МОДИФИКАЦИЯ ШЕРСТЯНОГО ВОЛОКНА НА ОСНОВЕ СОВМЕСТНОГО ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА И ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ
Аннотация
В работе исследованы возможности применения технического углерода в комбинации с полимерными композициями, созданными на основе акриловых кислот, для оптимизации качественных параметров низкосортного шерстяного волокна и повышения его эксплуатационных характеристик. Специфические свойства технического углерода, разветвленная структура, развитая удельная поверхность, наличие свободных валентностей, способствующих образованию прочных связей с другими материалами, создают предпосылки для эффективного применения его в качестве модифицирующего агента при обработке шерстяных волокон. В качестве полимеров для закрепления частиц технического углерода на волокнистом материале использовались препараты российского производства Рузин-33 (водная сополимерная дисперсия на основе акриловой и метакриловой кислот, модифицированная акрилонитрилом) и Ларус-33П (водная сополимерная дисперсия на основе винилацетата и эфиров акриловой кислоты). В ходе экспериментов было доказано, что процесс закрепления технического углерода происходит не только на поверхности волокнистого материала, также зафиксировано проникновение частиц технического углерода в глубь микроструктуры волокна. Это открывает дополнительные возможности для модификации свойств волокнистого материала: заметно повышается теплоёмкость, что расширяет возможности его применения в изделиях с повышенными требованиями к терморегуляции; возрастает устойчивость материала к воздействию гнилостных бактерий, что увеличивает срок службы изделий и снижает потребность в химической обработке; значительно, за счет сглаживания поверхностного чешуйчатого слоя, снижается уровень усадки и свойлачивания при проведении влажно‑тепловых обработок, что упрощает технологический процесс производства и повышает стабильность геометрических параметров готовых изделий. Таким образом, результаты исследования демонстрируют высокий потенциал комбинированного применения технического углерода и полимерных композиций на основе акриловых кислот для кардинального улучшения качественных показателей низкосортной шерсти и расширения сферы её практического использования.
Для цитирования:
Соловьёва А.А., Владимирцева Е.Л., Одинцов А.С., Шибанова А.К. Модификация шерстяного волокна на основе совместного применения технического углерода и полимерных композиций. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2026. Т. 69. Вып. 9. С. 135-144. DOI: 10.6060/ivkkt.20266909.7136.
Литература
Samohin V.A. State support for the development of sheep breeding: advanced world experience. Russ. J. Manag. 2025. V. 13. N 3. P. 153-160. DOI: 10.29039/2500-1469-2025-13-3-153-160.
Imigeev Ya.I., Mamaev S.Sh., Razumeev K.E. Problem of improving and preserving wool quality in the modern world. Coll. sci. works Stavropol. NII zhivotnovodstva i kormoproizvodstva. 2007. V. 3. N 3-3. P. 108-111 (in Russian).
Teptereva G.A., Pakhomov S.I., Chetvertneva I.A., Karimov E.H., Egorov M.P., Movsumzade E.M., Evstigneev E.I., Vasiliev A.V., Sevastyanova M.V., Vo-loshin A.I., Nifantyev N.E., Nosov V.V., Dokichev V.A., Babaev E.R., Rogovina S.Z., Berlin A.A., Fakhreeva A.V., Baulin O.A., Kolchina G.Yu., Voronov M.S., Staroverov D.V., Kozlovsky I.A., Kozlovsky R.A., Tarasova N.P., Zanin A.A., Krivoborodov E.G., Karimov O.Kh., Flid V.R., Loginova M.E. Renewable natu-ral raw materials, structure, properties, application prospects. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 9. P. 4-121 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216409.6465.
Solovyova A.A., Vladimirtseva E.L., Kulakova V.A. Modification of wool fiber properties using fluorinated aluminosilicate. Ross. Khim. Zhurn. 2025. V. 69. N 4. P. 30-34 (in Russian). DOI: 10.6060/rcj.2025694.4.
Aboneev V.V. Worthy scientific support for domestic sheep breeding. Coll. sci. works Stavropol. NII zhivotnovodstva i kormoproizvodstva. 2005. V. 1. N 1. P. 3-12 (in Russian).
