Министерство образования и науки России
Федеральное государственное бюджетное образовательное
Учреждение высшего профессионального образования
«Казанский национальный исследовательский технологический университет»
ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И СТРУКТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НА КАПИЛЛЯРНЫЕ СВОЙСТВА ВОЛОКОН И ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Методические указания
К лабораторной работе
Министерство образования и науки России
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Казанский национальный исследовательский технологический университет»
ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И СТРУКТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НА КАПИЛЛЯРНЫЕ СВОЙСТВА ВОЛОКОН И ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Методические указания
Казань 2016
УДК 677.017
ББК 37.23
Составители: доц. И. А. Гришанова, магистр А. И. Вакилова
Влияние химического состава и структурных характеристик на капиллярные свойства волокон и текстильных материалов: Метод. указания / Казан. нац. исслед. технолог. ун-т; Сост.: И. А. Гришанова, А.И. Вакилова.
Приведены необходимые теоретические и справочные материалы, описан порядок выполнения лабораторной работы, даны рекомендации по обработке экспериментальных данных и оформлению отчета.
Предназначены для студентов по направлению подготовки 26200062, изучающих дисциплину «Химизация технологических процессов и основы переработки полимерных материалов»
Подготовлены на кафедре «Моды и технологии».
Печатаются по решению методической комиссии специальностей легкой промышленности.
Рецензенты: проф.каф. ПНТВМ Г. Н. Кулевцов
доц. каф. ТЛК. М.Р. Зиганшина
ГЛОССАРИЙ
АБСОРЦИЯ (ABSORBERE) - объемное поглощение газов или паров жидкостью (абсорбентом) с образованием раствора
АДГЕЗИЯ (ADHESION, ADHERENCE) – поверхностное явление, заключающее в возникновении физического и/или химического взаимодействий между конденсированными фазами при их молекулярном контакте, приводящем к образованию новой гетерогенной системы
ВЛАГОЕМКОСТЬ (MOISTUREABSORPTION) – способность материала поглощать влагу при погружении его в воду
ВЛАГООТДАЧА (MOISTUREEVAPORATION) – способность материала отдавать пары воды при высушивании его на воздухе при нормальной влажности и температуре
ВЛАГОСТОЙКОСТЬ (WATERRESISTANCE) – способность материала противостоять проникновению влаги внутрь
ВЛАЖНОСТЬ (HUMINDITY) – содержание свободной влаги в материале, выраженное в процентах к его массе
ВОЛОКНО (FIBER) - тонкая непряденая нить растительного, животного или минерального происхождения
ВОЛОКНООБРАЗУЮЩИЕ ПОЛИМЕРЫ (FIBER – FORMINGPOLYMERS) - по своей надмолекулярной структуре относятся к фибриллярным соединениям. Согласно современным представлениям развернутые макромолекулы благодаря действию межмолекулярных сил объединяются в линейные пачки, в которых они располагаются последовательно-параллельно относительно друг друга
ВОДОПОГЛОЩЕНИЕ (WATER ABSORPTION) – способность материала впитывать, удерживать в порах и капиллярах воду. Объемное водопоглощение выражается в процентах как отношение объема поглощенной образцом воды к его объему в водонасыщенном стоянии
ВОДОСТОЙКОСТЬ (WATER-RESISTANCE) – способность противостоять гидролизу или растворению
ВОДОПРОМОКАЕМОСТЬ (WATERPENETRATION) – время промокания сухого образца, определяемое по изменению ее электропроводности
ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ (WATERPERMEABILITY) – способность промокшего материала сопротивляться сквозному проникновению воды
ВОЗДУХОПРОНИЦАЕМОСТЬ (AIRPERMEABILITY) – способность материала пропускать воздух
ГИДРОФИЛЬНОСТЬ/ГИДРОФОБНОСТЬ (HYDR-OPHILIC/HYDROPHOBY) – характеристика интенсивности молекулярного взаимодействия поверхности тел с водой. Гидрофильность/гидрофобность является частным случаем взаимодействия веществ с растворителем – лиофильность, лиофобность
ГИГРОСКОПИЧНОСТЬ (HYGROSCOPICITY) – свойство веществ поглощать водяные пары из воздуха
ГИГИЕНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ (HYGIENEMATERIALPROPERTIES) - комплекс свойств, обеспечивающих оптимальные условия для сохранения здоровья человека. К Г.С.М. относятся гигроскопичность, влагоотдача, паропроницаемость, теплопроводность и др.
