Меню

Полиамид ткань это мембрана

Ткань мембрана: описание, преимущества и недостатки ткани

Ткань мембрана заслуженно считается инновационным материалом. Повышенные защитные свойства, избирательная пропускная способность, благодаря этим весомым качествам из этой ткани шьют не только детскую, но и специализированную экипировку спортсменов, скалолазов, экипировку для любителей рыбалки, экстремального отдыха и зимних видов спорта.

Предлагаем вам более подробно узнать свойства мембраны, как она выглядит, что такое мембрана в одежде для детей и что это такое по строению.

Что такое мемебрана

Так что за ткань, мембрана? Это усовершенствованный, непромокаемый, синтетический многослойный материал.

Ее отличительная особенность-выведение паров влаги без пропуска внутрь дождя, ветра, снега.

Как выглядит мембрана вы можете увидеть в схеме, представленной в нашей статье.

Полотно состоит из: слоя защищающего мембрану от внешних повреждений, самой паровой объёмной мембраны, далее идет перфорированный защитный слой, наружная ткань и обязательный слой пропитки.

Мембранные ткани условно подразделяются на 2 категории:

  • С порами. Это тонкие прослойки из полимера с микроскопическими отверстиями. В них попадают только молекулы испарений.
  • Без пор. В их сложно-структурированной, напоминающей губку поверхности, впитывается влага, наполняя ее. Затем конденсат за счет разницы давления выводится наружу.

Встречаются изделия, сочетающие в себе оба вида мембранной ткани. Их отличают более высокие качественные показатели и,соответственно, более высокая цена, так как мембранные технологии достаточно затратны при производстве.

Состав материала

В состав мембранной ткани входят:

  • Полиуретановая пленка, на которой накапливается и затем медленно испаряется влага.
  • Полиэстер. Его часто используют из-за его прочности.
  • Хлопок. Мягкий, гипоаллергенный материал. Добавляется при изготовлении детских вещей.
  • Тефлон. Гидрофобный материал. Обладает максимумом стойкости к грязи. Минус этой ткани-возможна потеря качества из-за несоблюдения рекомендаций в стирке.
  • Тенсела. Применяется благодаря своим свойствам увеличенной устойчивости к деформации и хорошей впитываемости влаги.

В вещах также используется комбинированная мембрана-она сочетает свойства мембраны и полиуретановой пленки.

Основные качества

Разберем подробнее чем отличается ткань мембрана, рассмотрев следующие характеристики.

Водостойкость

Представляет собой продолжительную защиту тела от влаги, поступающей из вне. Чем выше прописанное в составе значение, тем дольше вещь будет накапливать и не пропускать влагу внутрь. К сожалению, по прошествии определенного времени ткань все же начнет пропускать воду. Это качество отличает мембрану от полиэтилена и других материалов, с добавлением прорезиненных прослоек, так как они не могут обеспечить качественный воздухообмен.

Паропроницаемость

Уровень паропроницаемости также прописывается на бирке изделия. Это качество отвечает за то, насколько комфортным будет длительная носка одежды из этого материала при активных физических нагрузках.

Достоинства и недостатки

Плюсы

  • Из этой ткани получаются качественные демисезонные и зимние вещи, так как мембрана отлично защищает человека от непогоды в виде снега, дождя, ветра.
  • Ткань легкая и очень прочная.
  • Пятна сухой грязи легко удаляются тряпкой или щеткой.
  • Защита тела от перегрева и переохлаждения.
  • Вещи из мембраны привлекательны.
  • Благодаря защитным пропиткам и составу одежда обладает грязеотталкивающими свойствами.

Недостатки

  • Достаточно высокая цена.
  • Привередливость в уходе.
  • Необходимость надевать под одежду с мембраной термобелье со схожими характеристиками-, например флис.
  • К сожалению поры со временем теряют форму, снижая водооталкивающие свойства мембранной ткани.
  • Категорически запрещена химическая чистка.
  • Подвергать вещи машинной стирке разрешено лишь небольшому количеству видов мембран.

Рекомендации по уходу

  • Запрещена чистка изделий из мембраны с добавлением порошкообразных средств. Гранулы порошка забивают поры, и ткань теряет свои свойства.
  • Требуется аккуратный отжим без сжатия и скручивания вещей, так как пренебрежение рекомендациями нарушается структура.
  • Запрещена глажка, от высокой температуры нарушается защитная пропитка вещей.
  • Сушить вещи нужно только в горизонтальном положении, расправив ткань вдали от прямых источников тепла и света.
  • Хранить одежду из такой ткани необходимо в чехлах.

