ЗОЛЬ-ГЕЛЬ  МЕТОД  ДЛЯ  ПОЛУЧЕНИЕ  ЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ  МАТЕРИАЛОВ  С  АНТИБАКТЕРИАЛЬНЫМИ  СВОЙСТВАМИ

Дюсенбиева  Кульмайрам  Жаманбаевна

PhD  докторант, 
Алматинский  технологический  университет, 
Республика  Казахстан,  г.  Алматы

E-mail: 

Таусарова  Бижамал  Раимовна

д-р  хим.  наук,  профессор, 
Алматинский  технологический  университет, 
Республика  Казахстан,  г.  Алматы

E-mail: 

Кутжанова  Айкен  Жуматаевна

канд.  техн.  наук,  профессор, 
Алматинский  технологический  университет, 
Республика  Казахстан,  г.  Алматы

E-mail:  kutganova@mail.ru

Булегенов  Азамат  Ерсултанович

ст.преп., 
Южно-Казахстанский  государственный  университет  им.  М.  Ауэзова, 
Республика  Казахстан,  г.  Шымкент

E-mail: 

SOL-GEL  METHOD  FOR  THE  PRODUCTION  OF  CELLULOSE  MATERIALS  WITH  ANTIBACTERIAL  PROPERTIES

Кulmairam  Dyussenbiyeva

PhD  student, 
Almaty  Technological  University, 
Republic  of  Kazakhstan,  Almaty

Bizhamal  Taussarova

D.Сh.Sci.,  Professor, 
Almaty  Technological  University, 
Republic  of  Kazakhstan,  Almaty

Aiken  Kutzhanova

cand.  of  tech.  scien.,  Associate  Professor, 
Almaty  Technological  University, 
Republic  of  Kazakhstan,  Almaty

Azamat  Bulegenov

senior  lecturer, 
M.  Auezov  South  Kazakhstan  State  University, 
Republic  of  Kazakhstan,  Shymkent

АННОТАЦИЯ

В  статье  изложены  исследования  по  антимикробной  активности  целлюлозных  материалов  полученные  золь  гель  методом,  изучено  влияние  золь-гель  композиции  на  физико-механические  показатели  текстильных  материалов.  Показана  антимикробная  активность  модифицированных  материалов  в  отношении  различных  микроорганизмов.

ABSTRACT

The  article  presents  a  study  on  the  antimicrobial  activity  of  cellulosic  materials  obtained  by  the  sol  gel  method,  studied  the  effect  of  the  sol-gel  composition  on  the  physical  and  mechanical  properties  of  textile  materials.  It  shows  antimicrobial  activity  of  the  modified  materials  with  respect  to  various  microorganisms.

Ключевые  слова:  текстильные  материалы;  золь  гель  метод;  антимикробная  обработка;  тетроэтоксисилан.

Keywords:  textile  materials;  sol-gel  method;  the  antimicrobial  treatment;  tetraethoxysilane.

Золь-гель  технология  бурно  развивалась  разрабатывались  и  внедрялись  в  производство  процессы  получения  стекол,  керамики,  стеклокерамики,  покрытий,  волокон  и  других  неорганических  материалов.  Сегодня  золь-гель  технология  востребована  в  микро-  и  наноэлектронике,  альтернативной  энергетике,  медицине,  биотехнологии  и  во  многих  других  областях. 

Основное  достоинство  этого  жидкофазного  метода  заключается  в  высокой  степени  гомогенизации  исходных  компонентов  —  прекурсоров,  благодаря  их  растворению  в  гомогенной  среде  золь-гель  систем.  Золь-гель  технологию  можно  отнести  к  энергосберегающим  технологиям,  поскольку  для  ее  реализации  не  требуются  энергоемкие  и  экологически  опасные  процессы  измельчения  исходных  компонентов.  Кроме  того,  данный  метод  позволяет  обеспечить  высокую  степень  чистоты  продуктов  на  всех  стадиях  синтеза  при  минимуме  затрат.  Используя  золь-гель  процесс  можно  получать  наночастицы,  нанопористые  материалы  с  регулируемым  размером  пор,  тонкие  наноразмерные  пленки,  а  также  формировать  неорганические,  органические  и  органо-неорганические  композиты,  размер  фаз  которых  находится  в  нанодиапазоне  [4]. 