ГИСТЕРЕЗИС (HYSTERESIS) – явление, которое состоит в том, что физ. величина, характеризующая состояние тела (напр., намагниченность), неоднозначно зависит от физ. величины, характеризующей внешние условия (напр., магн. поля). Г. наблюдается в тех случаях, когда состояние тела в данный момент времени определяется внеш. условиями не только в то же, но и в предшествующие моменты времени
ДИФИЛЬНОСТЬ (DIPHILIC) - свойство молекул веществ (как правило, органических), обладающих одновременно лиофильными (в частности, гидрофильными) и лиофобными (гидрофобными) свойствами
ДИФФУЗИЯ (DIFFUSION) – самопроизвольное проникновение друг в друга приведенных в соприкосновение газов, жидкостей и твердых тел
ДЕСОРБЦИЯ (DESORPTION) - (от Де... и лат. sorbeo поглощаю) удаление адсорбированного вещества с поверхности адсорбента. Д. обратна адсорбции
КАПИЛЛЯРНОСТЬ (CAPILLARITY) - движение жидкости по узкому отверстию, вызванное поверхностным натяжением между жидкостью и окружающим ее материалом
КАТАЛИЗАТОР (CATALYST) - химическое вещество, ускоряющее реакцию, но не входящее в состав продуктов реакции
КОЭФФИЦИЕНТ ЗАПОЛНЕНИЯ (FILLINGFACTOR) - расчетная величина, относящаяся к геометрии переплетения и показывающая процент общей поверхности ткани, которая покрыта пряжей ткани
КОНДЕНСАЦИЯ (CONDENSATION) - процесс перехода вещества в жидкое или твёрдое состояние из газообразного
КРАЕВОЙ УГОЛ СМАЧИВАНИЯ (WETTING ANGLE) – (показывает степень смачивания) угол между касательной к контуру капли, проведенный через точку, общую для всех трех фаз (твердой, жидкой, газообразной) и проекцией этой касательной на плоскость, изменяется от 0 до 180°
МОДИФИКАЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ МАТЕРИАЛОВ (NAVY SURFACE MODIFICATION) – направленное изменение физических, механических, химических свойств под действием разных факторов
НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ПЛАЗМА (LOW-TEMPERATUREPLASMA) - плазма, у которой средняя энергия электронов меньше характерного потенциала ионизации атома (< 10 эВ); температура её обычно не превышает 105К
ОБЪЕМНОЕ ЗАПОЛНЕНИЕ (VOLUMEFILLING) - характеризуется коэффициентами заполнения ткани нитями и волокном
ПЛОТНОСТЬ ТКАНИ (TISSUEDENSITY) – характеризуется содержанием волокнистого материала в единице объёма. П. т. выражается обычно числом нитей основы на единицу ширины и числом нитей утка на единицу длины — т. н. абсолютная П. т. по основе и утку
ПОВЕРХНОСТНОЕ ЗАПОЛНЕНИЕ (SURFACE FILLING) - характеризует плотность ткани в процентах от максимально возможной, с учетом толщины нитей, а также линейное заполнение ткани, учитывающее переплетение нитей
ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ (SURFACE TENSION) – сила, отнесенная к единице длины контура, ограничивающего поверхность раздела фаз (размерность Н/м); эта сила действует тангенциально к поверхности и препятствует ее самопроизвольному увеличению
ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА (SURFACTANTS) — химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела термодинамических фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения
ПОЛИМЕРЫ (POLYMERS) – продукты соединения (полимеризации) многих одинаковых молекул одного и того же вещества в одну укрупненную молекулу.