Это помогает предотвратить попадание в поры мембраны частиц пыли, которые забьют ее и снизят свойства ткани.

Виды мембран

В магазинах вы встретите несколько разновидностей этого материала. Что такое мембрана в одежде, рассмотрим виды ткани:

  • Двухслойная. Мембрана в таких вещах располагается на изнаночной стороне ткани. Высокий уровень воздухообмена. Вещи легкие. Рекомендуется носить при активных прогулках и занятиях спортом.
  • Два с половиной слоя. К изнаночной стороне одежды крепится либо сетка, либо наносится защитное покрытие. Благодаря этому мембрана дольше сохраняет свои свойства, так как не соприкасается с телом.

Чаще всего такое количество слоев применяется при пошиве горнолыжной экипировки.

Правила выбора

Первостепенно важно определить как будет эксплуатироваться одежда-для спорта, рыбалки, какие погодные условия ожидаются. Определив эти немаловажные моменты вы сможете подобрать подходящие вещи из мембраны, ориентируясь на уровни водопроницаемости.

  • Мембранная одежда с уровнем влагостойкости до 1000 мм даст защиту от мелкой грязи и защитит от капель мелкого дождя.
Читайте также:  Как вывести пятна чая с шерстяной ткани

  • От 3000 до 5000 мм. Такая мембранная ткань удобна для умеренных физических нагрузок, защитит от грязи, не пропустит внутрь дождевую влагу и грязь.

  • От 5000 до 10000 мм. Подойдет для пеших прогулок по горной местности, пробежек и пеших прогулок. Очень мало пропускает влагу.

  • Свыше 10000 мм. Водопроницаемость отсутствует полностью. Подходит для сильных физических нагрузок. Полная защита от грязи и влаги. Отличный вариант для детей.

Источник

Полиамид ткань это мембрана

Мембранные фильтры получили широкое распространение в науке и технике, биохимии, в клинической и аналитической практике.

В настоящее время мембранные процессы широко применяются в химической, фармацевтической, электронной промышленности для получения сверхчистых веществ и при производстве пищевых продуктов и различных напитков [1, 4].

Сегодня 80 % мирового рынка мембран составляют полимерные мембраны. Разнообразие их огромно. Свойства мембран во многом определяются свойствами полимеров, из которых они изготовлены [1, 5].

Для изготовления мембран используют самые разнообразные полимеры: эфиров целлюлозы (ацетата целлюлозы, нитроцеллюлозы и их смесей), полиэфиров, алифатических и ароматических полиамидов, полисульфонов, полиэфиримида, полиимидов, ароматических полиамидоимидов, полигидразидов, полипропилена, фторированных полимеров, поливинилхлорида и поливинилиденхлорида (фторида), поливинилового спирта и его сополимеров, сополимеров акрилонитрила, полиэфиркарбоната, полидиметилсилоксана и его сополимеров, хитозана, полиарилатов, полиуретанов, полипиперазинамидов, сополимеров метилметакрилата и других [1, 7].

В настоящее время широкое распространение получили полиамидные мембраны. Полиамиды обладают целым комплексом свойств, позволяющим формовать из них волокна, пленки или перерабатывать в пластмассовые изделия.

Уникальным свойством этих полимеров является высокая гидрофильность, обусловленная наличием амидных групп в аморфных областях, которые доступны для взаимодействия с водой.

Полиамидные мембраны не теряют своей прочности и эластичности при многократных сгибаниях, они устойчивы к механическим, химическим и термическим нагрузкам, биологически инертны. Мембраны хорошо выдерживают стерилизацию насыщенным паром в автоклаве при температуре 120 °С без изменения механических и структурно-фильтрационных характеристик.

Однако, несмотря на то что работы в области получения мембран на основе алифатических полиамидов активно ведутся более 20 лет, многие проблемы в этих процессах до сих пор не решены. Например, не решена проблема с широким распределением пор по размерам производимых мембран, в ряде случаев требуются мембраны с более высокими механическими свойствами.

Целью данной работы явилась разработка полиамидных микрофильтрационных мембран с улучшенными порометрическими и прочностными свойствами.

Материалы и методы исследования

Объектами исследований являлись мембраны микропористые капроновые (ММК) производства ООО НПП «Технофильтр» (Россия, г. Владимир).

В качестве модифицирующих агентов использовались: полиэтиленглиголь (ПЭГ), глицерин, полигексаметиленгуанидин гидрохлорид (ПГМГ), хитозан (ХТЗ).

