16. Общие принципы производства волокон специального назначения с усиленными свойствами. Использование нанотехнологий.

16. Общие принципы производства волокон специального назначения с усиленными свойствами. Использование нанотехнологий.
По мере развития науки и техники к химическим волокнам едъявляются новые требования, которым не удовлетворяют се-йно вырабатываемые волокна. Для ракето- и самолетостроения большом количестве требуются термостойкие и жаростойкие во-кна, которые могут работать при температурах от 300 до 00 °С. Для армирования различных технических изделий нуж-[ волокна с большой прочностью (около 2,5 ГПа) и с началь-[м модулем 300—400 ГПа.
Для медицинских целей необходимы бактерицидные волокна; д отраслей народного хозяйства нуждается в негорючих, ионо-менных, водо- и маслоотталкивающих, полупроводниковых других волокнах со специальными свойствами.
Некоторые волокна вырабатываются в промышленном масштабе (стеклянные волокна); термостойкие, жаростойкие и другие волокна вырабатываются в полупроизводственном масштабе.
1. Нановолокна. Для интересующихся сообщаем, что природные волокна: растительные (хлопок, лен, пенька и др.), животные (шерсть, нат.шелк) по размеру пор (меньше 1–20 нм) являются нанопористыми материалами. Отсюда их непревзойденные потребительские (санитарно-гигиенические) свойства; они дышат, впитывают пот, быстро набухают и быстро сохнут. Этих свойств лишены синтетические волокна. Химические волокна можно производить ультратонкими, используя специальную технологию электропрядения, когда на выходе из фильеры раствор или расплав волокнообразующего полимера проходит электрическое поле. Эта технология была много лет тому назад предложена академиком Петряновым и использовалась для производства из ультратонких волокон фильтров специального назначения. Сейчас электропрядение широко используется за рубежом для производства ультратонких и нановолокон для медицины, гигиенического текстиля (прокладки, памперсы и т.д.).
В структуру любого химического волокна на стадии приготовления раствора или расплава волокнообразующего полимера можно вносить частицы наполнителя наноразмеров. В зависимости от химической природы наночастиц наполнителя мы будем получать нанонаполненные волокна с разными свойствами (высокая механическая прочность, электропроводность, фотоактивность, антимикробные, сенсорные свойства, чувствительность к изменению температуры и т.д.) и потенциальными областями применения (силовые структуры, спорт, медицина, домашний текстиль, одежда). В качестве нанонаполнителей используют различные формы углерода (в том числе фуллерены), природные минералы, окислы различных металлов (Ti, Mn, Si, Zn и др.). В принципе нет ограничений по введению наночастиц любой природы в структуру волокон. Идет широкий поиск в этом направлении.
4. Особое направление в производстве нанотекстиля занимает производство сенсорных волокон, тканей и трикотажа. Такой текстиль называют электронным, и он используется в обмундировании, в спортивной одежде (Рис.2), одежде для больных. Такой сенсорный текстиль позволяет в непрерывном режиме отслеживать (мониторить) основные параметры организма человека (температура, давление, пульс и т.д.), контактирующего с этой одеждой. Из такого текстиля изготавливают гибкие экраны для дисплеев и другие электронные устройства. В одежду монтируют микро- (нано) видео и аудиотехнику.
Можно и дальше перечислять настоящие достижения в производстве нанотекстиля (годовой объем производства нанотекстиля ~ 50 млрд.$, ежегодный прирост ~ 10%), а также, что следует ожидать. Но в этой области и из сказанного выше можно сделать вывод о том, что нанотекстиль – это не миф, а реальная действительность и у него богатая перспектива. Уже сегодня нановолокна, более прочные, чем стальная проволока, используются для изготовления кузовов баллидов формулы 1, автомобилей, скутеров, оболочек ракет и ракеток, лыж и лыжных палок. Обмундирование защитное от многих видов оружия (пули, бактерии, вирусы, радиация, химические яды и т.д.) современных армий (но не нашей) изготавливаются по нанотехнологиям. И в заключение о злополучных, сакраментальных «наноносках», которые являются последнее время притчей во языцех; особенно любят по этому поводу изголятся и забавляться журналисты.
Человек давно научился защищаться от вредных (патогенных) микроорганизмов, окружающих его со всех сторон (земля, вода, воздух). Содержаться они и на коже человека, и не только вредные, и между ними существует равновесие. Издавна серебро в разных формах (ионы, металлическое) использовали как антимикробное вещество. Известны и другие антимикробные, антисептические органические, металлорганические, неорганические вещества. Все они широко и давно используются (в микро- и наноформах) при производстве чулочно-носочных изделий, нательного и постельного белья. Если эти антимикробные вещества будут в наноформе, то антимикробное действие только усилится, т.к. они будут легче проникать в клетку микроорганизмов и убивать их или прекращать их рост.
Только я сам бы не стал и другим бы не советовал (в отличие от реклам этой продукции) использовать эту продукцию как каждодневную. Это стоит делать только в случае каких-либо кожных заболеваний или если человек продолжительное время находится в нештатных ситуациях, когда затруднено регулярное принятие душа (больничный стационар, работники горячих цехов, космонавты, подводники, альпинисты, туристы и т.д.). При использовании такой одежды происходит неизбирательное подавление микрофлоры на коже человека и нарушение равновесия между микроорганизмами разного вида. Что не хорошо. К тому же может происходить привыкание (мутация) патогенных микробов на коже и появление их устойчивых видов. Что тоже не очень хорошо.
Другими словами не увлекайтесь наноносками, даже если они содержат серебро, золото и другие драгоценные металлы.
3. Чрезвычайно широко используются нанотехнологии для получения различных потребительских эффектов с помощью нанесения и закрепления на текстиле различных структур – контейнеров: нанокапсулы, липосомы, макроциклические химические соединения с нанополостями внутри цикла. В эти контейнеры могут быть временно помещены вещества с различными свойствами, которые сообщаются текстилю и проявляются в определенных условиях эксплуатации изделия. С помощью таких веществ можно придавать текстилю и одежде из него следующие свойства: водо- и маслоотталкивающие, пониженная горючесть, антимикробные, лечебные, хемозащитные, косметические, репелентные (отпугивание насекомых) и др.
В заключении один положительный пример из отечественной практики производства и успешного применения нанотекстиля в медицине, более того в ее одной из самых кровожадных областей – онкологии. Оказалось, что на текстильной основе, как бипористом суперсорбенте с помощью текстильной технологии (печать) и полимерной нанокомпозиций – гелей с включением в них широкого ассортимента лекарств можно создать композиционный лечебный текстиль «Колетекс» широкого ассортимента, в том числе и для помощи в лечении онкологических больных. Такие нанокомпозиты на текстильной основе позволяют адресно подводить к раковой опухоли необходимые лекарства (радио- и фотосенсибилизаторы, цитостатики, радиопротекторы). Эти нанокомпозиты являются универсальными лечебными депопрепаратами, куда могут быть включены любые лекарства сегодняшнего дня и завтрашнего. Этими нанокомпозициями пользуются многие отечественные онкологические медицинские учреждения, сочетая их с классическими методами лечения (хирургия, химиотерапия, радиационная терапия). Это позволяет улучшить качество жизни онкологических больных и увеличить срок их жизни без рецидивов