Ораныш асиеттері бар металдандырылан текстиль материалдарыны физика- механикалы асиеттерін зерттеу

Кіріспе

Қазіргі уақытта қуатты радиоэлектрон-дық, қорғаныс және тіршілікті қамтамасыз ету қауіпсіздігі үшін бұйымдар өндірісі бар индустриалды дамыған елдер электрөткізгіш материалдарсыз жұмыс жасай алмайды, сондықтан олардың өндіріс көлемі мен ассортименті тұрақты түрде артып келеді. Бұл олардың қолдану аясын кеңейтуге ықпал етуде [1].

20 ғасырдың аяғындағы қарқынды технологиялық прогресс тоқыма материалдарына жаңа талаптар қойды. Сол талаптарға сай адамның белгілі бір саласында қажет болатын ерекше қасиеттерге ие «ақылды текстиль» немесе «интеллектуалды тоқыма материалдары» ойлап шығарыла бастады. Белгілі бір деңгейлердегі электрмагниттік диапазондағы сәулелер адам ағзасына, жануарларға және басқа тіршілік иелеріне теріс әсер етеді, сонымен қатар электр құрылғыларының жұмысына теріс әсер етуі мүмкін.

Соңғы кездері мата өндірушілер нарық-тағы сұраныстың өзгеруіне жауап бере отырып, электрмагниттік сәулеленуден қорғауға арналған маталарға көбірек көңіл бөлуде. Нәтижесінде маталардың ассортименті кеңейіп, қорғаныш маталарының жаңа нұсқалары пайда болуда. Ең көп таралған нұсқалардың бірі-металдандыр-ылған жіп торы бар мата [2].

Металдандырылған маталарды жасаудың бірнеше әдісі бар:

• -    мыс немесе мыс пен күміс жалатылған жіптер тоқылған синтетикалық жіптерден жасалған маталар;

• -    полиэфирден немесе полиамидтен жасалған синтетикалық маталар, оларға вакуумдық әдіспен мыс немесе никель жабынды қапталады ;

• -    химиялық тұндыру әдісі арқылы никель немесе мыс жабындарымен (кобальт немесе күміс) газды орта немесе ерітінділерде өңделген маталар [3].

Электрмагниттік өрістерді қорғайтын киім жасау, антистатикалық, бактерицидтік, электр-өткізгіш, радио шағылыстыратын, жылу шағылыстыратын және басқа да арнайы қасиеттері бар тоқыма материалдарын алу металдандырылған тоқыма материалдарын пайдалануды талап етеді. Металдандырылған мата мен тоқыма емес материалдар өз қасиеттері бойынша металдан-дырылған қабықшаға қарағанда анағұрлым

әмбебап. Себебі, маталар су буы мен ауаны өздері арқылы өткізеді, олар жақсы күлтеленеді, физика-механикалық әсерлерге төзімді және олар қабықшаларға қарағанда әлдеқайда берік [4].

Ғылыми жұмыс жоғары кернеулі электр өрістерінен және статикалық электр тогынан қорғайтын материалдар жасау үшін қолданылатын металдандырылған электр өткізгіш матаны әзірлеуге және қасиеттерін зерттеуге бағытталған. Бүгінгі таңда металдандырылған маталардың барлық жетекші өндірушілері металл жабынды ретінде никельді пайдаланады [5]. Ал бұл зерттеуде металл жабынды ретінде мыс пайдаланылды.

Зерттеу жұмысының мақсаты электр және электрмагниттік өрістерді айтарлықтай әлсірететін, адамды электрмагниттік сәулеленуден қорғау үшін арнайы мақсаттағы жаңа материалдарды әзірлеу және олардың өндіру технологиясын ұсыну.

Зерттеу жұмысының міндеті отын-энергетика саласының қызметкерлері үшін арнайы киім әзірлеуге қолданылатын материалдар жасап шығару.