Получение мембран осуществлялось в лабораторном реакторе, путем приготовления формовочного раствора из ПА-6 в смеси «вода/муравьиная кислота» и последующим введением модифицирующих агентов в количестве 0,5–3,0 % от массы полимера с последующей отливкой мембраны на опытно-промышленной установке ООО НПП «Технофильтр».

Читайте также:  Ткань для чехлов под одежду

В работе использовались стандартные методики исследования порометрических и прочностных характеристик мембран (ГОСТ Р 50110-92, ГОСТ Р 50111-92).

Результаты исследования и их обсуждение

Наиболее перспективным способом решения существующих проблем, с технологической точки зрения, является модификация промышленно выпускаемых мембран.

Модификация небольшого ассортимента промышленно выпускаемых мембран открывает широкие возможности для получения мембран с заданными свойствами.

На первом этапе исследований был проведён выбор модифицирующей добавки для получения микрофильтрационной мембраны с улучшенными порометрическими и прочностными свойствами.

Основными требованиями, предъявляемыми к добавкам, при модификации полиамидных мембран являются:

– совместимость с полиамидом;

– растворимость в смеси «муравьиная кислота-вода»;

– высокая эффективность при малых дозах;

Исходя из литературных данных [2, 3, 8], в качестве наиболее перспективных и доступных были выбраны полиэтиленгликоль (ПЭГ), глицерин и поликатионы: хитозан (ХТЗ), полигексаметиленгуанидин гидрохлорид (ПГМГ). Выбранные модифицирующие агенты образуют стабильные растворы с полиамидом 6 в муравьиной кислоте в широком интервале концентраций, а также приводят к изменению кинетики осаждения смеси полимеров при формовании мембран, что является дополнительной возможностью направленного регулирования структуры формирующейся мембраны.

Для определения оптимального состава формовочного раствора были получены и исследованы образцы модифицированных микрофильтрационных мембран. Получение мембран осуществлялось путем объемной модификации, т.е. растворения мембрано образующего полимера (ПА-6) в муравьиной кислоте и последующим введением в формовочный раствор модифицирующих агентов в количестве 0,5–3,0 % от массы мембранообразующего полимера с последующей отливкой мембраны путём помещения раствора полимера в осадитель, промывкой и сушкой полученной модифицированной микрофильтрационной мембраны.

Все эксперименты проводились в идентичных условиях (соотношение полиамида-6, растворителя, нерастворителя оставалось постоянным, изменялись только природа и количество модифицирующих агентов).

Вначале было изучено влияние ПЭГ и глицерина на свойства полиамидных мембран. Результаты приведены на рис. 1.

Рис. 1. Влияние количества ПЭГ и глицерина на порометрические характеристики мембран

На основании изученных данных было сделано предположение, что при модификации полиамидной микрофильтрационной мембраны ПЭГ и глицерином должны значительно измениться свойства получаемых мембран [3]. Так как ПЭГ и глицерин, в качестве нерастворителя, изменяя термодинамические свойства полимерного раствора, промотируют фазовое разделение формовочного раствора, с другой стороны их присутствие в растворе увеличивает вязкость раствора, замедляя фазовое расслоение. Два различных эффекта работают одновременно, влияя на структуру и характеристики мембран.

Однако проведенные исследования показали, что ПЭГ и глицерин не оказали существенного влияния на порометрические и прочностные характеристики полиамидной микрофильтрационной мембраны.

Во второй серии экспериментов в качестве модифицирующих агентов использовались поликатионы, а именно природный полимер ХТЗ и синтетический ПГМГ (рис. 2).

Рис. 2. Влияние количества поликатионов на порометрические характеристики микрофильтрационных мембран

Полученные результаты показывают, что при увеличении количества ХТЗ с 0,5 % в составе мембраны, производительность постоянно снижается, достигая при 3,0 % хитозана значения 7,2 мл/см2?мин. При этом точка пузырька заметно повышается до концентрации ХТЗ в 1,0 %. С точки зрения оценки порометрических характеристик, для мембран с эффективным средним диаметром пор 0,2 мкм оптимальными являются рецептуры мембран с добавками 0,5–1,0 % ХТЗ, сочетающие достаточно высокие производительность и значение точки пузырька.

Характер изменений порометрических характеристик полиамидных мембран при модификации их ПГМГ несколько отличается от варианта с использованием ХТЗ.

