Зыыр жне жн талшытарынан ота тзімді жне биотраты беймата алу тсілі

Кіріспе

Бүгінгі таңда заманауи ғимараттардағы жылуды оқшаулау өзекті мәселелердің бірі болып тұр. Жылытқыш материалдарды қолдана отырып, электр энергиясының құнын 30-40%-ға дейін азайтуға болады. Жылулық материалдардың барлық түрлері белгілі бір қасиеттерімен сипатталады. Оларға қойылатын жалпы талаптар: жылу сақтағыштық, бу өткізгіштік, отқа төзімділік, биотөзімділік, беріктік, экологиялық тазалығы, дыбыс өткізбеу, су сіңірмеу көрсеткіштері. Табиғи талшықтардан алынған материалдардың су сіңіргіштігін, жанғыштығын азайту және олардың биотөзімділі-гін арттыру шикізатқа гидрофобизаторларды, антипирендерді және антисептиктерді қосу арқылы қол жеткізіледі.

Тақырыптың мақсаты:

Отандық шикізат - жүн және зығыр талшықтарының  қалдық-тарынан алынған беймата материалдарына отқа төзімділік және биотұрақтылық қасиет беретін құрам алу.

Зерттеу міндеттері:

• - отқа төзімділік және биоцидтік қасиет беру үшін металл нанобөлшектерімен текстиль материалдарын модификациялаудың жаңа әдісін алу;

• - текстиль материалдарының отқа төзімділігін, биоцидтік және физика-механикалық қасиеттерін зерттеу;

• - модификацияланған текстиль материалдарының беттік морфологиясының өзгеруін анықтау;

• - метал нанобөлшектерімен өңделген текстиль материалдарының қауіпсіздігін бағалау.

Зерттеу материалдары мен әдістері

Зерттеуде отандық шикізат жүн және зығыр талшықтарының қалдықтарынан алынған беймата материалдары және химиялық препараттар (мыс сульфаты (МС), гуанидин гидрохлориді (ГГХ), салицил қышқылы) пайдаланылды.

Ұсынылған тәсілде өңделген зығыр және жүн талшықтары бейматасының отқа төзімділігі ГОСТ Р 50810-95 бойынша сыналды.

Зертханалық сынақ негізінде бейматаның табиғи микрофлораның әсерінен кейінгі беріктіктерінің өзгерісі салыстырмалы түрде анықталды. ГОСТ 9.060-75 бойынша, егер П ≥ 80% болса материал биотөзімді болып есептеледі. Материалдың үзілу жүктемесі МТ-150 (ГОСТ 3813-72) құрылғысында тексерілді.

Микробиологиялық зертханада беймата-ның C. albicans ATCC 10231, C. albicans ATCC 2091 және A. braziliensisATCC 16404 штамм-дарына қатысты фунгицидтік белсенділігі анықталды.

Токсикологиялық кауіпсіздікке зерттеу-лер Кеден одағының 017/2011 «Жеңіл өнеркәсіп өнімдерінің қауіпсіздігі туралы» техникалық регламентінің талаптарына сәйкес жүргізілді.

Нәтижелер және оларды талқылау

Зерттеушілердің жұмысында [1] салицил қышқылы және мыс сульфаты көмегімен беймата материалын өңдеу тәсілі ұсынылған. Салицил қышқылы (5 г/л) және мыс сулфаты (3 г/л) ерітіндісінде өңделген материалдың C. albicans ATCC 10231, C. albicans ATCC 2091 және A. braziliensisATCC 16404 штаммдарына қатысты фунгицидтік белсенділігі артқаны байқалады (сурет 1).

б

• а)    C. аlbicans ATCC 2091 тест-штаммының өсуінің баяулату зонасы;

• б)    A. braziliensisATCC 16404 тест-штаммының өсуінің баяулату зонасы;

• в)    C. albicans ATCC 10231 тест-штаммының өсуінің баяулату зонасы

Сурет 1 – Салицил қышқылы және мыс сульфаты ертінідісінде өңделген бейматаның биотұрақтылығы (өңделген және өңделмеген үлгілер)

Келесі жұмыста [2] фосфорқышқыл (ФҚН) натрий және гуанидин гидрохлориді (ГГХ) негізінде бейматаға отқа төзімділік қасиет беру мақсатында зерттеулер жүргізілген.

