Langmuir 2015. V. 31. P. 13201−13213.

14. Hayn R.A., Owens J.R., Boyer S.A., McDonald R.S., Lee H.J. Preparation of highly hydrophobic and oleophobic textile surfaces using microwave-promoted silane coupling // J. Mater. Sci. 2011. V. 46. P. 2503–2509.

15. Simončič B., Tomšič B., Černe L., Orel B., Jerman I., Kovač J., Žerjav M., Simončič A. Multifunctional water and oil repellent and antimicrobial properties of finished cotton: influence of sol-gel finishing procedure // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2012. V. 61. P. 340–354.

16. Zhao J., Leng B., Shao Z., de With G., Ming W. Triple-scale structured superhydrophobic and highly oleophobic surfaces // RSC Adv. 2013. V. 3. P. 22332–22339.

17. Pereira C., Alves C., Monteiro A., Magén C., Pereira A.M., Ibarra A., Ibarra M.R., Tavares P.B., Araújo J.P., Blanco G., Pintado J.M., Carvalho A.P., Pires J., Pereira M.F.R., Freire C. Designing Novel Hybrid Materials by One-Pot Co-condensation: From Hydrophobic Mesoporous Silica Nanoparticles to Superamphiphobic Cotton Textiles // ACS Appl. Mater. Interfaces 2011. V. 3. P. 2289–2299.

18. Vasiljević J., Zorko M., Tomšič B., Jerman I., Simončič B. Fabrication of the hierarchically roughened bumpy-surface topography for the long-lasting highly oleophobic “lotus effect” on cotton fibres // Cellulose 2016. V. 23. P. 3301–3318.

19. Textor T., Mahltig B. Nanosols for preparation of antistatic coatings simultaneously yielding water and oil repellent properties for textile treatment // Mater. Technol. 2010. V. 25(2). P. 74–80.

20. Kwon G., Post E., Tuteja A. Membranes with selective wettability for the separation of oil-water mixtures // MRS Commun. 2015. V. 5. P. 475–494.

21. Zhou X., Zhang Z., Xu X., Men X., Zhu X. Fabrication of super-repellent cotton textiles with rapid reversible wettability switching of diverse liquids // Appl. Surf. Sci. 2013. V. 276. P. 571– 577.

22. Wu J., Wei W., Zhao S., Sun M., Wang J. Fabrication of highly underwater oleophobic textiles through poly(vinyl alcohol) crosslinking for oil/water separation: the effect of surface wettability and textile type // J. Mater. Sci. 2017. V. 52. P. 1194–1202.

23. Howarter J.A., Genson K.L., Youngblood J.P. Wetting Behavior of Oleophobic Polymer Coatings Synthesized from Fluorosurfactant-Macromers // ACS Appl. Mater. Interfaces 2011. V. 3. P. 2022–2030.

24. Molina R., Gómez M., Kan C.-W., Bertran E. Hydrophilic-oleophobic coatings on cellulosic materials by plasma assisted polymerization in liquid phase and fluorosurfactant complexation // Cellulose 2014. V. 21. P. 729–739.

25. Водоотталкивающий элемент и способ получения гидрофобного покрытия : пат. 2331532 Рос. Федерация : МПК7 B 60 R 13/00 / М. О. Галлямов, А. Р. Хохлов, В. М. Бузник, Л. Н. Никитин, А. Ю. Николаев; заявитель и патентообладатель Физический факультет Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова. – № 2006134338/11 ; заявл. 28.04.2006 ; опубл. 20.08.2008, Бюл. № 23. – 15 с. : 2 ил.

26. Zefirov V.V., Lubimtsev N.A., Stakhanov A.I., Elmanovich I.V., Kondratenko M.S., Lokshin B.V., Gallyamov M.O., Khokhlov A.R. Durable crosslinked omniphobic coatings on textiles via supercritical carbon dioxide deposition // J. Supercritical Fluids 2018. V. 133(1). P. 30–37.

27. Vasiljević J., Tomšič B., Jerman I., Orel B., Jakša G., Kovač J., Simončič B. Multifunctional superhydrophobic/oleophobic and flameretardant cellulose fibres with improved ice-releasing properties and passive antibacterial activity prepared via the sol-gel method // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2014. V. 70. P. 385–399.