При увеличении содержания ПГМГ точка пузырька не увеличивается, а наоборот снижается. Производительность при этом повышается до значения 12,1 мл/см2?мин при 1,0 % ПГМГ, а затем заметно снижается. Эта разница может быть обусловлена отличием в характере взаимодействия в системах: полиамид – ХТЗ и полиамид – ПГМГ. Известно, что ХТЗ хорошо совместим с широким кругом полимерных соединений и со многими из них участвует в реакциях комплексообразования. Так, в работе [6] показано, что ХТЗ образует комплексы с поливинилкапролактамом (ПВК) с образованием водородных связей между -C=O группой ПВК и OH- и NH-группами ХТЗ. По-видимому, аналогичное взаимодействие происходит и в нашем случае, когда карбонильные группы полиамида образуют водородные связи с функциональными группами ХТЗ. Можно предположить, что такое взаимодействие, а также способность ХТЗ поглощать значительное количество воды ускоряет процесс осаждения полиамида и позволяет проводить его более равномерно за счёт распределения ХТЗ по всему объёму раствора. Эти факторы приводят к получению более плотной мембраны с повышенной точкой пузырька. В случае ПГМГ гуанидиновая группа также должна образовывать водородную связь, как и в случае с ХТЗ. Тем более, что она является более сильным органическим основанием, с удобным пространственным расположением атомов азота. Однако наличие гидрофобной полиметиленовой цепочки, по-видимому, осложняет их взаимодействие с полиамидом. Поэтому минимальное количество ПГМГ (до 1 %) хорошо распределяется в матрице основного полимера и дает некоторое повышение свойств, а уже при содержании 2 % наблюдается обратная тенденция.

Читайте также:  Баннерная ткань характеристики гост

Исследование механических свойств образцов модифицированных мембран показало, что мембраны, модифицированные ХТЗ, обладают улучшенными по сравнению с исходными, прочностными свойствами (относительное удлинение при разрыве достигает 70,2 %, а разрушающее напряжение при растяжении 5,60 МПа, тогда как у исходных эти показатели 38,2 % и 4,08 МПа соответственно).

Исходя из вышесказанного, наиболее перспективным модификатором, оказывающим значительное положительное влияние на характеристики микрофильтрационных полиамидных мембран, является природный полисахарид ХТЗ.

Таким образом, в дальнейших исследованиях использовались мембраны модифицированные ХТЗ.

Ниже представлены микрофотографии исходной и модифицированной 0,5 % ХТЗ полиамидной мембраны (рис. 3).

Рис. 3. Микрофотографии среза полиамидных мембран. А – исходная мембрана; Б – модифицированная 0,5 % ХТЗ

На фотографиях видно, что структура модифицированной мембраны стала более плотной и равномерной.

Для более детального изучения влияния ХТЗ на структуру мембран измерено распределение пор по размерам и проведен рентгеноструктурный анализ исходных и модифицированных мембран. Для оценки распределения пор по размерам были исследованы два образца мембраны: исходная и модифицированная 0,5 % ХТЗ (рис. 4).

Рис. 4. Графики распределения пор по размерам исходной и модифицированной 0,5 % ХТЗ

Известно, что для обеспечения высокой степени очистки фильтруемой среды очень важно узкое распределение пор по размерам применяемых мембран [1, 4, 5].

Из приведенного графика (рис. 4) видно, что добавка ХТЗ уменьшает средний размер пор и приводит к более узкому распределению пор по размерам.

Рентгеноструктурное исследование модифицированных мембран, проведенное в ИФХЭ РАН г. Москвы с использованием специализированного малоуглового дифрактометра SAXSess в вакууме при комнатной температуре, показало (рис. 5), что с увеличением количества вводимого ХТЗ средний размер кристаллитов уменьшается, а общая кристалличность остается неизменной до концентрации в 1,0 %, и структура модифицированной мембраны становится более равномерной.

Рис. 5. Степень кристалличности и размеры кристаллов в мембранах при модификации ХТЗ

Дальнейшее увеличение концентрации ХТЗ (> 1 %) значительно увеличивает вязкость формовочного раствора, изменяется фазовое расслоение, что и приводит к снижению степени кристалличности и ухудшению порометрических характеристик мембран (снижается точка пузырька и производительность).

Приведенные результаты дают основание говорить о том, что хитозан играет роль структурирующей добавки, непосредственно влияющей на формирование надмолекулярной структуры модифицированных полиамидных мембран и, как следствие, – на порометрические и прочностные свойства получаемой мембраны. Введение ХТЗ в небольших количествах 0,5–1,0 % позволяет ему равномерно распределиться между макромолекулами полиамида, что и приводит при осаждении (формовании мембраны) к образованию более равномерной структуры мембраны. Такой структуре мембраны соответствует более узкое распределение пор и, как следствие, – более высокая точка пузырька.

Источник