Зерттеу жұмысында өңделмеген және металдандырылған мақта матасының физика-механикалық қасиеттері зерттелінді. Өңделме-ген және металдандырылған мақта матасының қыртыстанбау көрсеткіштері, тоқыма материалдарының гигроскопиялығы (капилляр-лығын) анықталды. Химиялық металдан-дырудан кейін мақта матасының құрылымын-дағы өзгерістерді зерттеу үшін растрлық электронды микроскоптың көмегімен талшықтардың бетін зерттеу жүргізілді.

Мақта талшықтарының өңдеуге дейінгі және өңдеуден кейінгі микросуреттері жаса-лынды. Нәтижесінен талшық аралық кеңістік өңдеуден кейін сақталатынын көруге болады, бұл химиялық металдандырудан кейін мата ауаөткізгіштік қасиетін сақтайтындығын дәлел-дейді. Сонымен қатар, бұл зерттеуде физика-механикалық қасиеттерінің көрсеткіштеріне байланысты диаграммалар тұрғызылды.

Әдебиеттерге шолу

Тоқыма бұйымдарының маңызды функцияларының бірі — қорғаныш болып табылады. Қазіргі уақытта нарықта қоршаған ортаның өзгеруіне жауап беретін және оның зиянды әсерін азайтатын көптеген тоқыма бұйымдары пайда болды. Соның ішінде ең танымалдары микробқа және саңырауқұлаққа қарсы бұйымдар және электрмагниттік толқындарды сіңіріп алатын маталар.

Табиғи және техногендік апаттар, эпидемиялар және басқа да төтенше жағдайлар нәтижесінде қолайсыз ортаның адам ағзасына әсер ету қаупі едәуір артады. Наноөлшемді биологиялық белсенді препараттармен, соның ішінде күміс негізіндегі препараттармен модификацияланған микробқа қарсы тоқыма материалдары адам ағзасын қорғаудың тиімді құралы болып табылады [6].

"Influence of Silver Loaded Antibacterial Agent on Knitted and Nonwoven Fabrics and Some Fabric Properties" ғылыми мақаласында микроб-қа қарсы күміс иондары тоқыма және тоқыма емес маталарға құрғақ тампонмен және спреймен бүрку әдістерімен енгізілді. Тоқыл-маған матаның сіңіргіштігі микробқа қарсы өңдеуге дейін және одан кейін басқа трикотаж маталармен салыстырғанда айтарлықтай жоғары. Нәтижесінде бейматаның сіңіргіштік қасиеті басқа тоқылған маталарға қарағанда едәуір жоғары болды. [7].

"Multifunctional Electrically Conductive Copper Electroplated Fabrics Sensitizes by In-Situ Deposition of Copper and Silver Nanoparticles" мақаласында гальваникалық жабындарды қолданар алдында маталар күміс және мыс бөлшектерін тұндыру арқылы белсендірілді. Барлық өткізгіш тіндердің беткі морфологиясы SEM, EDX және XRD көмегімен де зерттелді. Сонымен қатар, электрмагниттік экрандау және омдық жылу сыйымдылығы да талданды [8].

Мақалада талшықтарға оңай шашылатын электр өткізгіш бояуды пайдаланып, табиғи кендір джуттан электр өткізгіш талшықтарды өндіру ұсынылады. Нәтижелер көрсеткендей, бұл бояу үздіксіз жабын түзіп, электр өткізгіш талшық-тардың пайда болуына әкеледі [9]. Бұл зерттеуде көміртекті нанотүтікшелерді қолдана отырып, электрмагнитті сәулеленуден қорғайтын иірілген жіп жасап шығарылды [10].

Бұл жұмыста физика-гигиеналық сипаттамаларын сақтай отырып, антистатикалық қасиеттер беру мақсатында медициналық киім жасау үшін қолданылатын тоқыма материалдарына металдарды магнетронды бүрку әдісін қолдану мүмкіндігі зерттелді [11].

Қазіргі уақытта химиялық күмістеу ерітінділерінің көптеген қосылыстары бар. Барлық жағдайларда жабынды қолданар алдында мата бетін мұқият дайындау қажет. Барлық химиялық күмістеу реактивтері химиялық таза болуы керек және тазартылған суда дайындалуы керек [12].