Ұсынылған композициямен өңделген бейма-таның отқа төзімділігі айтарлықтай жоғарлаған (сурет 2).

• 1 .өңделмеген үлгі;

• 2 .поливинилспирт, ФҚН және ГГХ өңделген үлгі;

• 3 .ФҚН және ГГХ өңделген үлгі

  
  
  

Сурет 2 – Беймата үлгілерінің жануға тұрақтылығы

Сондай-ақ, бірқатар авторлардың жұмысында нанотехнологияларды пайдалану текстиль материалдарын өңдеу өндірісінің негізгі сатыларында шығынды төмендетуге мүмкіндік беретінін көрсеткен.

Қазіргі таңда нанотехнологияның қарқынды дамып келе жатқан салаларының бірі – әртүрлі металдардың наноөлшемді бөлшектерін бағалы тұтынымдық қасиеттері бар текстиль материалдарын алу мақсатында пайдалану. Метал нанобөлшектерін алудың ең көп таралған әдістерінің бірі – оларды тұздарының ерітінділерінен тотықсыздандыру - химиялық әдісі [3-8].

Аталған жұмыстармен таныса отырып отандық шикізат - жүн және зығыр талшықтарының қалдықтарынан алынған беймата материалдарына отқа төзімділік және биотұрақтылық қасиет беретін құрам алу көзделді.

Осы мақсатта мыс сульфаты (МС), гуанидин гидрохлориді (ГГХ), салицил қышқылы пайдаланылды (кесте 1). Зерттеуде тұрақтан-дырғыш және тотықсыздандырғыштардың көмегімен мыс нанобөлшектерін алудың жаңа тәсілін қарастырдық.

Мыс нанобөлшектерін алу үшін тұрақ-тандырғыш – отқа төзімділік қасиетке ие гуанидин гидрохлоридінің қатысуымен мыс сульфатының сулы ерітінділері дайындалды. Қайнау температурасына дейін жеткізілген ерітіндіге тотықсыздандырғыш ретінде салицил қышқылы құйылды. Дайындалған құрамға сілтілік агент - NaOH концентрлі ерітіндісі Рh 9-11 болғанға дейін тамшылатып қосылды. Реакция барысында түссіз ерітінділер қанық-қан сары түске дейін өзгерді. Әдеби мәліметтерге сүйенсек, бұл құбылыс мыс нанобөлшек-терінің пайда болғанын көрсетеді [9-15].

Алынған ерітінді зығыр және жүн талшықтарынан дайындалған жайғақтың бетіне себу арқылы сіңірілді. Одан кейін 100 0С-де 510 мин кептіріліп, 180 0С-де термопресте бастырылды. Беймата өндірісінде ұсынылған өңдеу құрамын талшықтар қоспасын эмуль-сиялау кезінде сіңіруге болады.

Кесте 1 – Текстиль материалдарын өңдеу препараттарының концентрациясы

Сынақ №	Препараттар концентрациясы, г/л
	кодталған			табиғи
	х 1	х 2	х 3	ГГХ	МС	СК
1	1	1	1	15	5	7
2	1	1	-1	15	5	3
3	1	-1	1	15	1	7
4	1	-1	-1	15	5	3
5	-1	1	1	5	5	7
6	-1	1	-1	5	5	3
7	-1	-1	1	5	1	7
8	-1	-1	-1	5	1	3
9	0	0	0	10	3	5
10	0	0	0	10	3	5

Өңделген материалдардың отқа төзімділігін сынау барысында өңделмеген үлгілер 15 секунд тұтандырғаннан кейін 45 секундта толықтай жанып кетті (ГОСТ Р 50810-95). Мыс сульфаты (МС), гуанидин гидрохлориді (ГГХ), салицил қышқылы ерітіндісінде

өңделген үлгілердің жануға тұрақтылығы айтарлықтай жоғарлағаны байқалады. Ұсынылған препараттардың ең жоғарғы концентрациясында бейматаның жануы мүлдем тоқтайды (сурет 3, 4).