ПОРЫ (PORA) - пустоты, отверстия
СМАЧИВАНИЕ (WETTING) – процессы, происходящие при взаимодействии жидкости с поверхностью тв. тела или др. жидкости и проявляющиеся в растекании жидкости и формировании площади
ФИЛЬТРАЦИЯ (FILTRATION) – процесс разделения жидких или газовых смесей от взвешенных частиц диаметром 100-0,1 мкм (микрон)
ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ (SURFACE ROUGHNESS) — совокупность неровностей поверхности с относительно малым шагом на базовой длине. Шероховатость относится к микрогеометрии твёрдого тела и определяет его важнейшие эксплуатационные свойства
ЩЕЛЕВИДНОСТЬ (SLOTTED) — узкое и удлиненное отверстие, продолговатый зазор, либо пространственный промежуток между двумя объектами [1]
Лабораторная работа
ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И СТРУКТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НА КАПИЛЛЯРНЫЕ СВОЙСТВА ВОЛОКОН И ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ (16 ч)
Цель работы: уметь оптимизировать свойства пакета текстильных материалов при проектировании изделий легкой промышленности на основе изучения влияния химического состава и структурных факторов на капиллярные свойства волокон и тканей
Внутри пододежного пространства, как и в самих материалах одежды, непрерывно протекают капиллярные процессы: процессы проникновения наружу парообразной влаги, процессы адсорбции и т.п. Эти процессы обуславливают комфортность и гигиеничность одежды. Исследование капиллярных свойств текстильных материалов и влияние на них различных факторов позволяет разрабатывать материалы с требуемыми свойствами, удовлетворяющими требованиям гигиены и технологии, что играет немаловажную роль в управлении качеством и конкурентоспособностью выпускаемой продукции [2, 3].
Капиллярные процессы обусловлены капиллярными явлениями, вызываемыми влиянием сил межмолекулярного взаимодействия на равновесие и движение свободной поверхности жидкости, поверхности раздела несмешивающихся жидкостей и границ жидкостей с твердыми телами. Распространенным примером капиллярных явлений служит подъем и опускание жидкости в узких трубках (капиллярах) и в пористых средах [2].
Термин «капиллярность» относится к поверхностям раздела, которые достаточно хорошо подвижны для образования равновесной формы. Наиболее характерными примерами являются мениски и капли, образованные жидкостями на воздухе, в другой жидкости или тонкие пленки.
Экспериментальные исследования капиллярного подъема жидкости свидетельствует о связи между смачиванием стенок капилляров и формой поверхности жидкости в капилляре (вогнутый мениск — при смачивании и выпуклый мениск — при отсутствии смачивания). Форма капли на твердой поверхности определяется соотношением сил молекулярного притяжения между молекулами жидкости и твердого тела, взаимным притяжением молекул жидкости. Высота капиллярного подъема смачивающей жидкости в капиллярной трубке обратно пропорциональна ее диаметру.
Смачивание характеризуется краевым углом смачивания (угол между поверхностью жидкости и твердого тела на границе с окружающей средой). Равновесный краевой угол устанавливается в момент нахождения системы в состоянии термодинамического равновесия. Для каждой системы при данных внешних условиях равновесный краевой угол имеет определенную величину и является одной из важнейших характеристик смачивания.
Тупой равновесный краевой угол - 180° > Ɵ > 90° указывает на плохое смачивание или почти его отсутствие. Острый равновесный угол 90° > Ɵ > 0° говорит о наличии ограниченного смачивания. При условии, когда равновесный краевой угол не устанавливается, наблюдается полное смачивание – капля будет растекаться в тонкую пленку до тех пор, пока слой жидкости не станет мономолекулярным.
Типичные случаи контактного смачивания:
- жидкость на поверхности твердого тела растекается по его поверхности (смачивает ее) в случае, если взаимодействие молекул жидкости с твердым телом сильнее, чем взаимодействие молекул жидкости между собой;
- при условии, когда сила взаимодействия молекул жидкости между собой больше, чем силы взаимодействия молекул жидкости с молекулами твердого тела, смачивания не происходит, жидкость не будет растекаться по поверхности твердого тела, а соберется в каплю, которая при отсутствии действия силы тяжести должна была бы иметь почти сферическую форму [2].
