Využití elektrických výbojů ve vodě k povrchovým úpravám polymerních materiálů

Mgr. Gabriela Neagoe, Ph.D.

Doctoral thesis

Surface Treatment of Polypropylene Textile by Underwater Discharge

Abstract:

Abstrakt V této práci je zkoumáno použití výboje ve vodě jako způsob povrchové úpravy netkané textilie (polypropylene - PP). Výboj byl generován za použití diafragmové konfigurace, kde byly umístěny úzké štěrbiny o rozměrech 0,1 × 1 × 40 mm (V × Š × D) mezi dvě elektrody ve vzájemné vzdálenosti 2 cm. Elektrody byly připojeny k pulsnímu napájení VN, které je vytvářeno dvojitým rotačním jiskřištěm. K určení teploty a hustoty elektronů v plazmatu byla použita optická emisní spektroskopie (OES). V první části této studie je diafragmový výboj ve vodě použit pro zlepšení smáčivosti PP textilie. Účinky podvodního plazmatu na smáčivost a adsorpci vody byly charakterizovány pomocí měření kontaktního úhlu s vodou a metodou Strike-through. Byl také studován vliv stárnutí. Mikrosnímky PP netkaných před a po úpravě plazmatem byly získány pomocí skanovacího elektronového mikroskopu (SEM). Chemické složení povrchu bylo analyzováno pomocí různých metod jako jsou EDX, XPS, ATR-FTIR. Druhá část této práce se řeší jak zajistit, aby PP textilie získaly antimikrobiální vlastnosti v jediném kroku opracování. Výhodou tohoto postupu je možnost kombinovat chemickou aktivitu plazmatu se selektivitou procesů probíhajících ve vodě. Ke studiu antibakteriálních vlastností PP tkanina upravovaných v různých vodních roztocích se používají následující testy: "Textilie - Zjišťování antibakteriální aktivity - Agar difúzní destička test" (kvalitativní metoda) a "Textilie - Zjišťování antibakteriální aktivity antibakteriálních hotových výrobků" (kvantitativní metoda). Ke stanovení koncentrace kovů (měď, stříbro, zinek) na PP textiliích byla využita optická emisní spektrometrie s induktivně buzeným plazmatem (ICP-OES).

Abstract:

In this work the use of underwater discharge as a method of surface treatment of the polypropylene nonwoven textile is investigated. The discharge was generated using a diaphragm electrode configuration, where a narrow slits of 0.1×1×40 mm (H×W×L) was positioned between two electrodes at 2 cm mutual distance. The electrodes were connected to a pulsed HV power supply based on the double rotating spark gap. Optical Emission Spectroscopy (OES) was used to determine temperature and density of the plasma electrons. In the first part of this study underwater diaphragm discharge is used to improve the wettability of PP textile. The effects of underwater plasma treatment on wetting and water adsorption behavior were characterized using water contact angle measurements and Strike-through time measurements. The ageing effect is also studied. The micrographs of the PP nonwoven before and after plasma treatment are obtained by scanning electron microscopy (SEM). The surface chemical composition was analyzed by Energy Dispersive X-ray (EDX), X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), and attenuation total reflection Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The second part of this research is to impart antimicrobial properties to the PP textile in a single step procedure. The possibility of combining the plasma chemical activity with the selectivity of processes in solutions is an advantage of the discharges in water. The „Textile fabrics – Determination of antibacterial activity – Agar diffusion plate test” (qualitative method) and “Textiles – Determination of antibacterial activity of antibacterial finished products” (quantitative method) are used to study the antibacterial properties of the treated PP textile in different water solutions. Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry (ICP-OES) was utilized for metal (copper, silver, zinc) determination on PP fabrics.

Keywords

plasma treatment, underwater discharge, polypropylene textile, wettability, antimicrobial properties

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 27. 5. 2011

Thesis defence

• Date of defence: 30. 6. 2011
• Supervisor: doc. RNDr. Antonín Brablec, CSc.
• Reader: doc. Ing Pavel Šunka, CSc., doc. RNDr. Anna Záhoranová, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Physics (4-years) / Plasma Physics