Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Insights into the multistep transformation of titanate nanotubes into nanowires and nanoribbons

Baszczuk A., Jasiorski M., Borak B., Wódka J.

Materials Science Poland

|

2016

|

Vol. 34, No. 4

691--702

EN

Different types of titanate one-dimensional nanostructured materials were synthesized and characterized using scanning and transmission electron microscopy, X-ray diffraction and Raman spectroscopy. The results presented in this work unquestionably showed dependence of morphology and structure of the titanate nanopowders on parameters of hydrothermal synthesis. It was found that nanotubes, nanowires and nanoribbons are three unavoidable kinetic products of hydrothermal reaction. Moreover, increasing temperature of reaction or hydrothermal treatment duration results in acceleration of nanotube-nanowire-nanoribbon transformation. However, the sequence of titanate morphology transformation is invariable. The detailed studies further revealed that the crystal structure of hydrothermally prepared nanotubes and nanowires are indistinguishable but the determination of the exact structure is practically impossible. Because of higher crystallinity, the structure of nanoribbons can be established. It was shown that it corresponds to the monoclinic layered trititanic acid H2Ti3O7 and is isostructural with sodium derivatives Na2-xHxTi3O7.nH2O (with x near 2).

2

Antibacterial and Fungicidal Coating of Textile-polymeric Materials Filled with Bioactive Nano- and Submicro-particles

Brzeziński S., Malinowska G., Kowalczyk D., Kaleta A., Borak B., Jasiorski M., Dąbek K., Baszczuk A., Tracz A.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2012

|

Vol. 20, no. 1 (90)

70-77

EN

This paper presents a method of antibacterial and fungicidal active particles production and conditions of their use in textile-polymeric coating materials with a wide range of practical applications, including clothing or health preventive measures. The functional antibacterial and fungicidal active particles reported here consist of silica submicro-spheres made by the sol-gel technique, whose developed surface was simultaneously overlaid with antibacterial metallic silver and fungicide copper nano-precipitates. This active powder constitutes significant progress in relation to the materials known, such as SiO2/Ag or SiO2/Cu particles. Our SiO2/Ag+Cu particles are incorporated into thin polymeric coats, mostly consisting of hydrophilic polyurethane with a compact structure, during their formation on the surface of textile fabrics to impart bactericidal and fungicidal properties to these fabrics at the same time. It is of importance that the additive used does not cause any perceptible deterioration in the basic performance properties of the coating materials modified, such as high resistance to water penetration, wind-proofness and good hygienic characteristics, determined by means of water vapour permeability. This paper presents assumptions for the manufacturing process and physico-chemical and morphological characteristics of submicro-particles of SiO2/Ag+Cu, as well as conditions of their use in polymeric micro-coats formed on the surface of textiles and the results of testing the performance properties of the coating materials obtained, including their antibacterial and fungicidal characteristics.

PL

W artykule przedstawiono założenia technologii wytwarzania i charakterystykę fizykochemiczną i morfologiczną nano- i submikrocząstek bioaktywnych o jednoczesnym działaniu przeciwbakteryjnym i przeciwgrzybiczym oraz warunków ich wprowadzania do włókienno-tworzywowych materiałów powłokowych o szerokim zakresie zastosowań użytkowych. Materiały te, typu SiO2/Ago+Cuo/Cu+ , stanowią - wytworzone techniką "zol-żel" - submikrokule krzemionkowe, na których rozwiniętej powierzchni zostały jednocześnie trwale osadzone nanowytrącenia srebra metalicznego o działaniu przeciwbakteryjnym oraz - miedzi w formie metalicznej lub/i jonowej, o działaniu przeciwgrzybiczym. Stanowi to istotny postęp w stosunku do znanych materiałów z naniesieniami nanocząstek tylko jednego metalu, typu SiO2/Ag lub SiO2/Cu. Opracowane materiały wprowadzane są do cienkich powłok polimerowych, najczęściej poliuretanowych hydrofilowych o strukturze zwartej, nadając tym wyrobom jednoczesny efekt trwałej odporności na rozwój bakterii oraz grzybów. Istotne jest, że stosowany dodatek nie powoduje odczuwalnego pogorszenia podstawowych właściwości użytkowych tak modyfikowanych materiałów powłokowych - ich wysokiej wodoszczelności i wiatrochronności oraz dobrych właściwości higienicznych, określanych przepuszczalnością pary wodnej.