На практике чаще всего встречаются различные случаи неполного смачивания, когда капля жидкости, нанесенная на поверхность твердого тела, образует с этой поверхностью определенный угол Ɵ (рис. 1).
Поверхностно – активные вещества (ПАВ) влияют на процесс смачивания, т. к. они снижают поверхностное натяжение растворителя. ПАВами являются растворимые в воде органические соединения, обладающие асимметрией молекул и состоящие из углеводородного радикала (гидрофобная или олеофильная часть) и полярной группы (гидрофильная часть) [4 - 6].
а б в
а – полная смачиваемость,
б – отсутствие смачиваемости,
в – частичная смачиваемость
Рис. 1 – Краевые углы смачивания
Дифильность является характерной особенностью молекул большинства ПАВ, т.е. их молекулы состоят из двух частей – полярной группы и неполярного углеводородного радикала.
ПАВ имеют меньшее поверхностное натяжение, чем растворитель, а также сравнительно малую растворимость. Взаимодействие между молекулами ПАВ и молекулами растворителя всегда меньше, чем взаимодействие между молекулами самого растворителя, поэтому молекулы ПАВ будут выталкиваться из объема растворителя на поверхность. В результате накопления ПАВ, слабо взаимодействующих друг с другом, межмолекулярное взаимодействие в поверхностном слое уменьшается и поверхностное натяжение падает, т.е. увеличивается способность к смачиванию. Минимальное значение поверхностного натяжения водного раствора ПАВ составляет 0,025 Н/м [2, 7, 8].
Согласно рисунку 2а при повышении концентрации ПАВ (кривая -1) изотерма поверхностного натяжения сначала круто падает, затем следует криволинейный участок, соответствующий средним концентрациям. Третий участок, идущий почти горизонтально, показывает, что на поверхности жидкости уже образовался сплошной мономолекулярный слой ПАВ. Изотерма поверхностного натяжения при повышении концентрации веществ, не влияющих на поверхностное натяжение (кривая - 2) представляет собой прямую, параллельную оси концентраций.
σ, мДж/м2 σ, мН/м
 | |||||
 | |||||
 |  |
С,% t,0с
а б
Рис 2 - Зависимость поверхностного натяжения (σ) от концентрации (С) (рис 2а), раствора ПАВ и температуры (t) (рис 2б) (1- жидкость; 2 – раствор вещества)
При изучении зависимости поверхностного натяжения растворов ПАВ от температуры (рис. 2б) следует, что в отличие от индивидуальных жидкостей, поверхностное натяжение которых с повышением температуры уменьшается, для некоторых растворов ПАВ с повышением температуры поверхностное натяжение в первоначальный период снижается, далее увеличивается до максимума, затем при более высоких температурах вновь снижается. Подобная зависимость связана с тем, что в определенном интервале температур наступает десорбция ПАВ, что приводит к увеличению поверхностного натяжения, при дальнейшем повышении температуры поверхностное натяжение вновь начинает снижаться.
Поверхностное натяжение и краевой угол. Сила, действующая на единицу длины границы раздела и обуславливающая сокращение поверхности жидкости, называется поверхностным натяжением – (σ). Натяжение образуется вследствие существования внутреннего давления, под действием которого молекулы, расположенные на поверхности жидкости, втягиваются внутрь, тем самым сокращая поверхность до минимальной при данных условиях. Сила поверхностного натяжения всегда направлена тангенциально, т.е. вдоль касательной к поверхности жидкости. Поверхностное натяжение численно равно удельной свободной поверхностной энергии.
Удельной свободной поверхностной энергией называется избыток энергии в поверхностном слое, отнесенный к единице поверхности. Этот избыток обусловливается различием межмолекулярных взаимодействий в обеих фазах. Удельная свободная поверхностная энергия определяется как работа, которая совершается в изотермическом процессе возникновения единицы площади на поверхности раздела двух находящихся в равновесии фаз против молекулярных сил сцепления.
Для жидкостей термин «поверхностное натяжение» и «удельная свободная поверхностная энергия» являются синонимами, их размерности совпадают.
В случае жидкой среды при отсутствии адсорбции на границе раздела фаз поверхностное натяжение составляет (1):
(1)
где F – свободная энергия системы или работа обратимого изотермического процесса образования новой поверхности жидкости;
S – поверхность системы;
V – объем системы;
T – температура.