Marshall R.K. Electron microscopy: surface structure and biochemistry of mammalian hard keratin. M.: Mir. 1991. 630 p. (in Russian).
Butman M.F., Ovchinnikov N.L., Vinogradov N.M., Gordina N.E., Ivanov V.K. Inheritance of the Secondary Structure of Keratin during Titanium Dioxide Crystallization under Hydrothermal Conditions Using Wool Fibers as a Biotemplate. Ross. Khim. Zhurn. 2023. V. 67. N 3. P. 36-44 (in Russian). DOI: 10.6060/rcj.2023673.5.
Alekhina A.F., Erzunov K.A., Odintsova O.I., Petrova L.S. Advanced technologies for immobilization of micro-encapsulated substances with phase transition for obtaining functional textile materials. Ross. Khim. Zhurn. 2025. V. 69. N 4. P. 5-12 (in Russian). DOI: 10.6060/rcj.2025694.1.
De Fries W., Altenhofen U., Föhles J., Zahn H. A protein chemical investigation of the chlorine‐hercosett pro-cess. J. Soc. Dyers Colourists. 2008. V. 99. N 1. P. 13-16. DOI: 10.1111/j.1478-4408.1983.tb03649.x.
Binnig G., Quate C.F., Gerber C. Atomic Force Microscope. Phys. Rev. Lett. 1986. V. 56. N 9. P. 930-933. DOI: 10.1103/PhysRevLett.56.930.
Cardamone J.M. Recent advances in wool chemistry. Textile Res. J. 2002. V. 72. N 10. P. 928-934. DOI: 10.1177/004051750207201008.
France Tribe S.R., Lee P.X., Czibula C., Simões M.G., Bleher R., Duncan K. E., Thoman M., Topp C.N., Dravid V. P., Chazo C.A.C. The hierarchical structure of sheep wool and its impact on physical properties. Adv. Funct. Mater. 2025. V. 35. N 52. P. 10035. DOI: 10.1002/ adfm.202510035.
Novoradovskaya T.S., Frolov S.F. Chemistry and chemical technology of wool. M.: Legprombytizdat. 1986. 200 p. (in Russian).
Solovyova A.A., Vladimirtseva E.L., Smirnova S.V. Effective technologies for modification of wool textile materials (review). Ross. Khim. Zhurn. 2025. V. 69. N 4. P. 23-29 (in Russian). DOI: 10.6060/rcj.2025694.3.
Odintsova O.I., Vladimirtseva E.L., Kozlova O.V., Smirnova S.V., Lipina A.A., Petrova L.S., Erzunov K.A., Konstantinova Z.A., Zimnurov A.R., Bykov F.A., Melnikov A.G. Finishing of textile materials with micro-capsules and nanoparticles of functional substances. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 7. P. 173-184 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236607.6844j.
Alekhina A.F., Erzunov K.A., Malygina A.A., Odintso-va O.I. Development of textile materials with thermoreg-ulating properties based on phase change microencapsu-lated substances. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2025. V. 68. N 11. P. 6-24 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20256811.7241.
Jaberi Mofrad F., Ahmadpour A., Ostad Movahed S. The effect of modified carbon black and nano-silica, in-dividually and in combination, on the curing, mechanical, and dynamical properties of butyl rubber (IIR). Polym. Polym. Compos. 2024. V. 32. N 1. P. 1-15. DOI: 10.1177/09673911241256553.
Ponnamma D., Maria H.J., Chandra A.K. Rubber nanocomposites: latest trends and concepts. In: Advances in Elastomers II: Composites and Nanocomposites. Washington, DC: Am. Chem. Soc. 2013. P. 69-107.
Wang J., Jia H. The effects of carbon-silica dual-phase filler on the crosslink structure of natural rubber. Poly-mers. 2022. V. 14. N 18. P. 3897. DOI: 10.3390/polym14183897.
Al-Hartomy O.A., Al Ghamdi A.A., Farha Al Said S.A. Influence of carbon black/silica ratio on the physical and mechanical properties of composites based on epoxidized natural rubber. J. Compos. Mater. 2016. V. 50. N 3. P. 377-386. DOI: 10.1177/0021998315577226.