Сурет 3 – Беймата үлгілерінің жануға тұрақтылығы

1-өңделмеген беймата үлгісі, 2-ең төмен концентрацияларда өңделген беймата үлгісі:

ГГХ- 5 г/л; МС-1 г/л; СҚ- 3 г/л 3-ең жоғары концентрацияларда өңделген беймата үлгісі:

ГГХ- 15 г/л; МС- 5 г/л; СҚ- 7 г/л

Сурет 4 – «ОВТ» құрылғысында бейматаның жануға төзімділігін сынау

Өңделген бейматалардың биотұрақты-лығы зертханалық жолмен ГОСТ 9.060-75 бойынша анықталды. Зертханалық сынақ негізінде өңделген және өңделмеген үлгілердің табиғи микрофлораның әсерінен кейінгі беріктіктерінің өзгерісі салыстырмалы түрде анықталды. ГОСТ 9.060-75 бойынша, егер П ≥ 80 % болса беймата биотөзімді болып есептеледі.

Зерттеу нәтижесінде өңделген үлгілердің биобұзылыстан кейінгі көрсеткіштері 80 %-дан жоғары екені анықталды. Ал өңделмеген матаның бұл көрсеткіші 62 % болды (кесте 2, сурет 5). Материалдың үзілу жүктемесі ГОСТ 3813-72 бойынша МТ-150 құрылғысында анықталды.

Сурет 5 – Биозақымданудан кейінгі беймата үлгілері

Кесте 2 – Беймата материалдарының микробиологиялық тұрақтылық коэффициенті

Құр ам №	Препараттар концентрациясы, г/л			Микробиологиялық тұрақтылық коэффициенті, П, %
	ГГХ	МС	СК
1	15	5	7	85
2	15	5	3	87
3	15	1	7	96
4	15	5	3	80
5	5	5	7	84
6	5	5	3	88
7	5	1	7	98
8	5	1	3	90
9	10	3	5	87
10	10	3	5	86

Алынған нәтижелерден метал тұзы мен тотықсыздандырғыштың қатынасы 1: 7 болған кезде ең жоғары биоцидтік көрсеткіштерге қол жеткізуге болатыны дәлелденді.

Микробиологиялық зерттеулер нәтижесінде мыс нанобөлшектері негізінде өңделген материалдың C. albicansATCC 10231, C. Albicans ATCC 2091 және A. braziliensisATCC 16404 штаммдарына қатысты фунгицидтік белсенділігі артқанын байқаймыз. Аталған штаммдар өңделмеген үлгілердің бетінде көбейіп өсіп, толықтай зақымдаған, ал ұсынылған тәсілде

өңделген үлгілердің айтарлықтай зақымдалма-

ғанын көруге болады (сурет 6).

а                 ә                               б

в г                       ғ

а, ә, б – өңделмеген үлгілер; в, г, ғ – өңделген үлгілер

Сурет 6 – Штаммдардың өсуі: C. albicans ATCC 2023, C.albicans ATCC 10231, және A.brasilliensis 16404

Сондай-ақ текстиль материалдарының гигиеналық қасиеттері маңызды көрсеткіш болып табылады. Әсіресе арнайы құрамдармен өңдеуден кейін материалдың ауа өткізгіштігі күрт төмендеп кетуі мүмкін. Сондықтан

өңделген бейматаның ауа өткізгіштігі ГОСТ 12088-77 бойынша MT-160 құрылғысында анықталды (кесте 3).

Кесте 3 – Беймата материалдарының ауа өткізгіштік көрсеткіштері

Құрам №	Препараттар концентрациясы, г/л			Ауа өткізгіштік коэффициенті, дм3/(м2*с)
	ГГХ	МС	СК
1	15	5	7	547,5
2	15	5	3	513,9
3	15	1	7	425,4
4	15	5	3	450
Өңделмеген беймата	-	-	-	559,5

Кестедегі алынған нәтижелер бойынша өңдеуден кейін бейматаның ауа өткізгіштік көрсеткіштері аса төмендемегенін байқаймыз.

