В настоящее время к перспективным видам модификации волокнистых прекурсоров относится металлизация их поверхности, осуществляемая различными методами: методом термического испарения в вакууме; катодным распылением; химической металлизацией в газовой среде или в растворах. Химическая металлизация, являясь наиболее доступным и удобным способом металлизации волокнистых наполнителей проводится растворами различных металлов, в том числе раствором сульфата гидроксомеди (II) [1].
Объектами исследования являлись: полиакрилонитрильный технический жгутик (ПАН-ТЖ), водный раствор сульфата гидроксомеди (II) (CuSO4·5H2O).
Процесс металлизации волокнистых материалов проводился как на готовом, так и на предварительно обработанным ацетоном ПАН-волокне, при концентрации CuSO4·5H2O в водном растворе 2, 5, 10% и времени модификации 30, 60 и 90 с. Обработка волокна ацетоном осуществлялась с целью удаления замасливателя и, тем самым, увеличения эффективности процесса модифицирования.
Оценка данных по изменению массы модифицированных волокон (рис.1) показала, что привес соли как на готовом волокне, так и на волокне, обработанным ацетоном, зависит от концентрации сульфата гидроксомеди (II) CuSO4·5H2O в модифицирующем растворе (2 - 10%). Причем величины этих изменений практически одинаковы.
Рис. 1 Изменение массы образцов: а - исходного ПАН-ТЖ; б – ПАН-ТЖ, обработанного ацетоном, в процессе модификации CuSO4·5H2O при концентрации модификаторов в ванне: I — 2%; II — 5%; III — 10%
Сравнительная характеристика данных по изменению прочностных свойств металлизированных образцов волокон (табл. 1) показывает, что значения относительной разрывной нагрузки для ПАН-ТЖ, обработанного ацетоном, выше на 2,1-6,4% значений относительной разрывной нагрузки, металлизированного волокнистого материала, не прошедшего предварительную обработку ацетоном. При этом наблюдается тенденция к повышению прочностных характеристик образцов металлизированного ПАН-жгутика, предварительно обработанного ацетоном, по сравнению с исходным волокном.
Таблица 1
Зависимость механических свойств
ПАН-жгутика от параметров модификации CuSO4·5H2O
|
Время модификации, с |
Относительная разрывная нагрузка, сН/текс |
Относительное разрывное удлинение, % |
||
|
ПАН-жгутик |
ПАН-жгутик, обработанный ацетоном |
ПАН-жгутик |
ПАН-жгутик, обработанный ацетоном |
|
|
Исходный ПАН-ТЖ |
43 |
16 |
||
|
Концентрация ванны 2% |
||||
|
30 |
38 |
50 |
21 |
27 |
|
60 |
39 |
51 |
28 |
29 |
|
90 |
40 |
49 |
25 |
25 |
|
Концентрация ванны 5% |
||||
|
30 |
46 |
48 |
28 |
25 |
|
60 |
40 |
48 |
25 |
28 |
|
90 |
47 |
46 |
25 |
25 |
|
Концентрация ванны 10% |
||||
|
30 |
46 |
43 |
31 |
24 |
|
60 |
46 |
47 |
25 |
28 |
|
90 |
45 |
47 |
26 |
22 |
Так, относительная разрывная нагрузка модифицированного ПАН-волокна, обработанного ацетоном при 5%-ной концентрации сульфата гидроксомеди (II) в водном растворе повышается на 7-12 % по сравнению с исходной нитью.
Данные по изменению массы волокон в зависимости от времени модификации при 5%-ном содержании сульфата гидроксомеди (II) в растворе (рис. 2) показывают, что при времени модификации 60 с привес соли на волокне, обработанного ацетоном несколько выше привеса соли на ПАН-жгутике, не прошедшего предварительную обработку ацетоном.
Рис. 2 Изменение массы образцов: а - исходного ПАН-ТЖ; б – ПАН-ТЖ, обработанный ацетоном и модифицированный 5%-ным раствором CuSO4·5H2O
ПАН-прекурсор, предварительно обработанный ацетоном и модифицированный раствором сульфата гидроксомеди (II) при содержании соли в водном растворе 5% и при продолжительности обработки 60 с (рис.3), характеризуется повышенными прочностными свойствами, по сравнению с исходной нитью (увеличение относительной разрывной нагрузки металлизированной нити составляет 12%).
Рис. 3 Влияние сульфата гидроксомеди (II) на свойства ПАН-ТЖ: 1-исходный ПАН-ТЖ; 2-ПАН-ТЖ+CuSO4·5H2O.
Анализ микрофотографий образцов исследуемых волокон (рис.4) показывает, что при модификации ПАН-ТЖ раствором, содержащим сульфат гидроксомеди (II), равномерно распределяется по поверхности волокна.
Рис. 4. Фотографии поверхности волокон (увеличение 600 крат, длина масштабной шкалы 20 мкм): а - ПАН-ТЖ; б - ПАН-ТЖ+5% CuSO4·5H2O.
Проведенная сравнительная характеристика свойств модифицированных волокон показала эффективность обработки ПАН-ТЖ раствором сульфата гидроксомеди (II) при концентрации 5% и времени модификации 60 с.
Литература:
- Металлизация текстильных изделий / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.textile-press.ru