Классическими  процессами,  лежащими  в  основе  золь-гель  синтеза,  являются  процессы  гидролиза  алкоксидов  металлов  и  кремния,  а  также  кислот,  солей  металлов  и  щелочных  силикатов.  При  этом  продукты  гидролиза  очень  отличаются  по  структуре  и  свойствам,  в  зависимости  от  условий  проведения  реакций  гидролитической  поликонденсации  [7;  8].

Существует  несколько  подходов  к  получению  полимерных  нанокомпозиций,  из  которых  наибольшее  распространение  нашел  золь-гель  метод.

Золь-гель  методом  можно  придать  текстильному  материалу  различные  свойства,  гидро  и  олеофобности,  оптические,  антимикробные,  огнезащитные,  антистатические  и  многие  другие  свойства.  Этот  процесс  происходит  в  следующие  стадии:  формирование  золя  путем  гидролиза  исходного  материала  и  последующей  реакции  поликонденсации,  процесс  нанесения  покрытия,  затем  сушка  и  термический  обжиг  [5].

Изменения  могут  осуществляться  путем  добавления  конкретных  соединений,  либо  прекурсоров  до  гидролиза,  либо  в  сборные  нанозоли.  Огромное  количество  добавок  приводит  к  многообразным  функциям.  С  одной  стороны  могут  быть  добавлены  простые  мономолекулярные  соединения,  красители,  определенные  силаны  и  другие  реактивные  мономеры.  С  другой  стороны  олигомеры,  синтетические  и  природные  мономеры,  белки  и  недавно  были  внедрены  живые  клетки  [6].

Для  улучшения  качества  жизни  важное  место  отводится  швейным  изделиям,  обладающим  антимикробными  свойствами,  позволяющим  снизить  риск  возникновения  или  смягчить  протекание  инфекционного  процесса.  Такие  изделия  могут  быть  в  готовом  виде  обработаны  бактерицидными  композициями  или  изготовлены  из  текстильных  материалов,  предварительно  модифицированных  бактерицидными  композициями  [4;  3].

Предложен  новый  метод  модифицирования  целлюлозных  тканей,  придающий  устойчивый  антимикробный  эффект  к  многократной  влажно-тепловой  обработке,  а  также  не  ухудшающий  их  физико-механические  и  гигиенические  свойства. 

Анализ  литературных  данных  показывает,  что  золь-гель  технология  является  перспективным  методом  получения  покрытий  с  воспроизводимой,  контролируемой  и  упорядоченной  структурой.  Поэтому  исследования,  посвященные  разработке  получения  антимикробных  текстильных  материалов  с  заданными  свойствами,  методам  золь  гель  технологии,  а  также  изучению  свойств  и  наиболее  эффективных  областей  применения  указанных  материалов,  имеют  большое  научное  и  практическое  значение. 

Целью  настоящего  исследования  является  получение  целлюлозных  материалов  с  антимикробными  свойствами.  Обработка  текстильных  материалов  осуществлялась  на  основе  водно-спиртового  раствора  тетроэтоксисилана  с  добавлением  ацетата  цинка  или  меди,  с  последующей  сушкой  и  термообработкой.

Антимикробная  активность  обработанного  целлюлозного  волокна  была  определена  в  соответствии  с  требованиями  ОФС  42-0067-07  «Микробиологическая  чистота»,  для  количественной  оценки  микроорганизмов.  Исследование  образцов  текстиля  на  бактериальное  обсеменение  проводилось  следующим  образом:  для  проверки  обсемененности  с  образцов  ткани  делали  смывы.  Взятие  смывов  производили  с  помощью  стерильных  увлажненных  ватных  тампонов.  Перед  посевом  смывов  в  пробирку  с  тампоном  добавляли  5  мл  изотонического  раствора  хлорида  натрия.  Тампон  тщательно  был  отмыт,  после  чего  0,1  мл  смывной  жидкости  поместили  в  чашку  Петри  со  средой  МПА.  Чашки  поместили  в  термостат  при  30  °С.  Предварительный  подсчет  выросших  колоний  произвели  через  48  часов,  окончательный  —  через  72  часа  [1].