Беймата талшықтарының беткі морфо-логиясын зерттеу үшін JSM-6490LA сканер- леуші электронды микроскоп қолданылды. Алынған суреттерден, талшықтардың бетіндегі түзілген ұсақ бөлшектерді байқаймыз (сурет 6). Әдеби деректерге сүйене отырып, бұл метал нанобөлшектері деп тұжырым жасадық.

А                                ә а - өңделмеген беймата ә - мыс нанобөлшектерімен өңделген беймата

Сурет 7 – Материалдың электронды-микроскопиялық суреті

Өңделген үлгілердің тері тітіркендіргіш әсеріне жүргізілген сынақтары оның токсикологиялық қауіпсіздігін көрсетті

Кесте 4 – Токсикологиялық қауіпсіздік көрсеткіші

Токсикологиялық   Үлгі    Анықталған    Шектелген көрсеткіш      ортасы   концентрация   концентрация	Зерттеу әдістеріне НҚ
Теріге          Сулы          0               0 тітіркендіргіш       орта әсері (балл)	И.1.1.11-12-35-2004

Зерттеулер Кеден одағының 017/2011 «Жеңіл өнеркәсіп өнімдерінің қауіпсіздігі туралы» техникалық регламентінің талаптарына және И.1.1.11-12-35-2004 нормативтік құжат бойынша жүргізілді (кесте 4).

Қорытынды

Зерттеу жұмысында отандық шикізат -жүн және зығыр талшықтарының қалдықтарынан алынған беймата материалдарына отқа төзімділік және биотұрақтылық қасиет беретін құрам алу көзделді.

Осы мақсатта мыс сульфаты (МС), гуанидин гидрохлориді (ГГХ), салицил қышқылы пайдаланылды. Бұл жұмыста тұрақтан-дырғыш және тотықсыздандырғыштардың көмегімен мыс нанобөлшектерін алудың жаңа тәсілін қарастырдық.

Материалдардың отқа төзімділігін сынау барысында өңделмеген үлгілер 15 секунд тұтандырғаннан кейін 45 секундта толықтай жанып кетті. Мыс сульфаты (МС), гуанидин гидрохлориді (ГГХ), салицил қышқылы ерітіндісінде өңделген үлгілердің жануға тұрақтылығы айтарлықтай жоғарлағаны байқалады. Ұсынылған препараттардың ең жоғарғы концентрациясында бейматаның жануы мүлдем тоқтады.

Зерттеу нәтижесінде өңделген үлгілердің биобұзылыстан кейінгі көрсеткіштері 80 %-дан жоғары екені анықталды. Ал өңделмеген матаның бұл көрсеткіші 62 % болды.

Алынған нәтижелерден метал тұзы және тотықсыздандырғыштың қатынасы 1 : 7 болған кезде ең жоғары биоцидтік көрсеткіштерге қол жеткізуге болатыны дәлелденді.

Микробиологиялық зерттеулер нәтижесінде мыс нанобөлшектері негізінде өңделген материалдың C. albicans ATCC 10231, C. albicans ATCC 2091 және A. braziliensisATCC 16404 штаммдарына қатысты фунгицидтік белсенділігі артқанын байқаймыз. Аталған штаммдар өңделмеген үлгілердің бетінде көбейіп өсіп, толықтай зақымдаған, ал ұсынылған тәсілде өңделген үлгілердің айтарлықтай зақымдалмағанын көруге болады.

Өңделген бейматаның ауа өткізгіштігі MT-160 құрылғысында анықталды. Өңдеуден кейін бейматаның ауа өткізгіштік көрсеткіштері аса төмендемегенін көреміз.

Беймата талшықтарының беткі морфоло-гиясын зерттеу үшін JSM-6490LA сканерлеуші электронды микроскоп қолданылды. Алынған суреттерден, талшықтардың бетіндегі түзілген мыс нанобөлшектері байқауға болады.