"Пара-арамид талшықтары мен күміс депозиттердің өсу морфологиясы" атты еңбегінде пара-амид талшықтарының электродсыз күмістенуі және күміс шөгінділерінің өсу морфологиясы зерттелді. Алынған күміспен тұндырылған пара-арамидті талшықтардың құрылымы мен қасиеттері сканерлеуші элек-тронды микроскоп, күміс массасының өсу пайызын есептеу, электр кедергісін өлшеу, кристалдық құрылымды талдау және механикалық қасиеттерді сынау негізінде бағаланды. Нәтижелер күміс массасының жоғарылауы күміс тұндырылған пара-арамидті талшықтардың өткізгіштігін жақсарту үшін тиімді екенін көрсетті [13].

"Microstructure and Properties of Copper Plating on Citric Acid modified Cotton Fabric" мақаласында мақта матасын хромды және палладийді (катализатор ретінде) қолданбай металдандырудың жаңа және күшті әдісі сипатталған. Зерттеу мақта матасын мысты қолданып, гальваникалық жабынды әдісімен өңдеуге, көпфункционалды маталарды жасауға бағытталған [14].

Мақаланың әдебиеттік шолу бөлімінде мыс және оның аналогтарының маңызы бар қосылыстарының физика-химиялық және элек-трмагниттік қасиеттеріне шолу жасалынып, аталған металл қабықшаларының қасиеттерінде-гі ерекшеліктері көрсетілді, оларды алу жолдарының мәселелері анықталды. Металл емес заттарды металдандырудың әдістәсілдері қарастырылды. Металдандырудың химиялық әдісінде жүретін ыдырау және тотықсыздандыру реакциялары қарастырылып, беткі қабат-та жүретін негізгі үрдістер - химиялық мыстау, күмістеу, алтындау үрдістерінің ерекшеліктері айқындалды. Диэлектрлі беттерді заманауи химиялық және фотохимиялық жолмен металдандырудың белгілі әдістеріне шолу жасалынды.

Зерттеу материалдары мен әдістері

Зерттеу нысандары ретінде 1030 арти-кулды 100% мақта матасы және келесі химиялық препараттар қолданылды: лимон қышқылы, натрий цитраты, мыс (II) сульфаты (CuSO 4 5H2O), натрий гипофосфиті NaH 2 PO [15].

Көрсетілген үлгілердің құрылымының сипаттамасы 1-кестеде көрініс тапқан.

Кесте 1– Көрсетілген үлгілердің құрылымының негізгі сипаттамалары

Үлгі № 1	Үлгі №2	Үлгі № 3	Үлгі № 4	Үлгі№6/1	№ 6/2	№ 7/2	№ 8/2
Пэф. жібі 40%, мақта матасы 60% (көк)	Костюмдік саржа С 54 БЮ с ВО100% мақта (сұр)	Костюмдік мата С 27 (280) БЮ80 % мақта, 20% ПЭ (жасыл)	Арнайы киімге арналған мата (қара)	Тоқыма	Костюм дік	Атлас қызыл	Атлас қара

Талшық бетінің морфологиясын зерттеу Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университетінің ұлттық нанотехнологиялар ашық зертханасында растрлық электронды микроскоп (Quanta 200i 3D) құрылғысы арқылы жүргізілді.

Өңдеу әдісі келесі стандарттар бойынша жасалынды: МЕСТ 12.3.008-75(2000). Қаптамаларды төсеу. Жалпы қауіпсіздік талаптары. МЕСТ 12.3.008-75. Металдық және металл емес бейорганикалық қаптамалар өндірісі.

Төменде мақта матасын металдандыруға (мыспен өңдеуге) арналған рецептура және өңдеу режимі көрсетілген.

Мата тазартылған суда жуылды, кептірілді және CaCl 2 бар эксикаторда 24 сағат бойы сақталды. Өңдеу 3 кезеңде жүргізілді:

• 1    ванна:

1030 артикулды 100% мақта матасы лимон қышқылының ерітіндісінде 2 сағат ұсталып, ерітіндіден шығарылып, 120° C температурада 90 секунд кептірілді. Төменде целлюлоза мен лимон қышқылының арасында болатын химиялық байланыс көрсетілген (Cурет 1).