3

Nanocoat Finishing of Polyester/Cotton Fabrics by the Sol-Gel Method to Improve their Wear Resistance

Brzeziński S., Kowalczyk D., Borak B., Jasiorski M., Tracz A.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2011

|

Vol. 19, no. 6 (89)

83--88

EN

A serious drawback of the commonly used textiles of polyester/cotton fibres blends (PET/CO), especially those containing worse cotton brands, is their great susceptibility to form pilling, which adversely affects their performance durability and aesthetic values. Among the many methods of preventing this phenomenon, the thin-coating finishing performed by sol-gel methods provides interesting possibilities in this field. By a proper selection of precursors and synthesis method as well as the deposition of sols, it is possible to form xerogel coats on the fibre surface characterised by considerable hardness and abrasion resistance, thus reducing the formation of pilling, without any deterioration in the aesthetic values of textiles. Moreover, these coatings are strongly combined with the fibre surface and are resistant to the conditions of use and care, including multiple washing processes. The thin-coat finishing of this type also increases the abrasion resistance of textiles with a dominating content of polyester fibres, and thus it positively influences the performance value of textile fabrics. This paper presents the test results of using the hybrid modified SiO2/Al2O3 sol developed, synthesised with the use of two precursors: (3-glycidoxypropyl) trimethoxysilane (GPTMS) and aluminium isopropoxide (ALIPO), and the conditions of its application to the thin-coat finishing of PET/CO (67:33) woven fabrics were selected to increase their abrasion resistance and prevent the formation of pilling. Consequently, the fabric susceptibility to form pilling was practically completely eliminated (assessment at level 5 according to the Martindale test), and the fabric abrasion resistance was increased by 38%, with the effects obtained being resistant to prolonged laundering.

PL

Istotną wadą tekstyliów z mieszanek włókien poliestrowych i bawełnianych jest ich duża skłonność do tworzenia pillingu, co negatywnie wpływa na trwałość użytkową oraz cechy estetyczne wyrobów. Wśród wielu sposobów przeciwdziałania tej skłonności, duże możliwości stwarza wykończenia nanopowłokowe metodą zol-żel. W rezultacie prowadzonych badań ustalono, że w wyniku odpowiedniego doboru prekursorów i addytywów oraz opracowanych metod syntezy, a następnie włókienniczej aplikacji zoli, można wytwarzać na powierzchniach włókien cienkie powłoki kserożelowe, które nie powodując pogorszenia cech estetycznych tekstyliów, jednocześnie istotnie zwiększają odporność tkanin na ścieranie, a więc i mechacenie, a w rezultacie na tworzenie pillingu. Powłoki takie są silnie związane z powierzchniami włókien i odporne na warunki użytkowania i konserwacji wyrobów, w tym wielokrotne prani

4

Bacteriostatic textile-polymeric coat materials modified with nanoparticles

Brzeziński S., Jasiorski M., Maruszewski K., Ornat M., Malinowska G., Borak B., Karbownik I.

Polimery

|

2007

|

T. 52, nr 5

362-366

EN

The aim of the present study was to develop a process for the preparation of nanoparticles with antybacterial/bacteriostatic properties including the conditions of using these particles in textile-polymeric coating materials with stable bacteriostatic properties. The developed functional particles consist of submicro-spheres (mainly of SiO2 -Fig. 1) made by the "sol-gel" technique. On their developed surface, "nanoislets" of an antibacterial agent such as metallic silver (Ag) were durably deposited (Figs 2 and 3). Such bioactive particles were then incorporated into either hydrophobic (with micro-porous structure) or hydrophilic (with compact structure) polyurethane coats during their production, obtaining the required uniform dispersion of single functional nanoparticles in the polymeric matrix (Fig. 4). To assess the performance stability of the bacteriostatic coating materials they were subjected to 10 standard laundering tests and no deterioration was found in their bacteriostatic properties, as well as in their structure and characteristics such as barrier and hygienic properties (watertightness, water vapor permeability or resistance of water vapor flow) as compared to those of corresponding unmodified materials (Figs 5,6, 7, Tables 1 and 2).

PL

Celem badań przedstawionych w niniejszej publikacji było opracowanie technologii wytwarzania nanocząstek o właściwościach antybakteryjnych/bakteriostatycznych i warunków zastosowania tego rodzaju cząstek we włókienno-tworzywowych materiałach powłokowych o trwałych właściwościach bakteriostatycznych. Opracowane cząstki funkcjonalne stanowią wytworzone techniką „zol-żel” submikrokule (głównie z SiO2 - rys. 1), na których rozwiniętej powierzchni został trwale osadzony czynnik antybakteryjny w postaci „nanowysepek” srebra metalicznego (Ag) (rys. 2, 3). Takie bioaktywne cząstki wprowadzano następnie do powłok poliuretanowych na etapie ich tworzenia - hydrofobowych o strukturze mikroporowatej oraz hydrofilowych o strukturze zwartej - uzyskując wymagane równomierne monocząstkowe rozproszenie cząstek funkcjonalnych w tworzywie matrycy polimerowej (rys. 4). W celu oceny trwałości użytkowej tak wytworzonych bakteriostatycznych materiałów powłokowych, poddawano je 10-krotnemu znormalizowanemu praniu, nie stwierdzając obniżenia właściwości bakteriostatycznych, ani też pogorszenia ich struktury i właściwości barierowych - wodoszczelności i higienicznych - przepuszczalności lub oporu przepływu pary wodnej, w stosunku do odpowiednich materiałów niemodyfikowanych (rys. 5, 6, 7, tabela 1, 2).