Өңделген үлгілердің тері тітіркендіргіш әсеріне жүргізілген сынақтары оның токсико-логиялық қауіпсіздігін дәлелдеді.

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

• 1.    Ертас А.М., Буркитбай А., Ниязбеков Б., Таусарова Б.Р. Придание биоцидных свойств утеплительным материалам из льняных воло-кон// Вестник АТУ , №2 (132). (2021).-С. 32-37.

• 2.    Sarymsakova A.T., Burkitbay A., Tausarova B.R. Development of a method for fire-resistant of nonwoven material using a phosphorus-containing composi-tion// Вестник АТУ , №3. (2022).-С. 223 – 229.

• 3.    Такей Е., Таусарова Б.Р., Буркитбай А. Исследование тепловыделения обработанных целлюлозных текстильных материалов золь-гель компо-зицией// Технология текстильной промышленности . № 6 (384). (2019).-С. 236 – 240.

• 4.    Takey Ye., Taussarova B.R.. Sol-gel composition on the basis of sodium silicate and ammonium polyphosphate for obtaining fire retardant cellulose textile materials// Химический журнал казахстана , №4. (2018).-С. 43-49.

• 5.    Таусарова Б. Р., Кутжанова А. Ж., Абдрахманова Г.С. Снижение горючести текстильных материалов: достижения и перспективы// Химический журнал Казахстана , №1 (49). (2015).-С.287 – 303.

• 6.    Visakh P. M., Yoshihiko A. Flame Retardants. Polymer Blends, Composites and Nanocomposites . Чам, Швейцария: Springer International Publishing AG, 2015.

• 7.    Giuseppe R., Claudio C., Emanuela G., Giulio M. Phosphorus-Silica Sol-Gel Hybrid Coatings for Flame Retardant Cotton Fabrics. Textile № 60(1). (2017):29 – 35.

• 8.    Burkitbay A. Rakhimova S.M., Taussarova B.R., Kutzhanova A.Zh. “Development of a Polymeric Composition for Antimicrobial Finish of Cotton.” Fibres & textiles in Eastern Europe, №2 (104). (2014): 96 – 101.

• 9.    Қанат Е.Қ., Буркитбай А., Таусарова Б.Р. Применение фосфорсодержащей композиции в разработке огнестойких нетканых материалов из лубяных волокон. / Наука. Образование. Молодежь. Конференция АТУ . (2019).-С. 129– 131.

• 10.    Такей Е., Таусарова Б.Р., Буркитбай А. Исследование тепловыделения обработанных целлюлозных текстильных материалов золь-гель композицией. Технология текстильной промышленности № 6 (384) . (2019): 236 – 240.

• 11.    Takey Ye., Taussarova B.R. Sol-gel composition on the basis of sodium silicate and ammonium polyphosphate for obtaining fire retardant cellulose textile materials. // Химический журнал Казахстана , №4. (2018).-С. 43-49.

• 12.    Khan, L.; Kim, J.S.; Huh, S.-H.; Koo B.H. “N-Containing Hybrid Composites Coatings for Enhanced Fire-Retardant Properties of Cotton Fabric Us-

  ing One-Pot Sol – Gel Process.” Polymers , №15 (2). (2023): 258 – 269.

• 13.    Madyaratri, E.W., Ridho, M.R., Aristri, M.A., Lubis, M.A.R., Iswanto, A.H., Nawawi, D.S., Antov, P., Kristak, L., Majlingová, A., Fatriasari W. “Recent Advances in the Development of FireResistant Biocomposites.” Polymers , №14 (3). (2022): 362 – 376.

• 14.    Kovačević, Z.; Flinčec Grgac, S.; Bischof, S. “Progress in Biodegradabe Flame Retardant NanoBiocomposites.” Polymers , 13 (5). (2021): 741 – 754.

• 15.    Набиев Н.Д., Рафиков А.С. Разработка технологии огнестойкой отделки смесовой ткани. // Вестник науки и образования , № 13(49)-2018.-С. 554 – 567.