HO-C-COCH

Ң;С—COCH

Сурет 1 – Целлюлоза мен лимон қышқылының арасындағы химиялық байланыс

• 2    ванна:

Кептірілген мақта матасын мыс сульфаты және 25% натрий цитраты ерітіндісінде 30 минут өңделді. Осыдан кейін үлгілер ионсыздандыр-ылған (тазартылған) сумен жуылып, кептірілді.

• 3    ванна:

Мақта матасы натрий гипофосфит ерітіндісінде 40° С температурада 10 минут бойы өңделді.

Осыдан кейін үлгілер ионсыздандыр-ылған (тазартылған) сумен жуылып, кептірілді.

Зерттеу нәтижелері және оларды талқылау

Металдандырылған тоқыма материалдарының физика-механикалық қасиеттері зерттелді. Металдандырылған мақта матасының қыртыстанбау көрсеткіштері көрсетілген (2-кесте).

Кесте 2– Металдандырылған мақта матасының қыртыстанбау көрсеткіштері

Үлгінің атауы	Қалпына келу бұрышы, град.		Баяу қалпына келу бұрышы, град.
	Негіз бойынша	Желі бойынша	Негіз бойынша	Желі бойынша
Өңделмеген үлгі	45	35	56	42
Үлгі № 1	63	51	69	59
Үлгі №2	57	75	64	80
Үлгі №3	47	58	59	70
Үлгі №4	51	46	66	55
Үлгі №6/1	68	51	71	56
Үлгі № 6/2	44	54	56	57
Үлгі № 7/2	58	51	66	57
Үлгі № 8/2	56	58	68	67

Өңделмеген және металдандырылған мақта матасының қыртыстанбау көрсеткіштері 2-суретте көрсетілген. Целлюлозалы маталарға ылғалды жылумен өңдеуде антимикробты әсерді беру әдісі белгілі, сонымен қатар метал-дандырылған мақта матасының құрамында мыс металдарының нанобөлшектерінің болуына байланысты олардың физико-механикалық және гигиеналық қасиеттері жақсарады. Диаграммадан металдандырылған мақта матасының қыртыстанбау көрсеткіштері 1,3-1,5 есе жақсарғанын көруге болады.

Кесте 3 – Үлгілердің қыртыстанбау нәтижесі

№	үлгілер	негіз бойынша	желі бойынша
1	Көк	70,5 ⁰	67,0 ⁰
2	сұр	68,3 ⁰	66,1 ⁰
3	жасыл	69,4 ⁰	65,0 ⁰
4	қара	71,6 ⁰	67,7 ⁰
5	костюмдік	90,5 ⁰	77,7 ⁰

Қыртыстанбау көрсеткіштері, град

■ Қалпына келу бұрыны. негіз Ьойынша ■ Қалғына келу бұрышы, желі боГынша

■ Баяу қалпына келу борышы, непз бойынша ■ Баяу қалпына келу борышы. желі бойынша

Сурет 2 – Өңделмеген және мыспен металдандырылған мақта матасының қыртыстанбау көрсеткіштері

Тоқыма материалдарының гигроскопия-лық қасиеттеріне зерттеулер жүргізілді, метал- дандырылған матаның капиллярлығы зерттелді (3-сурет, 4-кесте).

Кесте 4 – Текстиль материалдардың гигроскопиялығын (капиллярлығын) анықтау

Үлгінің атауы	Сулану деңгейі (капиллярлық) h, мм
Өңделмеген үлгі	112
Үлгі №2	150
Үлгі №3	155
Үлгі №4	147
Үлгі №6/1	142
Үлгі № 6/2	140
Үлгі № 7/2	140
Үлгі № 8/2	143

Алынған мәліметтерге сәйкес, химиялық металдандыру процесінен кейін матаның гиг- роскопиялық қасиеттері 1,3 есе жақсарғанын байқауға болады (3-сурет).

