Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Z zeoliti modificirani vlaknotvorni polimeri; izdelava, karakterizacija in aplikacija

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
2.14.00  Tehnika  Tekstilstvo in usnjarstvo   

Koda Veda Področje
T470  Tehnološke vede  Tekstilna tehnologija 

Koda Veda Področje
2.05  Tehniške in tehnološke vede  Materiali 
Ključne besede
Vlaknotvorni polimeri; zeoliti; modifikacija površin; vključevanje v filament; optimizacija; absorpcija neprijetnih vonjav; zaščitna oblačila;
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (18)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  07004  dr. Darinka Fakin  Tekstilstvo in usnjarstvo  Raziskovalec  2014 - 2017  328 
2.  34526  dr. Tomaž Fakin  Kemija  Raziskovalec  2014 - 2017  28 
3.  14756  Ivan Goznik  Kemijsko inženirstvo  Raziskovalec  2014 - 2015 
4.  14667  dr. Andrej Horvat  Kemija  Raziskovalec  2014 - 2017  47 
5.  27558  dr. Silvo Hribernik  Tekstilstvo in usnjarstvo  Raziskovalec  2014 - 2017  301 
6.  28108  Denis Jahič  Kemijsko inženirstvo  Raziskovalec  2014 - 2017 
7.  28976  Tanja Kos    Tehnični sodelavec  2014  43 
8.  24332  dr. Manja Kurečič  Materiali  Raziskovalec  2014 - 2017  230 
9.  25023  dr. Matjaž Mazaj  Kemija  Raziskovalec  2014 - 2017  286 
10.  21375  dr. Mašenka Mikuž  Kemijsko inženirstvo  Raziskovalec  2014 - 2017  21 
11.  22407  dr. Alenka Ojstršek  Tekstilstvo in usnjarstvo  Raziskovalec  2014 - 2017  212 
12.  17274  Mojca Opresnik    Tehnični sodelavec  2014 - 2017  25 
13.  19268  dr. Zdenka Peršin Fratnik  Materiali  Raziskovalec  2014 - 2017  226 
14.  15790  dr. Alenka Ristić  Kemija  Raziskovalec  2014 - 2017  271 
15.  04171  dr. Majda Sfiligoj Smole  Tekstilstvo in usnjarstvo  Raziskovalec  2014 - 2017  433 
16.  19413  Marinka Sorčič  Kemija  Raziskovalec  2014 - 2017 
17.  07814  dr. Karin Stana Kleinschek  Tekstilstvo in usnjarstvo  Vodja  2014 - 2017  1.117 
18.  14120  dr. Nataša Zabukovec Logar  Kemija  Raziskovalec  2015 - 2017  539 
Organizacije (4)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0104  Kemijski inštitut  Ljubljana  5051592000  21.316 
2.  0795  Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo  Maribor  5089638010  23.996 
3.  1531  SILKEM, proizvodnja zeolitov, d.o.o.  Kidričevo  5584060  143 
4.  1942  AquafilSLO Proizvodnja poliamidnih filamentov in granulatov d.o.o.  Ljubljana  5005485000  87 
Povzetek
V predlaganem projektu bomo razvili različne postopke za modifikacijo različnih vlaknotvornih polimerov z izbranimi/sintetiziranimi zeoliti in tako posledično izdelali materiale z večfunkcionalnimi lastnostmi za specialne namene, ki omogočajo visoko stopnjo gospodarske rasti. Strokovnjaki iz sodelujočega podjetja Silkem (ki je priznan evropski proizvajalec surovin za pralna sredstva in kemično industrijo, industrijo ognjeodpornih materialov ter keramično in livarsko industrijo) bodo skupaj s projektnim konzorcijem na polindustrijskem reaktorju razvili sintezo za pripravo do 200 kg zeolita z ustrezno morfologijo za:  i) trajno površinsko modifikacijo