В случае неполного смачивания твердого тела, изображенного на рис. 3, по периметру смачивания действуют три силы:
- поверхностное натяжение σтг на границе раздела – твердое тело – газ, увеличивающее поверхность соприкосновения жидкости с твердой поверхностью и способствующее растеканию капли;
- поверхностное натяжение σтжна границе жидкость – твердое тело, препятствующее растеканию капли;
- поверхностное натяжение σжг на границе жидкость – газ, которое стремится уменьшить поверхность капли. Эта сила направлена под углом Ɵ к твердому телу.
При образовании равновесного краевого угла смачивания все три силы должны уравновешивать друг друга [2, 7].
где Ж - жидкость;
Г – газ (воздух);
Тр – твердое тело
Рис. 3 - Зависимость между краевым углом смачивания (Ɵ)
и величинами поверхностного натяжения: σжг, σтг, σтж
Зависимость равновесного угла (Ɵ) от сил, действующих на границах раздела фаз, участвующих в смачивании, описывает уравнение Т. Юнга (2):
(2)
Методы определения краевого угла. Многие исследователи определяли краевые углы в экспериментах со смачиванием волокнистых систем, закрепляя отдельное волоконце в специальные миниатюрные зажимы таким образом, чтобы угол наклона мог изменяться. С помощью установки, обеспечивающей возможность плавного опускания и поднятия волоконца относительно уровня жидкости, измеряют углы натекания (при опускании) и оттекания (при поднятии) под микроскопом.
Разработаны методы измерения краевых углов на тонких нитях, волокнах, на тканях или пучках волокон. Однако в этих случаях возникают затруднения из-за шероховатости и быстрого впитывания жидкости в волокнистую систему. Шероховатость до минимальных значений удаляется с помощью прессования волокнистой системы и ее подогрева между плитами из нержавеющей стали [2, 9].
На практике в силу различных причин реальные краевые углы отличаются от равновесных.
Краевой угол от начального до конечного значения в зависимости от продолжительности контакта изменяется следующим образом:
продолжительность контакта, с - 6,180, 300, 600;
краевой угол Ɵ, град - 30, 48, 60, 88;
Изменяется краевой угол и при изменении объема капли, (увеличивается при росте объема капли и уменьшается при сокращении объема капли).
Среди многих причин, влияющих на гистерезис смачивания, следует отнести шероховатость поверхности, подвергающей смачиванию. По существующей терминологии шероховатость поверхности – это совокупность микронеровностей (с относительно малыми шагами), образующих рельеф поверхности и рассматриваемых на определенном участке. Неровности шероховатой поверхности приводят к увеличению площади фактического контакта жидкости с твердым телом по сравнению с гладкой поверхностью. Номинальная площадь контакта равна площади проекции капли жидкости на гладкую поверхность. Шероховатость ухудшает смачивание, если жидкость не смачивает поверхность, т.е значение краевого угла на шероховатой поверхности больше, чем на гладкой. Таким образом, регулируя шероховатость, можно регулировать смачиваемость и, следовательно, проникновение жидкости в капиллярно – пористое тело.
Капиллярная структура любого волокнистого материала (ткань, трикотаж, нетканый материал) складывается из микроструктуры вещества волокна и макроструктуры материала, причем диаметр капилляров обеих структур совершенно различного порядка.
Одиночные текстильные волокна являются пучком микроскопических фибрилл, между которыми расположены капиллярные пространства.
В свою очередь микроскопические фибриллы состоят из пучков субмикроскопических фибрилл, между которыми находится сравнительно грубые щели и пустоты диаметром 50*10-4……30*10-4 мкм, чередующиеся с тонкими капиллярами диаметром не более 10*10-4 мкм.Микроскопические и субмикроскопические капиллярные пространства обусловливают впитыванием жидкостей сухими волокнами при их набухании. Большое значение приобретает определение капиллярной структуры у плотных и особенно многослойных тканей, что очень важно для правильного проведения отделочных операций (крашение, пропитка).