Результаты  показали,  что  в  контрольном  образце  (необработанная  хлопчатобумажная  ткань)  наблюдался  значительный  рост  бактерий  E.  coli,  Yeast/mold,  STAPH.  AUREUS,  AEROBIC  COUNT,  Sal.Entero.  Обработка  подобранным  составом  придает  антимикробные  свойства,  улучшает  прочностные  характеристики  хлопчатобумажных  тканей,  показатели  воздухопроницаемости  практически  остаются  неизменными  226,7  дм³/м*с  по  сравнению  с  необработанной  тканью  228,2  дм³/м*с. 

Показано,  что  антимикробный  эффект  в  исследуемых  образцах  обусловлен  наличием  наночастиц  цинка  в  пределах  от  1,2  до  4,4  µm.  Методом  количественного  анализа  установлено  наличие  веществ  содержащихся  на  волокнах  Si  K-33.24  %,  Cu-0.07  %,  Zn-0.99  %,  Ag-0.10  %. 

Проведенные  исследования  показали,  что  модифицированные  целлюлозные  текстильные  материалы  наночастицами  оксида  цинка  и  меди,  обладают  антибактериальными  свойствами. 

Разработка  технологии  модификации  текстильных  материалов  с  устойчивыми  антимикробными  свойствами  с  применением  золь-гель  метода  позволит  увеличить  экономическую  эффективность  применения  волокнистых  материалов  в  медицине  и  других  областях.  Расширить  ассортимент  текстильных  материалов,  повысить  срок  службы  текстильных  изделий,  заменить  дорогие  антимикробные  модификаторы  волокон  на  более  дешевые,  из  отечественного  сырья.

Список  литературы:

1. Дюсенбиева  К.Ж,  Таусарова  Б.Р,  Кутжанова  А.Ж.,  Разработка  целлюлозных  материалов  с  антибактериальными  свойствами,  полученные  золь  гель  методом,  Химический  Журнал  Казахстана,  2(50)  апрель-июнь  2015  г,  ISSN  1813-1107,  Алматы,  —  95—99  стр.
2. Определение  антибактериальной  активности  изделий  с  антибактериальной  обработкой,  ҚР  СТ  ISO  20743-2012,  8,  56  стр.
3. Таусарова  Б.Р.  Маукенова  А.Н.  Разработка  новых  антимикробных  материалов  на  целлюлозной  основе  и  наносеребра.  Международная  научно-практическая  конференция  «Инновационное  развитие  пищевой,  легкой  промышленности  и  индустрии  гостеприимства»,  г.  Алматы,  17—18  октября  2013  г,  —  366—368  стр.
4. Шабанова  Н.А.,  Саркисов  П.Д.  Золь-гель  технологии.  Нанодисперсный  кремнезем.  Бином.  Лаборатория  знаний.  2012  г.  —  309  с. 
5. Jenny  Alongi,  Mihaela  Ciobanu,  Giulio  Malucelli,  Sol–gel  treatments  on  cotton  fabrics  for  improving  thermal  and  flame  stability:  Effect  of  the  structure  of  the  alkoxysilane  precursor,  Carbohydrate  Polymers  2012,  —  рр.  627—635
6. Yanjun  Xing  Ж  Xiaojun  Yang  Ж  Jinjin  Dai,Antimicrobial  finishing  of  cotton  textile  based  on  water  glassby  sol–gel  method,  J  Sol-Gel  Sci  Technol,  2007,  —  рр.  187—192.
7. Boris  Mahltig,  Torsten  Textor.  Nanosols  and  textiles  2008,  —  р.  237. 
8. Messaoud  M.,  E.  Chadeau,  P.  Chaudouët,  N.  Oulahal,  M.  Langlet,  Quaternary  Ammonium-based  Composite  Particles  for  Antibacterial  Finishing  of  Cotton-based  Textiles,  Journal  of  Materials  Science  &  Technology,  2014,  —  рр.  19—23.