vlaknotvornih polimerov (kovalentna vezava), ii) vključevanje v polimerni filament, prednostno poliamid 6 sodelujočega podjetja Julon, ki je del skupine Aquafil (vodilen evropski proizvajalec filamentov za tekstilne talne obloge ter glavni dobavitelj filamentov za visokotehnološka športna oblačila, kopalke in spodnje perilo). Predenje v testnem in industrijskem merilu bo potekalo na sodobni predilni liniji za proizvodnjo delno orientirane preje. Zeolite bomo okarakterizirali glede na njihovo morfologijo in strukturo, velikost delcev in obliko kristalov, delovanje kemijskih vezi, volumen por, itd. z uporabo različnih analitskih metod kot so SEM, TEM, XPS, SAXS/WAXS, XRD, XRF, meritvami Zeta potenciala in FTIR/Raman spektroskopijo. V drugem sklopu projekta bomo izbrali različne tekstilije iz sintetičnih in naravnih vlaken, jih natančno analizirali in predobdelali po različnih postopkih. S tem bomo aktivirali površino in tako povečali dostopnost in reaktivnost ter vplivali na fizikalno-kemijske, mehanske in sorpcijske lastnosti materialov in posledično na nanos in vezavo zeolitnih delcev. V nadaljevanju bomo razvili postopek trajnega nanosa zeolitov na tekstilni material tudi z dodajanjem različnih vezivnih sredstev, pri čemer bomo natančno raziskali mehanizem vezave z uporabo FTIR spektroskopije. Preučili bomo tudi primernost združevanja aplikacije zeolitov s standardnimi postopki plemenitenja. Raziskali bomo vpliv različnih procesnih parametrov na obstojnost nanosa po večkratnem pranju in kemijskem čiščenju. Izbrane postopke bomo optimizirali z uporabo osnovnih statističnih metod in izbranih tehnik večvariantnih analiz. Površinsko aktivnost in morfološke lastnosti vlaken bomo okarakterizirali z metodami kot so XPS, tenziometrija, SEM, TEM, polielektrolitska titracija ter z meritvami elektroforetične mobilnosti in stičnega kota. Zeolite bomo vključili tudi v polimerno matrico pri predenju, kjer bo potrebno preučiti interakcije med izbranimi zeoliti in polimerom ter izvesti reološke meritve (viskoznost, gostota, itd.) in oceniti notranje viskoelastične lastnosti polimerov z dodano različno koncentracijo zeolitov. Končni cilj raziskave je sintetizirati zeolitne delce z želenim tipom kristalne strukture in povečano adsorpcijsko kapaciteto za trajno funkcionalno modifikacijo površin različnih vlaknotvornih polimerov in za vključevanje v poliamidno prejo pred predenjem. Razvili in optimizirali bomo industrijsko uporaben ter ekološko in ekonomsko sprejemljiv postopek aplikacije delcev. V nadaljevanju bomo preučili možnost uporabe na novo razvitih, z zeoliti modificiranih vlaknatih materialov za različne namene; poudarek bo predvsem na materialih s povečano sposobnostjo absorpcije neprijetnih vonjav (za notranjo opremo, preproge, športna oblačila, nogavice, itd.), materialih za zaščitna oblačila (tekstilije s povečano termično stabilnostjo in ognjevarnimi lastnostmi, za zaščito pred UV sevanjem, s povečano protimikrobno aktivnostjo in z antioksidativnimi lastnostmi) ter materialih za odstranjevanje onesnaževal v bioloških sistemih čiščenja odpadnih vod.