Wang S., Hou W., Wei L. Antibacterial activity of nano-SiO₂ antibacterial agent grafted on wool surface. Surf. Coat. Technol. 2007. V. 202. N 3. P.460-465. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2007.06.012.
Shavandi A., Azam Ali M. Progress in organic coatings designing and performance evaluation of polyelectrolyte multilayered composite smart coatings. Progr. Org. Coat. 2019. V. 130. P. 182-199. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2019.01.054.
Monier M., Nawar N., Abdel-Latif D.A. Preparation and characterization of chelating fibers based on natural wool for removal of Hg(II), Cu(II) and Co(II) metal ions from aqueous solutions. J. Hazard. Mater. 2010. V. 184. N 1. P. 118-125. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2010.08.013.
Yu J., Pang Z., Zhang J., Zhou H., Wei Q. Conductivity and antibacterial properties of wool fabrics finished by polyaniline/chitosan. Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp. 2018. V. 548. P. 117-124. DOI: 10.1016/j.colsurfa. 2018.03.065.
Canal C., Gaboriau F., Villeger S. Studies on antibacterial dressings obtained by fluorinated post-discharge plasma. Int. J. Pharm. 2009. V. 367. P.155-161. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2008.09.038.
Wang X., Zhao Y., Li W., Wang H. Effect of surface modifications on the thermal and moisture behavior of wool fabric. Appl. Surf. Sci. 2015. V.342. P. 101-105. DOI: 10.1016/j.apsusc.2015.03.027.
Solovyova A.A., Tokareva A.A., Gallyamova P.F., Vladimirtseva E.L. Promising method for antibacterial finishing of textile materials. Mat. II All Russ. conf. with interpeople particip. "Sovremennye metody polucheniya materialov, obrabotki poverkhnosti i naneseniya pokrytii (Materialovedenie-2024)". Kazan': KNITU. 2024. P. 373-375 (in Russian).
Vladimirtseva E.L., Konstantinova Z.A., Solovyova A.A. Preparation of encapsulated silver preparations for fabric finishing using β-cyclodextrin. Ross. Khim. Zhurn. 2025. V. 69. N 4. P. 64-68 (in Russian). DOI: 10.6060/rcj.2025694.10.
Solovyova A.A., Kulakova V.A., Shibanova A.K., Vladimirtseva E.L. Treatment of wool fiber with aqueous polymer dispersion and its effect on strength. Coll. works XV All Russ. sci. and stud. conf. with interpeople par-ticip. named after prof. A.A. Lysenko "Nanostrukturnye, voloknistye i kompozitsionnye materialy". SPb.: SPbGUPTD. 2025. P. 92-94 (in Russian).
Kiselev A.M., Demidov A.V. Research methods and processing of experimental results. SPb.: Nestor-Istoriya. 2018. 392 p. (in Russian).
GOST 20269-93. Wool. Methods for determining breaking load. M.: IPK Izdatel'stvo standartov, 1999. 12 p. (in Russian).
Digital two-channel thermoregulator STC‑3008 [Electronic resource] / Ampero: website. — URL: https://ampero.ru/stc-3008-termoregulyator-tsifrovoy-dvuhkanalnyy.html?ysclid=mnpvyp1eag888462099 (ac-cessed: 14.02.2026). (in Russian).
Laboratory workshop on chemical technology of textile materials. Ed. by G.E. Krichevskii. M.: RosZITLP. 1994. 400 p. (in Russian).
Solovyova A.A., Kulakova V.A., Shibanova A.K., Vladimirtseva E.L. Influence of surface modification on strength properties of wool fiber. Molodezhnaya nauka v razvitii regionov: materials of all Russ. sci.-pract. conf. stud. and young sci. (Berezniki. 23 april 2025). Perm': Izd-vo PNIPU. 2025. P. 229-232 (in Russian).
Krichevsky G.E. Chemical Technology of Textile Materials. V. 3. Moscow: MGU. 2001. 298 p. (in Russian).
Haji A., Barani H. Physical and chemical modification of wool. In: Advanced Functional Textiles: Materials, Processes and Applications. Elsevier. 2023. P. 255-280.