28. Vasiljević J., Tomšič B., Jerman I., Orel B., Jakša G., Simončič B. Novel multifunctional water- and oil-repellent, antibacterial, and flame-retardant cellulose fibres created by the sol-gel process // Cellulose 2014. V. 21. P. 2611–2623.

29. REFERENCES

30. GOST R 12.4.290-2013 Special clothing to protect from oil and oil products. Ntchnical requirements. M.: Standartinform, 2014. 15 p.

31. GOST 11209-2014 Fabrics for protective clothing. Technical general requirements. Methods for testing. M.: Standartinform, 2015. 16 p.

32. Türk M., Ehrmann A., Mahltig B. Water-, oil-, and soil-repellent treatment of textiles, artificial leather, and leather // J. Text. Inst. 2015. V. 106(6). P. 611–620.

33. Lakshmi R.V., Bharathidasan T., Bera P., Basu B.J. Fabrication of superhydrophobic and oleophobic sol-gel nanocomposite coating // Surf. Coat. Technol. 2012. V. 206. P. 3888–3894.

34. Tomšič B., Simončič B., Orel B., Černe L., Tavčer P.F., Zorko M., Jerman I., Vilčnik A., Kovač J., Sol-gel coating of cellulose fibres with antimicrobial and repellent properties // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2008. V. 47. P. 44–57.

35. Vilčnik A., Jerman I., Vuk A.Š., Koželj M., Orel B., Tomšič B., Simončič B., Kovač J. Structural Properties and Antibacterial Effects of Hydrophobic and Oleophobic Sol-Gel Coatings for Cotton Fabrics // Langmuir 2009. V. 25(10). P. 5869–5880.

36. Vasiljević J., Gorjanc M., Tomšič B., Orel B., Jerman I., Mozetič M., Vesel A., Simončič B. The surface modification of cellulose fibres to create super-hydrophobic, oleophobic and self-cleaning properties // Cellulose 2013. V. 20. P. 277–289.

37. Tang W., Huang Y., Meng W., Qing F.-L. Synthesis of fluorinated hyperbranched polymers capable as highly hydrophobic and oleophobic coating materials // Eur. Polym. J. 2010. V. 46. P. 506–518.

38. Li J., Shi L., Chen Y., Zhang Y., Guo Zh., Su B.-l., Liu W. Stable superhydrophobic coatings from thiol-ligand nanocrystals and their application in oil/water separation // J. Mater. Chem. 2012. V. 22. P. 9774–9781.

39. Truong Q., Pomerantz N., Yip P., Sieber M., Mabry J.M., Ramirez S.M. Pilot-scale coating of fabrics with fluorodecyl polyhedral oligomeric silsesquioxane/fluoroelastomer blends // Surf. Innovations 2014. V. 2(SI2). P. 79–93.

40. Zorko M., Vasiljević J., Tomšič B., Simončič B., Gaberšček M., Jerman I. Cotton fiber hot spot in situ growth of Stöber particles // Cellulose. 2015. V. 22. P. 3597–3607.

41. Kleingartner J.A., Srinivasan S., Truong Q.T., Sieber M., Cohen R.E., McKinley G.H. Designing Robust Hierarchically Textured Oleophobic Fabrics // Langmuir 2015. V. 31. P. 13201−13213.

42. Hayn R.A., Owens J.R., Boyer S.A., McDonald R.S., Lee H.J. Preparation of highly hydrophobic and oleophobic textile surfaces using microwave-promoted silane coupling // J. Mater. Sci. 2011. V. 46. P. 2503–2509.

43. Simončič B., Tomšič B., Černe L., Orel B., Jerman I., Kovač J., Žerjav M., Simončič A. Multifunctional water and oil repellent and antimicrobial properties of finished cotton: influence of sol-gel finishing procedure // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2012. V. 61. P. 340–354.

44. Zhao J., Leng B., Shao Z., de With G., Ming W. Triple-scale structured superhydrophobic and highly oleophobic surfaces // RSC Adv. 2013. V. 3. P. 22332–22339.