Движение жидкостей и газов возможно только в пространстве сообщающихся пор, которые являются местом протекания тепловых, фильтрационных, диффузионных, сорбционных процессов и химических реакций, сопровождающихся перемещением (транспортировкой) жидкостей и газа, поэтому пространство сообщающихся пор называют активным (или эффективным) поровым пространством.
Классификация пор по размерам была предложена М.М Дубининым и распределяется следующим образом [2]:
микропоры 15*10-10
мезопоры 15*10-10…….10-10
макропоры 10-7
Подобная классификация официально принята международным союзом по теоретической и прикладной химии (IURAC).
Макропоры выполняют в основном роль транспортных пор, по которым сорбат доставляется к мезопорам (раньше называли переходными порами) и микропорам – главным носителем сорбционных свойств в высокоактивных сорбентах. Мезопоры являются носителями свойств сорбентов и катализаторов, они обеспечивают транспортировку, сорбцию и каталитические превращения на своей поверхности крупных молекул. В мезопорах происходит капиллярная конденсация.
На скорость капиллярного проникания оказывает влияние щелевидность, которая может наблюдаться в результате механического воздействия в процессе обработки волокнисто – пористых материалов. Сопоставление результатов опытов с капиллярами, идентичными по площади сечения, но отличающимися щелевидностью, свидетельствует, что скорость подъема в щелевидных капиллярах меньше, чем в нещелевидных. С увеличением степени щелевидности скорость капиллярного подъема снижается. Подобное противоречие связано со следующими факторами:
- влиянием фактора трения периметра мениска жидкости, движущегося вдоль стенок капилляра; (при большей щелевидности у капилляра больший периметр сечения и большая поверхность, следовательно, трение возрастает, а скорость подъема уменьшается).
- при смачивании на стенке капилляра образуется слой адсорбированной жидкости толщиной d=10-5 см, что снижает эффективную площадь сечения капилляров и тем больше, чем больше периметр капилляра, т.е чем больше щелевидность [9, 10].
Этим фактором можно пренебречь в случае капилляров большого радиуса сечения, но в случае капилляров малого радиуса сечения он будет влиять на снижение скорости капиллярного подъема.
Оборудование, приборы, инструменты, материалы
Для проведения работы необходимо иметь: штатив, емкость для раствора, секундомер, линейку, ножницы, исследуемые образцы (не менее трех на каждый вид эксперимента), стеклянные палочки, перчатки, калий двухромовокислый (0,5% - ный раствор), волокнистые текстильные материалы.
Техника безопасности
При изучении влияния химических и физических факторов на капиллярность волокон текстильных материалов необходимо:
- работать в халате, забрав волосы, чтобы не мешали;
- эксперимент проводить в лаборатории в определенно организованном месте (вытяжке), быть аккуратным;
- химические реактивы следует хранить в металлическом ящике;
- использованные реактивы хранятся в пластмассовых, стеклянных или керамических колбах с закрывающейся пробкой.
Задание
- Подготовить образцы исследуемых текстильных волокон длиной 400 мм (натуральных, синтетических текстильных материалов, волокон различной крутки и тканей различной поверхностной плотности);
- Измерить значения гидрофильности волокон и тканей различного состава;
- Измерить значения гидрофильности на волокнах различной структуры (филаментных с пятью, десятью крутками и т.д. на 1 см);
- Измерить значение гидрофильности модифицированных синтетических волокон в ВЧЕ плазме;
- Измерить значения гидрофильности волокон в растворе с ПАВ;
- Измерить значения гидрофильности/гидрофобности тканей с различной поверхностной плотностью, но одинакового химического состава;
- Измерить значение гидрофильности синтетических волокон с различным количеством филаментов;
- Полученные экспериментальные данные представить в виде таблиц 1 – 6 и графиков;
- Полученные результаты обобщить в виде выводов.