Сулану дедгейі (капиллярлық) һ, мм

Өвделмеген үлгі ■ Үлгі №2 ■ Үлгі №3 ■ Үлгі №4 ■ Үлгі 6/1 ■ Үлгі 6/2 ■ Үлгі 7/2 ■ Үлгі 8/2

Сурет 3 – Өңделмеген және мыспен металдандырылған мақта матасының капиллярлық көрсеткіштері

Өңделмеген және лимон қышқылы, мыс (II) сульфаты (CuSO4 • 5H2O, натрий цитраты, натрий гипофосфиті NaH2PO2 препараттары көмегімен     металдандырылған     мақта талшықтарының микросуреттері  4-суретте көрсетілген.

а)                             б)

Сурет 4 – Мақта талшықтарының бетінің микросуреттері: а – өңделмеген, б – лимон қышқылы, мыс (II) сульфаты (CuSO4 • 5H2O, натрий цитраты, натрий гипофосфиті NaH 2 PO 2 көмегімен өңдеуден кейінгі

Микросуреттерден өңделген мақта талшықтарының беткі қабатына қолданылған химиялық препараттардың ұсақ бөлшектері қонғанын көруге болады.

Мақта матасынан жасалған иірілген жіптің жалпы көрінісі 5-суретте көрсетілген.

а) б)

Сурет 5 – Мақтадан жасалған жіптің бетінің микросуреттері: а – өңделмеген, б – лимон қышқылы, мыс (II) сульфаты (CuSO4 • 5H2O, натрий цитраты, натрий гипофосфиті NaH 2 PO 2 препараттары көмегімен өңдеуден кейінгі

5-суреттен талшық аралық кеңістік өңдеуден кейін сақталатынын байқауға болады,яғни химиялық металдандырудан кейін мата ауаөткізгіштік қасиетін сақтап қалады.

Қорытынды

Зерттеу жұмысының мақсаты қорғаныш қасиеттері бар металдандырылған текстиль материалдарының физика-механикалық қасиеттерін зерттеу.

Зерттелетін металдандырылған мақта матасының құрамында мыс металдарының нано-бөлшектерінің болуына негізделген, нәтижесінде металдандырылған мақта матасының қыртыстанбау көрсеткіштері 1,5 есе, гигроскопиялық қасиеттері 1,3 есе жақсарғанын көруге болады.

Целлюлоза талшықтары текстиль материалдарының арасында антимикробты қасиетке ие, осы ретте аталған материалдарды келесі химиялық препараттар: лимон қышқылы, натрий цитраты, мыс (II) сульфаты (CuSO 4 · 5H2O), натрий гипофосфиті NaH 2 PO қолданып өңдеген кезде қорғаныш қасиеттері бар метал-дандырылған текстиль материалдарын алуға болады. Осылайша қорғаныш қасиеттері бар металдандырылған текстиль материалдарын алу технологиясы әзірленді. Осы уақытқа дейінгі жұмыстарда металдан-дырудың химиялық әдісінде органикалық синтезде тотықсыздандырғыш ретінде натрий боргидриді, формальдегид қолданылған. Формальдегид өте зиян болғандықтан, өндірісте қолданыстан шығарылды. Натрий боргидрид экономикалық жағынан тиімсіз. Сол себепті біздің зерттеуде натрий гипофосфиті тотықсыз-дандырғыш ретінде қолданылды.

Лимон қышқылы, мыс (II) сульфаты, натрий цитраты, натрий гипофосфиті препараттарының көмегімен өңдеуден кейін мақта матасының беткі құрылымының морфологиясы зерттелді. Металдандырылған мақта талшықтарының беткі морфологиясын зерттеу кезінде талшықтардың бетіндегі металдың ұсақ бөлшектері матаға электрөткізгіштік қасиет беретін қабықша түзетіні анықталды.

Бұл технологияның артықшылығы:

Зерттеу нәтижелері қорғаныш қасиеттері бар металдандырылған текстиль материалдарының ассортиментін кеңейтуге, қорғаныш материалдарының жаңа нұсқаларының пайда болуына, сондай-ақ шығарылатын материалдардың сапасы мен тұтынушылық қасиеттерін жақсартуға, олар үшін жоғары сапалы үлгілер мен технология-ларды таңдауға мүмкіндік береді.

