Представлены результаты нового исследования ультразвукового модифицирования порошков ПТФЭ и нанесения их на тканые и пористые материалы на примере «Холлофайбер».

В рамках Всероссийской научно-практической конференции «Волокнистые материалы и кожи со специальными свойствами», прошедшей в Иванове, было представлено исследование сотрудников Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН (Москва) И.С. Федулова, А.В. Камлера и академика РАН В.М. Бузника. Работа посвящена применению ультразвуковых технологий для модифицирования порошков политетрафторэтилена (ПТФЭ) и нанесения их на тканые и пористые материалы, включая пористый «Холлофайбер».
Как отмечают авторы, ультразвук позволяет получать эмульсии и суспензии, которые трудно создать механическими способами, а также уменьшать размер частиц, что важно для массообменных процессов. Перспективным направлением является получение мелкодисперсных порошков ПТФЭ с последующим нанесением на волокнистые и нетканые материалы для их гидрофобизации.
В экспериментах ультразвуковое воздействие оказывали на суспензию ПТФЭ в 50% растворе изопропилового спирта. Использовалась волноводно-излучающая система с магнитострикционным преобразователем частотой 22 кГц и мощностью 0,5–1 кВт. Применялись коммерческие порошки ПТФЭ марок Ф-4 (ООО «ГалоПолимер») и УПТФЭ ФОРУМ. Принцип воздействия основан на образовании зон с высокой разностью давлений, которые механически измельчают твердые частицы, а постоянное перемешивание среды позволяет гомогенизировать суспензию.
В результате удалось получить стабильную суспензию частиц субмикронного размера. Было установлено, что частицы склонны к агломерации в жидкой среде, из-за чего после обработки наблюдается бимодальное распределение дисперсного состава: тонкодисперсная фракция имеет размеры 40–150 нм, а крупная — 700–900 нм для порошка УПТФЭ ФОРУМ и 6–7 мкм для порошка ООО «ГалоПолимер». Через сутки после обработки размер частиц может достигать 15 мкм. Это указывает на необходимость использования стабилизатора, препятствующего агломерации, и рекомендацию применять суспензию непосредственно после получения. Ведется исследование применения ПАВ и подбора состава водно-спиртовой среды для повышения стабильности суспензии; предварительные эксперименты подтвердили возможность применения ПАВ.
Нанесение частиц ПТФЭ на поверхность пористого «Холлофайбера» производилось с помощью гидроакустического излучателя. Его мощность на порядок ниже, чем у классической волноводно-излучающей системы, однако достаточна для образования гомогенизированного облака водно-спиртовой среды с частицами ПТФЭ, которое переносится на поверхность и внутрь материала. Создаваемая за пористым материалом зона разряжения позволила увеличить глубину проникновения частиц.
Представленные результаты открывают новые и развивают традиционные подходы к созданию волокнистых и пористых материалов со специальными свойствами, в том числе для гидрофобизации, и демонстрируют практический потенциал ультразвуковых технологий для модифицирования порошков ПТФЭ и их нанесения на сложные по структуре материалы, позволяют учитывать новые технические возможности придания свойств и характеристик нетканым материалам «Холлофайбер» с самым многообразным спектром их применения в отечественной промышленности, их полифункциональности.
Конференция была организована при участии Министерства науки и высшего образования РФ, Российской академии наук, Научного совета РАН по химической технологии, Научного совета РАН по неорганической химии, ОАО «Концерн «Калашников», Института химии растворов им. Г.А. Крестова РАН, Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН, Ивановского государственного политехнического университета и Российской инженерной академии.