5

Submicron-sized hybrid SiO2-Ni powders produced with the sol-gel method

Borak B., Laskowski S., Heczko O., Aaltonen A., Baszczuk A., Jasiorski M., Soderberg O., Mazurek B., Oja M., Hannula S. P., Maruszewski K.

Materials Science Poland

|

2007

|

Vol. 25, No. 1

167--175

EN

Magnetic powders based on metallic nickel nanoparticles encapsulated in submicron-sized spherical silica shells have been obtained and investigated. The nickel clusters were produced by the exploding wire method. The silica shells were prepared via the modified sol-gel Stober method, and the metallic particles were entrapped by their occlusion during silica powder formation. The obtained hybrid materials were investigated by electron microscopy, X-ray diffraction, magnetic, and potential techniques. The obtained materials can potentially be employed in such applications as magnetically controlled drug vectors or electromagnetic field shielding.

6

Wodoszczelne modyfikowane nanocząsteczkami materiały powłokowe o właściwościach bakteriostatycznych

Brzeziński S., Jasiorski M., Maruszewski K., Ornat M., Malinowska G., Karbownik I., Borak B.

Inżynieria Materiałowa

|

2006

|

Vol. 27, nr 6

1343-1349

PL

Do najszybciej obecnie rozwijanych grup włókienniczych wyrobów „high-tech” należą włókienno-tworzywowe materiały warstwowe, których jednym z podstawowych składników jest błona polimerowa. Błona ta ma decydujące znaczenie dla kształtowania właściwości barierowych i higienicznych całego materiału warstwowego. Właściwości barierowe to przede wszystkim wodo- i wiatroszczelność czy nieprzepuszczalność mikrocząstek stałych, bakterii i alergenów. Właściwości higieniczne są określane głównie przez przepuszczalność pary wodnej (w warunkach statycznych) oraz opór pary wodnej (w warunkach dynamicznych). Błony takie można modyfikować przez dodatek odpowiednich napełniaczy funkcjonalnych, przy czym ze względu na efektywność oddziaływania oraz brak niekorzystnego wpływu na strukturę i właściwości błon polimerowych, szczególnie dobre rezultaty daje zastosowanie napełniaczy nanocząstkowych lub submikrocząstkowych. W artykule przedstawiono wyniki badań, wykonanych w ramach Projektu Badawczego Zamawianego PBZ-KBN-095/T08/2003 „Materiały polimerowe modyfikowane nanocząstkami. Technologie – właściwości – zastosowanie”. W rezultacie tych badań opracowano syntezę, z wykorzystaniem metody „zol-żel”, submikrokul SiO2 lub TiO2 oraz układów hybrydowych SiO2-TiO2, stanowiących nośniki, na których powierzchni trwale osadzano w formie „nanowysepek” czynnik antybakteryjny/ bakteriostatyczny – srebro metaliczne Ag, nadający wytwarzanym submikroproszkom wymaganą bioaktywność. Opracowane submikromateriały charakteryzują się dobrymi właściwościami dyspergowania, jak też stabilnością uzyskiwanych dyspersji. Tak otrzymane submikroproszki były stosowane jako napełniacze do – stanowiących matryce – błon poliuretanowych, zarówno hydrofobowych mikroporowatych, jak i hydrofilowych o strukturze zwartej. Błony takie wytwarzano technikami wielowarstwowego powlekania bezpośredniego lub odwracalnego, z zastosowaniem odpowiednio dobranych, dostępnych w handlu, jednoskładnikowych nieusieciowanych poliuretanów w formie roztworów w rozpuszczalnikach organicznych lub dyspersji wodnych. Do wytwarzania błon mikroporowatych wykorzystywano zoptymalizowana metodę separacji fazowej indukowanej odparowaniem rozpuszczalnika. Submikronowe napełniacze SiO2/Ag dodawano do past powlekających, w początkowych etapach wytwarzania błon. Podstawową trudność stanowiło uzyskanie równomiernego monocząstkowego rozproszenia opracowanych napełniaczy w paście powlekającej, utrzymującego się również w usieciowanych błonach. Taki stan rozproszenia ma decydujące znaczenie, zarówno dla efektywnego wykorzystania submikromateriałów, jak i uzyskiwania oczekiwanych wyników modyfikacji, w tym przypadku bakteriostatyczności, wytwarzanych materiałów powłokowych. Wymagane równomierne monocząstkowe rozproszenie cząstek submikroproszków SiO2/Ag uzyskano w wyniku zarówno odpowiednich modyfikacji procesu syntezy tych materiałów, jak i zastosowania zoptymalizowanych warunków wytwarzania zawiesin submikroproszków. W rezultacie badań opracowano bioaktywne poliuretanowe materiały powłokowe, zarówno hydrofobowe mikroporowate, jak i hydrofilowe o strukturze zwartej, charakteryzujące się dobrymi właściwościami bakteriostatycznymi, barierowymi oraz higienicznymi, zapewniającymi wysoki komfort użytkowania wykonywanej z takich materiałów odzieży ochronnej czy sportowej, jak również wyrobów specjalnych o zastosowaniach medycznych lub w profilaktyce zdrowotnej. Badania bakteriostatyczności wytwarzanych materiałów powłokowych wykonywano stosując zarówno metodę jakościową wg PN -EN ISO 20645:2005 (U), jak i ilościową wg AATCC 100-1993, odpowiednio dostosowanych do specyficznych charakterystyk takich materiałów. Uzyskany dobry efekt bakteriostatyczności jest odporny na wielokrotne pranie użytkowe, przy czym nie występuje zjawisko uwalniania submikroproszku ze struktury materiału powłokowego ani jego migracji na powierzchnię błony poliuretanowej. Trwałość związania nanowysepek Ag metalicznego z rozwiniętą powierzchnią submikrokul SiO2 potwierdzają wyniki jakościowej i ilościowej analizy rentgenowskiej, a także analizy mikrofotograficznej SEM.

