Определение оптимальных концентраций компонентов аппрета для антимикробной отделки хлопчатобумажной ткани
Автор: Рахимова С.М., Логинова Л.В., Таусарова Б.Р.
Журнал: Вестник Алматинского технологического университета @vestnik-atu
Рубрика: Техника и технологии
Статья в выпуске: 4 (109), 2015 года.
Бесплатный доступ
Антимикробная отделка текстильных материалов является актуальной уже на про-тяжении нескольких десятилетий. Учеными Алматинского технологического университета успешно разрабатываются и внедряются различные текстильно-вспомогательные вещества для заключительной отделки текстильных материалов, в том числе и антимикробные агенты. Настоящая статья посвящена определению оптимальных концентраций компонентов нового биоцидного аппрета методом математической статистики. Результаты математической обработки позволяют определить оптимальные концентрации аппрета для заключительной отделки текстильных материалов по данному способу.
Антимикробный агент, математическое моделирование, метод математической статистики, оптимизация, оптимальные концентрации, заключительная отделка, антимикробная отделка
Короткий адрес: https://sciup.org/140204814
IDR: 140204814
Текст научной статьи Определение оптимальных концентраций компонентов аппрета для антимикробной отделки хлопчатобумажной ткани
В ранее опубликованных работах [1,2] была представлена информация по разработке нового композиционного состава для антимикробной отделки целлюлозных текстильных материалов на основе поливинилового спирта, салициловой кислоты, сульфата меди и мочевины.
Совокупность данных, полученных экспериментальным путем, в частности, рабочие концентрации компонентов антимикробного препарата, микробиологическая обсеме-ненность, разрывная нагрузка, были обработаны методами математической статистики.
Целью математической обработки результатов экспериментов является оценка критерия исключения грубых ошибок, нахождение критических значений управляемых факторов с последующим использованием их в решении оптимизационных задач.
Объекты и методы исследования
Объектами исследования являются образцы хлопчатобумажной ткани, обработанные с варьированием концентраций компонентов предлагаемого антимикробного аппрета – сульфатамеди и салициловой кислоты.
Используемые методы - математическое моделирование с использованием программного обеспечения MatLab.
Результаты и их обсуждение
Во избежание ошибок и получения достоверных результатов было проведено несколько серий параллельных опытов в рас-
сматриваемом диапазоне изменения входных факторов.
Была проведена проверка воспроизводимости опытов по расчетному значению критерия Кохрена и был применен критерий проверки на грубую ошибку по следующей зависимости [3]:
_ I Х ПОД — Х I
R n - 1
R ⋅ n
где: хПОД
–
"подозрительный"
(наибольший или наименьший) результат;
х - среднее значение;
R - среднееквадратическое отклонение, рассчитанное по формуле:
n
£ ( ^ Х)2
=^----- n (n -1)
где: n
–
(2) количество опытов в
эксперименте.
Проверка результатов показала отсутствие грубых ошибок измерений, что свидетельствует о корректности проведенных экспериментов и высокой точности используемых методик.
Следующим этапом в математической обработке явилось решение оптимизационных задач, направленное на нахождение оптимальных значений варьируемых факторов.
На основе полученных экспериментальных данных [1,2] было проведено мате-
матическое моделирование по методу полного факторного эксперимента (ПФЭ)
В качестве входных факторов исследования антимикробной отделки хлопчатобумажной ткани были выбраны: х1 – кон- центрация салициловой кислоты (СК), х2 – концентрация сульфата меди(CuSO4).
Выходным показателем являются разрывная нагрузка (Н).
Условия опытов полного двухфакторного эксперимента представлены в табл. 1.
Таблица 1 - Интервалы и уровни варьирования факторов
Уровни факторов |
Концентрация, г/л |
|
X 1 ,СК |
X 2 , CuSO 4 |
|
Основнойуровень |
4 |
2 |
Интервал варьирования |
2 |
1 |
Нижний(xj=-1) |
2 |
1 |
Верхний (xj=+1) |
6 |
3 |
Число опытов в матрице планирования равно N=4. В результате реализации плана исследования были:
-
- рассчитаны коэффициенты регрессии;
-
- получено уравнение математической зависимости и расчетные данные соответствия (адекватности) модели технологического процесса (ПФЭ);
-
- построены соответствующие поверхности функций отклика в двухмерном пространстве с использованием программного обеспечения научных исследований MatLab (рис. 1 а, б).
Y = 327.5 + 37.5*x1 + 7.5*x2
[x1,x2] = meshgrid (-1:0.1:1, -1:0.1:1);

X2
X1
-1 -1
а



б
Рисунок 1 – Изменение разрывной нагрузки (Н) обработанной ткани в зависимости от концентраций СК (х 1 ) и CuSO 4 (х 2 ): а – трехмерный график; б – двухмерный график
Заключение, выводы
Таким образом, математическая обработка результатов эксперимента позволила установить оптимальный композиционный состав для антимикробной отделки хлопчатобумажной ткани. Наиболее рациональное значение концентрации салициловой кислоты составило 4 г/л, а значение концентрации сульфата меди составило 2 г/л. При таком составе антимикробной отделки выполняются заданные условия оптимальности целевых функций. Значения разрывной нагрузки обработанных образцов ткани увеличиваются в результате реакции полимеризацииза счет образования полимерной пленки на волокне.
Список литературы Определение оптимальных концентраций компонентов аппрета для антимикробной отделки хлопчатобумажной ткани
- Рахимова С.М., Таусарова Б.Р., Кутжанова А.Ж., Буркитбай А. Разработка композиционного состава для придания антимикробных свойств хлопчато-бумажной ткани//Известия вузов. Технология текстильной промышленности. -№ 3. -2015. -С. 75-78
- Патент РК № 29451 Состав для придания антимикробных свойств целлюлозным текстильным материалам. Рахимова С.М., Таусарова Б.Р., Кутжанова А.Ж., Буркитбай А. Опубл.16.02.2015 БИ. №2.
- Саутин С.Н. Планирование эксперимента в химии и химической технологии. -Л.: Химия. 1975. -48с.