УСТОЙЧИВОСТЬ К ОЗОНУ ПРОМЫШЛЕННОГО МАТЕРИАЛА «СПАНБОНД» ИЗ ПОЛИПРОПИЛЕНА

Обвинцева Л. А., к. ф.-м. н.; Цыркина Т. Б.;
Козлова Н. В., к. ф.-м. н.; Аветисов А. К., к. х. н.
НИФХИ им. Л. Я. Карпова, г. Москва

УСТОЙЧИВОСТЬ К ОЗОНУ ПРОМЫШЛЕННОГО МАТЕРИАЛА «СПАНБОНД» ИЗ ПОЛИПРОПИЛЕНА

Полипропиленовый нетканый материал, изготовленный из расплава полимера фильерным способом (технология «спанбонд»), широко используется в составе фильтров очистки от аэрозольных и газовых загрязнений, в том числе в химически активных средах. В то же время известно, что из-за боковой СН3 – группы полипропилен [-CH2-CH(CH3)-]n подвержен окислению. В данной работе ставится задача исследовать стойкость к озону материала «спанбонд» из пропилена при низких – 250 мкг/м3 – и высоких – 1% об –концентрациях озона при комнатной температуре.
Об эффективности поглощения озона материалом судили по изменению концентрации озона после прохождения слоя исследуемого образца, рис. 1. Использовали описанную в [1] экспериментальную методику. Концентрацию озона измеряли сенсорным газоанализатором [2-3]. Из рис.1 видно, что основное количество озона поглощается образцом при первом напуске. Площадь между кривыми 1 и 2, умноженная на объемный расход газа (50 см3/мин), равна количеству поглощенного образцом озона.

Исследуемые образцы представляет собой тонкие (десятые доли мм) слои нетканого волокнистого материала со средним диаметром волокон 16 мкм. Волокна гладкие, имеют круглую форму. Микрофотографии исследуемых образцов до и после обработки озоном приведены на рис. 2 при различном увеличении (от 1000 до 80000). Видно, что после озонолиза на волокнах возникают локальные области, в которых происходит локальное разрушение материала, центрами которого, по-видимому, являются изначальные дефекты на поверхности волокон.


Методами ИК Фурье спектроскопии диффузного рассеяния и спектроскопии поглощения исследованы изменения химического состава образцов материала «спанбонд», обработанных высокими концентрациями озона. ИК - спектр исходного образца совпадает с известными литературными данными [4]. После воздействия озона (1 % об) в его ИК- спектре диффузного рассеяния появляется отчетливая полоса в области 1720 см-1, которая свидетельствует об образовании соединений с карбонильными или/и карбоксильными группами. При этом в ИК – спектре поглощения этого же образца явных изменений не наблюдается. Данные приведены на рис.3 а-б. Полученный результат свидетельствует о том, что окисление полипропилена озоном в условиях эксперимента происходит на поверхности волокон и не затрагивает их объем. Полученный результат также согласуется с данными рис. 1 и позволяет предположить, что образующиеся на поверхности волокон продукты окисления препятствуют проникновению озона вглубь волокна, «пассивируя» его поверхность и обеспечивая тем самым устойчивость к дальнейшему воздействию озона.

Информационные источники: 1. Обвинцева Л.А., Жерников К.В., Сухарева И.П. и др. Взаимодействие озона при низких концентрациях с микроволокнистыми полимерными фильтрами // Ж. Прикл. Химии. – 2010. – Т. 83. 2002, Вып. 9. – С. 1545–1551. 2. Обвинцева Л.А., Беликов И.Б., Цыркина Т.Б. и др. Полупроводниковые сенсоры на химически активные газы и автоматизированные приборы для газового анализа // Сучасне матерiалознавство та товарознавство: теорiя, практика, освiта. м. Полтава, 26–27 лютого 2014 р. С. 90 – 93. 3. Беликов И.Б., Жерников К.В., Обвинцева Л. А., Шумский Р.А. Анализатор газовых примесей атмосферы на основе полупроводникового сенсора // Приборы и техника эксперимента. 2008. № 6. С. 139–140. 4. Купцов А.Х., Жижин Г.Н. Фурье-спектры комбинационного рассеяния и инфракрасного поглощения полимеров М.: Физматлит, 2001. - 656 с.