Projekti / Programi
Kemijska modifikacija tekstilij z uporabo sol-gel tehnologije
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.14.02 |
Tehnika |
Tekstilstvo in usnjarstvo |
Tekstilna kemija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.11 |
Tehniške in tehnološke vede |
Druge tehniške in tehnološke vede |
Raziskovalci (14)
Organizacije (2)
Pomen za razvoj znanosti
Raziskave v okviru projekta bodo pomembno prispevale k vpeljavi nanotehnoloških postopkov pri kemijskem apretiranju tekstilij. Uporaba sol-gel tehnologije, ki omogoča oblikovanje nanokompozitnega organskega-anorganskega apreturnega polimernega filma na površini vlaken, predstavlja pomemben napredek pri posodobitvi tekstilnih postopkov. Za sol-gel postopek na splošno velja, da je enostaven, relativno poceni in daje možnost priprave zanimivih, večfunkcionalnih izdelkov z novimi ali izboljšanimi funkcionalnimi lastnostmi in visoko dodano vrednostjo.
Oblikovanje funkcionalne vodo- in oljeodbojne ter protimikrobne zaščitne apreture po sol-gel postopku pomeni razširitev raziskav na področju plemenitenja tekstilij. Pri tem predstavlja poseben izziv sinteza novih funkcionalnih poliedričnih oligomernih silseskvioksanov (POSS), ki predstavljajo korak naprej v razvoju hibridnih sol-gel nanokompozitov. Usmeritev v sintezo POSS materialov je smotrna in znanstveno zanimiva, saj je do sedaj le relativno malo znanih različnih, predvsem bi- in tri-funkcionaliziranih POSS materialov. Zaradi svoje visoke cene so POSS še komercialno težko dosegljivi. Odlikuje jih značilna poliedrska oblika (R-SiO3/2)n, n = 6, 8, 10, 12...) z notranjo trdno anorgansko sredico (-SiO3/2) in z organsko (R) lupino. POSS prav zato predstavljajo idealen organsko-anorganski hibrid z nanokompozitno strukturo (velikost slika kock je od 0.8 do 1.8 nm), katerega fizikalne in kemijske lastnosti lahko dokaj enostavno spreminjamo s pomočjo različnih substitutentov, ki omogočajo tudi doseganje več lastnosti hkrati. Za aplikacijo na tekstilna vlakna smo izbrali POSS prekurzorje, ki vsebujejo izobutilne in izooktilne skupine, za katere predpostavljamo, da lahko tekstilu podelijo tudi superhidrofobne lastnosti (stični koti za vodo nad 150°). Slednje lahko dosežemo le v primeru alkil trialkoksisilanov z izredno dolgimi ogljikovodikovimi verigami, ki pa so ekološko manj sprejemljivi. V primeru uporabe POSS prekurzorjev s perfluoriranimi alkilnimi skupinami, pa lahko dosežemo tudi oleofobnost apreture.
Pomembno novost raziskave predstavlja oblikovanje večfunkcionalne vodo- in oljeodbojne POSS matrice s fizikalno ali kemijsko vezanim protimikrobnim sredstvom. POSS prekurzorji predstavljajo namreč primerno nanokompozitno matrico za vezanje različnih učinkovin, med njimi tudi protimikrobnih sredstev. Med slednjimi smo v raziskavo vključili nanosrebro ter titanov dioksid, kateri poleg protimikrobne aktivnosti zagotavlja tudi samočistilne lastnosti.
Pri preučitvi lastnosti sol-gel apreture bomo uporabili najsodobnejše nove analizne pristope. Z njimi bomo pridobili podatke o lastnostih nanokompozitnega filma na površini vlaken ter o tem, kateri del POSS se pri pranju razgradi. S tem so podane možnosti strukturnih študij pralne obstojnosti POSS apretur, kar je ključno za dosego permanentne kemijske modifikacije vlaken. Raziskave interakcij med kovinskimi nanodelci in POSS matrico bodo pomembno prispevale k razumevanju mehanizma protimikrobnega delovanja srebra in titanovega dioksida, ki še do danes ni docela jasen in razložen.