Pomen za razvoj znanosti
V predstavljeni raziskavi smo izvedli modifikacijo izbranih vlaknotvornih polimerov na različne načine: i) z dodajanjem sintetiziranih zeolitnih delcev v polimerno matrico pred predenjem ter ii) z različnimi metodami oplaščanja površin z zeolitnimi delci, s čimer smo v material uvedli nove funkcionalnosti; povečali smo sposobnost adsorpcije neprijetnih vonjav, termično stabilnost in ognjevarne lastnosti in zaščito pred UV sevanjem, vendar tako, da nismo vplivali na poslabšanje fizikalno-mehanskih lastnosti materiala kot so pretržna trdnost, elastičnost, zračna prepustnost, otip, itd. Rezultati raziskave po zastavljenem programu so tako prispevali k obogatitvi temeljnega znanja (korelacija med reaktivnostjo, strukturo in površinskimi lastnostmi), kakor tudi uporabnega znanja s tega področja (uvajanje novih stabilnih struktur in preskusnih metod ter razvoj novih tehnologij) in k hitrejšemu razvoju novih materialov z večfunkcionalnimi lastnostmi za različne namene uporabe (zaščitna oblačila, adsorpcija neprijetnih vonjav, odstranjevanje različnih organskih molekul in onesnaževal, itd.). S kombinacijo številnih sodobnih analiznih metod in eksperimentalnih tehnik (XPS, XRF, SEM, TEM, tenziometrija, FTIR/Raman, polielektrolitska titracija, meritve elektroforetične mobilnosti in stičnega kota) bolje razumemo ter razlagamo dogajanja pri površinski modifikaciji vlaknotvornih polimerov, kakor tudi lastnosti polimerov z vključenimi zeolitnimi delci. Pridobljena znanja smo zbrali v podatkovni bazi, ki tako vsebuje uporabne informacije o optimalnih tehnoloških rešitvah trajne funkcionalizacije različnih vlaknotvornih polimerov, ki smo jo izvedli z zeoliti. Rezultate tega projekta smo objavili v dveh izvirnih znanstvenih člankih, od tega enega v mednarodni reviji, ki jo indeksira SCI Expanded in SSCI (glede na faktor vpliva) in enega v slovenski reviji Tekstilec, ki pokriva področje tekstilne industrije, kamor se uspešno realiziran projekt tudi uvršča. Rezultati so bili predstavljeni tudi v sedmih prispevkih na mednarodnih konferencah, kar predstavlja pomemben izvirni znanstveni doprinos tako na slovenskem kot mednarodnem raziskovalnem področju. Na tak način smo predstavili rezultate širši raziskovalni srenji ter izmenjali izkušnje in ideje s tujimi strokovnjaki na področju funkcionalizacije različnih vlaknotvornih polimernih materialov, ter dolgoročno povečali možnost vključevanja v različne bilateralne projekte in raziskovalne projekte EU.
Pomen za razvoj Slovenije
Za trajnostni družbeno-ekonomski razvoj Slovenije je nujno potrebna ohranitev dela visoko tehnološke in inovativne tekstilne industrije. Za dosego tega cilja je potrebno poglobljeno sodelovanje različnih raziskovalnih skupin z univerz, inštitutov in industrije, od katerih se je vsaka že izkazala z bogato ekspertizo na svojem področju. Le tako lahko pričakujemo potencialno mreženje industrijskih partnerjev, kar bo olajšalo slovenski industriji preboj na globalna tržišča. Praktično predstavlja raziskava korak v smeri sinteze novih produktov sodelujočega podjetja Silkem za specialna področja uporabe ter s tem povečanje tržnega deleža v segmentu visoko cenovno in tehnološko zahtevnih izdelkov v Sloveniji in na mednarodnem tržišču, kar je v skladu s strateško usmeritvijo družbe (zavezanost k nenehnemu razvoju in izboljšavam ter stalno dvigovanje kakovosti). Korelacija med tekstilno in polimerno kemijo ter fizikalno-kemijskimi znanji oz. pristopi je omogočila tudi razvoj novih poliamidnih filamentov v sodelujočem podjetju Julon, kar je njihov odgovor na najnovejše modne trende in povpraševanje po visokotehnoloških oblačilih in oblačilih za šport. Vizija podjetja Aquafil Group (katerega del je Julon) je postati vodilni globalni proizvajalec sintetičnih vlaken, predvsem poliamida 6 in ključni igralec pri trajnostnem razvoju inovativnih rešitev v segmentu športnih oblačil, kopalk in spodnjega perila z naložbami v rast in odličnost. To pomeni ohranjanje in pridobivanje novih kupcev in posledično povečanje gospodarskega poslovanja obeh podjetij. Tehnologija, ki je bila razvita v okviru projekta bi se kot taka lahko aplicirala tudi na druga industrijska področja v Sloveniji, kot so papirna industrija, kemijska industrija in farmacija. Prenos znanja, ki smo ga pridobili v sklopu projekta, je potekal na različnih nivojih (promocija, informiranje, sodelovanje, povečanje zavedanja) in je bil namenjen različnim skupinam: znanstveni skupnosti, potencialnim industrijskim uporabnikom, zainteresiranim porabnikom, itd.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Letno poročilo 2015, zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Letno poročilo 2014, 2015, zaključno poročilo
Zgodovina ogledov
Priljubljeno