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

• 1.    Ташпулатов С.Ш., Баданова А.К., Дошибекова А.Б., Черунова И.В., Акбаров Р.Д., Немирова Л.А. Исследование свойств электропроводящих волокон и нитей для изготовления материалов, экранирующих электромагнитное излучение. //Технология текстильной промышленности. 5 (383) (2019). - С 74-78.

• 2.    Фазлутдинов К.К. Меднение металла. Механизм и технология и гальванического процесса. Структура и свойства меди в покрытии: [Электронный                          ресурс],

01.08.2018 (дата обращения 11.04.2021).

• 3.    Николаев С. Д., Сильченко Е. В. /Защита человека от электромагнитного излучения при помощи тканей.// Вестник технологического университета, Т.18, 15 (2015).-С 161-166.

• 4.    Гаппаров Х. И. Виды и способы металлизирования текстильных материалов для пошива специальной одежды.// Молодой ученый, 11 (115). (2016). - С310-313.

• 5.    Әлайдар Ж.Н., Ордаханова Н.Б., Дошибекова А.Б., Баданова А.К., Ташпулатов С.Ш. Разработка новой технологии специальной отделки для получения металлизированных текстильных материалов с защитными свойствами.// International independent scientific journal, VOL. 3, №16 (2020).-С 47-51.

• 6.    Петрова Л.С. Разработка композиционных серебросодержащих препаратов для антимикробной отделки текстильных материалов.//Иваново 2019.-С 3-7.

• 7.    Ramazan Erdem, Subbiyan Rajendran. Influence of Silver Loaded Antibacterial Agent on Knitted and Nonwoven Fabrics and Some Fabric. //Journal of Engineered Fibers and Fabrics, Vol. 11, Issue 1 (2016): 38-46.

• 8.    Azam Ali, FiazHussain, Ambreen Kalsoom, Tauqeer Riaz, Muhammad Zaman Khan, Zakariya Zubair, Khubab Shaker, Jiri Militky, Muhammad Tayyab Noman, Munir Ashraf. /Multifunctional Electrically Conductive Copper Electroplated Fabrics Sensitizes by In-Situ Deposition of Copper and Silver Nanoparticles.// Nanomaterials, 11(2021): 1–24.

• 9.    Daniel E. Camacho , Armando Encinas. Electrically conductive Jute fibers by spray coating.//Materials Letters. 300 (2021) 130204

• 10.    D Xu, W.W. Yang, HM Jiang, H Fan and KS Liu. Electromagnetic interference shielding characteristics of a core layer-coated fabric with excellent handfeel characteristics.// Journal of Engineered Fibers and Fabrics, 15 (2020): 1–8.

• 11.    Сахабиева Э. В., Иванова С. Н., Давлетбаев И. Г., Лучкин Г. С., Нефедьев Е. С., Низамеев И. Р., Воронина Л. В., Кадышева Е. Ю. “Металлизированные текстильные материалы для изготовления медицинской одежды с высокими электростатическими свойствами. //Вестник казанского технологического университета, 10 (2014).-С 153-155.

• 12.    Буркат Г.К. Электроосаждение драгоценных металлов. – Санкт-Петербург: Политехника, 2009. 59 с.

• 13.    Zhang, Huiru Zou, Xinguo Liang, Jingjing Ma, Xiao Tang, Zhiyong Sun, Jinliang. /Development of electroless silver plating on Para-aramid fibers and growth morphology of silver deposits.// Journal of

  Applied Polymer Science, Vol. 124, Issue 4 (2012): 3363-3371

• 14.    Hang Zhao, Qian Liang, and Yinxiang Lu. “Microstructure and Properties of Copper Plating on Citric Acid Modified Cotton Fabric.// Fibers and Polymers, Vol.16, No.3, (2015): 593-598.

• 15.    Дошибекова А.Б., Баданова А.К., Ташпулатов С.Ш. “Методы получения инновационных текстильных материалов с экранирующим эффектом от электромагнитного излучения.” /Материалы Международной научно-практической конференции «Инновационное развитие пищевой, легкой промышленности и индустрии гостеприимства». Алматы 2020. -C 133.