Raziskovalni dosežki bodo prispevali k nadaljnjemu razvoju kemijske modifikacije vlaken, oblikovanju visoko kakovostnih večnamenskih tekstilij ter uspešnemu reševanju tehnoloških problemov pri plemenitenju tekstilij s protimikrobnimi apreturami. Omogočili bodo možnost prenosa sol-gel tehnologije apretiranja tekstilij v tekstilno industrijo, kar bo predstavljalo doprinos znanosti k večjemu gospodarskemu razvoju.
Pomen za razvoj Slovenije
Raziskave v okviru projekta so pomembne za tehnološki napredek slovenske tekstilne industrije ter dvig njene konkurenčnosti, kot tudi za nastanek novih srednjih in malih tekstilnih podjetij. Vpeljava sol-gel tehnologije kot sodobnega nanotehnološkega postopka kemijske apreture za funkcionalizacijo tekstilij bo omogočila uspešen razvoj tehnološko visoko razvitih proizvodov z novimi ali izboljšanimi funkcionalnimi lastnostmi z visoko dodano vrednostjo in vključenim večjim znanjem. Bistveno bo prispevala k razširitvi uporabe tekstilnih materialov tudi na drugih gospodarskih področjih, kot so farmacija, medicina, gradbeništvo, kmetijstvo, avtomobilska in prehrambena industrija. Vplivala bo na dvig kakovosti tekstilne proizvodnje ter s tem omogočila ohranitev delovnih mest ter povečanje zaposlovanja visokoizobraženih in vrhunskih strokovnjakov v industriji.
Neposredni vpliv naših raziskav za slovensko tekstilno industrijo vidimo v:
- uvajanju novih postopkov kemijske apreture s sodobno sol-gel tehnologijo za dosego protimikrobnosti, samočistilnosti, superhidrofobnosti in oleofobnosti,
- sintezi prekurzorjev za sol-gel postopke in obvladovanju osnovnih znaj o njih,
- zmanjšanju stroškov, ki so povezani z vpeljavo novih apreturnih postopkov,
- optimiziranju tehnoloških postopkov glede na ceno in porabo energije,
- razširitvi ponudbe novih izdelkov, širitvi trga, znižanju stroškov proizvodnje, zmanjšanju porabe materiala in povečanju konkurenčne sposobnosti podjetij,
- celoviti in učinkoviti rabi razpoložljive raziskovalne opreme za pridobitev novih spoznanj.
Zato je pomemben cilj raziskovalnega projekta izvesti prenos laboratorijskih rezultatov v nove industrijske postopke. Pri tem bo ključna povezava s strokovnjaki v tekstilni industriji, s katerimi že sedaj uspešno sodelujemo v okviru Slovenske tekstilne tehnološke platforme. S pripravo Strateške raziskovalne agende 2007 - 2013 smo postavili raziskovalne prioritete slovenske tekstilne industrije za njen tehnološki razvoj.
Zavedamo se, da je za uspešen prenos novih tehnologij v industrijsko rabo nujno potrebno širjenje znanja tako v akademskem kot industrijskem okolju. Zato vsako leto aktivno sodelujemo pri organizaciji in programu simpozijev o novostih v tekstilstvu, ki jih organizira Oddelek za tekstilstvo Naravoslovnotehniške fakultete Univerze v Ljubljani, na katerih svoje raziskovalne dosežke predstavljamo strokovnjakom iz slovenske tekstilne industrije. Za dvig izobrazbene strukture zaposlenih v gospodarstvu skrbimo preko znanstvenih in strokovnih člankov v reviji Tekstilec, s tem pa tudi ohranjamo slovensko strokovno tekstilno terminologijo.
Rezultati raziskovalnega dela v okviru projekta imajo velik vpliv na razvoj dodiplomskega in podiplomskega izobraževanja na področju tekstilstva na Univerzi v Ljubljani. Člani projektne skupine smo nosilci teoretičnih in tehnoloških predmetov s področja kemijske tekstilne tehnologije in tekstilnih preiskav.
Uporaba funkcionalnih tekstilij s protimkrobnimi učinki in visokim ultravijoličnim zaščitnim faktorjem pomeni tudi skrb za varovanje zdravja in razvoj zdravstvenega varstva, predvsem v preventivi.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