Таблица 1 – Значение капиллярности волокон и тканей различного состава
| Порядок измерения | Наименование текстильного материала и волокна | Поверхностная плотность, г/см2 | Значение капиллярности, Н, мм | Примечание |
Таблица 2 – Результаты значений капиллярности волокон различной структуры
| Порядок измерения | Значение капиллярности волокон, H, мм | |||||||||
| натуральные | синтетические | смесовые | Примечание | |||||||
| исходные | 5 круток | 10 круток | исх одные | 5 круток | 10 круток | исходные | 5 круток | 10 круток | ||
Таблица 3 – Значение капиллярности синтетических волокон, модифицированных в ВЧЕ плазме
| Порядок измерения | Наименование синтетического волокна | Поверхностная плотность, г/см2 | Значение капиллярности, Н, мм | Примечание |
Таблица4 – Значение капиллярности волокон в растворах ПАВ
| Измерения | Значения показателей, Н, мм | Примечание | ||
| Натурал. | Синтетич. | Смесовые | ||
Таблица 5 – Значения капиллярности тканей различной поверхностной плотности
| Порядок измерения | Наименование текстильного материала | Поверхностная плотность, г/см2 | Значение капиллярности, Н, мм | Примечание |
Таблица 6 – Значение капиллярности синтетических волокон с различным количеством филаментов
| Порядок измерения | Наименование синтетического волокна | Поверхностная плотность, г/см2 | Значение капиллярности, Н, мм | Примечание |
Методические указания
- Перед испытаниями элементарные пробы должны быть выдержанны в климатических условиях по ГОСТ 10681 - 75 не менее 24 часов;
- Из каждой точечной пробы ткани вырезают три элементарные пробы длиной 400 мм и шириной 50 мм, волокна вырезают длиной 300 мм;
- Капиллярность определяют по ГОСТ 10681 - 75;
- Установка для определения капиллярности представлена на рис 4.
 | |||
1-испытуемый материал,
2-линейка,
3-ванночка,
4- стеклянные палочки
Рис. 4 – Установка для определения капиллярности (ГОСТ 3816-81)
- Концы испытуемых образцов скрепляются стеклянными палочками (длиной 50 - 60 мм, массой 2 и 10г для ткани поверхностной плотности более 200 г/м2), которые в свою очередь скрепляются по краям резиновыми кольцами;
- Емкость с раствором 0,5 % двухромового кислого калия устанавливают под элементарную пробу так, чтобы раствор покрыл стеклянные палочки, а нулевое деление линейки совпало с уровнем раствора;
- Включают секундомер и через 10 минут снимают показания по линейке (с погрешностью не более 1 мм) высоту подъема раствора в течение 60 минут;
- Если граница подъема жидкости размыта, за результат единичного определения принимают среднее арифметическое высот верхнего и нижнего края подъема жидкости;
За окончательный результат испытания принимают среднее арифметическое результатов трех измерений, вычисленных с погрешностью не более 1 мм.
Отчет оформляют в следующем порядке:
- Описывают процесс гидрофильности/гидрофобности на волокнах различной структуры и тканях с различной поверхностной плотностью;
- Дают описание экспериментальной установки;
- Экспериментальные данные представляют в виде таблиц, рисунков, графиков;
- Полученные результаты обобщают в виде выводов.
Рекомендации
Для выполнения и сдачи лабораторной работы необходимо знать следующие разделы программы:
- физическую структуру и свойства текстильных материалов;
- отличительные особенности синтетических текстильных материалов по сравнению с натуральными материалами (по структуре и свойствам);
- способы модификации поверхности свойств текстильных материалов;
- роль гидрофильности/гидрофобности в изделиях ЛП различного назначения.
Вопросы для самопроверки
- Дать определение терминам «Капиллярность», «Смачиваемость», «Водопоглощение», «Гидрофильность», «Гидрофобность», «Поверхностное напряжение»;
-Перечислить методы определения гидрофильности/гидрофобности текстильных материалов;
- Дать определение понятию «Смачивания» и «Краевой угол смачивания»;
- Сформулировать влияние поверхностно- активных веществ на гидрофильность;
- Влияние гидрофильности/гидрофобности на гигиенические свойства изделий легкой промышленности;
- Перечислить виды тканей, предпочтительных с точки зрения гигиенических свойств, для изделий легкой промышленности;
- Привести зависимость капиллярного давления от поверхностного натяжения и краевого угла смачивания.