EN

The high-tech textile products that are now under the fastest development include textile-polymeric multi-layer fabrics containing polymeric membrane as one of their basic components. This membrane is of paramount importance in the formation of barrier and hygienic properties of the whole multi-layer material. Barrier properties include first of all water-tightness and wind-tightness or impenetrability of solid microparticles, bacteria and allergens. Hygienic properties concern mainly water vapor permeability (under static conditions) and water vapor resistance (under dynamic conditions). Such membranes can be modified with suitable functional fillers, among which those with nanoparticles or submicroparticles provide particularly good results due to their effectiveness of interaction and no disadvantageous effect on the structure and properties of polymeric membranes. The paper presents the results of research and tests carried out within the framework of Ordered Research Project PBZ -KBN-095/T08/2003 ”Polymeric Materials Modified with Nanoparticles. Technologies– Properties – Application”. This project resulted in the development of synthesis of SiO2 or TiO2 submicrospheres and SiO2-TiO2 hybrid systems using the sol-gel method. These systems are carriers containing on their surface deposited “nano-islets” of antibacterial or bacteriostatic agent such as metallic silver to impart required bioactivity to the produced submicropowders. The developed submicromaterials are characterized by good dispersing capability as well as stability of dispersions. The submicropowders prepared in this way were used as fillers of hydrophobic microporous or hydrophilic compact-structured polyurethane membranes. The membranes were prepared by the methods of direct multi-layer coating or reversible coating with the use of appropriately selected, commercially available, mono-component noncross- linked polyurethanes in the form of solutions in organic solvents or aqueous dispersions. The microporous membranes were made by the optimized method of phase separation induced by the solvent evaporation. Submicron SiO2/Ag fillers were added to coating pastes in the initial stages of membrane formation. The main problem was to obtain an uniform dispersion of the nanoparticles of the developed fillers in the coating paste, being also stable in the cross-linked membranes. Such a state of dispersion is very important for both effective use submicromaterials and the expected effects of modification such as bacteriostatic properties of the coated materials. The required uniform dispersion of SiO2/Ag nanoparticles was obtained owing to proper modifications of the synthesis process as well as the use of optimized conditions for the preparation of submicropowder dispersions. Finally, the performed research and tests resulted in the development of bioactive polyurethane coating materials, both hydrophobic microporous materials and hydrophilic compact-structured materials that are characterized by good bacteriostatic, barrier and hygienic properties, and provide a high comfort of using either protective clothing, sports clothes or special products for medical applications. The bacteriostatic properties of the prepared coating materials were tested qualitatively by means of PN -EN ISO 20645:2005 (U), as well as quantitatively according to ATCC 100-1993, properly adapted to the specific characteristics of such materials. The obtained bacteriostatic effect is resistant to repeated washings, while there is no release of the submicropowders from the structure of the coating material and no migration to the surface of the polyurethane membrane. The stability of combination of Ag nanoislets with the developed surface of SiO2 submicrospheres has been confirmed by the results of qualitative and quantitative X-ray analysis as well as SEM microphotography analysis.