45. Pereira C., Alves C., Monteiro A., Magén C., Pereira A.M., Ibarra A., Ibarra M.R., Tavares P.B., Araújo J.P., Blanco G., Pintado J.M., Carvalho A.P., Pires J., Pereira M.F.R., Freire C. Designing Novel Hybrid Materials by One-Pot Co-condensation: From Hydrophobic Mesoporous Silica Nanoparticles to Superamphiphobic Cotton Textiles // ACS Appl. Mater. Interfaces 2011. V. 3. P. 2289–2299.

46. Vasiljević J., Zorko M., Tomšič B., Jerman I., Simončič B. Fabrication of the hierarchically roughened bumpy-surface topography for the long-lasting highly oleophobic “lotus effect” on cotton fibres // Cellulose 2016. V. 23. P. 3301–3318.

47. Textor T., Mahltig B. Nanosols for preparation of antistatic coatings simultaneously yielding water and oil repellent properties for textile treatment // Mater. Technol. 2010. V. 25(2). P. 74–80.

48. Kwon G., Post E., Tuteja A. Membranes with selective wettability for the separation of oil-water mixtures // MRS Commun. 2015. V. 5. P. 475–494.

49. Zhou X., Zhang Z., Xu X., Men X., Zhu X. Fabrication of super-repellent cotton textiles with rapid reversible wettability switching of diverse liquids // Appl. Surf. Sci. 2013. V. 276. P. 571– 577.

50. Wu J., Wei W., Zhao S., Sun M., Wang J. Fabrication of highly underwater oleophobic textiles through poly(vinyl alcohol) crosslinking for oil/water separation: the effect of surface wettability and textile type // J. Mater. Sci. 2017. V. 52. P. 1194–1202.

51. Howarter J.A., Genson K.L., Youngblood J.P. Wetting Behavior of Oleophobic Polymer Coatings Synthesized from Fluorosurfactant-Macromers // ACS Appl. Mater. Interfaces 2011. V. 3. P. 2022–2030.

52. Molina R., Gómez M., Kan C.-W., Bertran E. Hydrophilic-oleophobic coatings on cellulosic materials by plasma assisted polymerization in liquid phase and fluorosurfactant complexation // Cellulose 2014. V. 21. P. 729–739.

53. Water repellent element and method of hydrophobic coating producing : Patent RU 2331532, Russian Federation : MPC7 B 60 R 13/00 / M.O. Galljamov, A.R. Khokhlov, V.M. Buznik, L.N. Nikitin, A.Ju. Nikolaev ; applicant and patent holder Faculty of Physics, Lomonosov Moscow State University. – № 2006134338/11 ; fil. 28.04.2006 ; publ. 20.08.2008, Bul. № 23. – 15 p. : 2 figs.

54. Zefirov V.V., Lubimtsev N.A., Stakhanov A.I., Elmanovich I.V., Kondratenko M.S., Lokshin B.V., Gallyamov M.O., Khokhlov A.R. Durable crosslinked omniphobic coatings on textiles via supercritical carbon dioxide deposition // J. Supercritical Fluids 2018. V. 133(1). P. 30–37.

55. Vasiljević J., Tomšič B., Jerman I., Orel B., Jakša G., Kovač J., Simončič B. Multifunctional superhydrophobic/oleophobic and flameretardant cellulose fibres with improved ice-releasing properties and passive antibacterial activity prepared via the sol-gel method // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2014. V. 70. P. 385–399.

56. Vasiljević J., Tomšič B., Jerman I., Orel B., Jakša G., Simončič B. Novel multifunctional water- and oil-repellent, antibacterial, and flame-retardant cellulose fibres created by the sol-gel process // Cellulose 2014. V. 21. P. 2611–2623.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Зефиров В.В., Любимцев Н.А., Стаханов А.И., Эльманович И.В., Кондратенко М.С., Галлямов М.О. Повышение нефтеотталкивания текстильных тканей для спецодежды путем осаждения фторполимерных покрытий из растворов в сверхкритическом диоксиде углерода. Территория «НЕФТЕГАЗ». 2018;(4).

For citation: ., ., ., ., ., . . Territorija “NEFTEGAS” [Oil and Gas Territory]. 2018;(4). (In Russ.)

Просмотров: 20

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2072-2745 (Print)
ISSN 2072-2761 (Online)