Opracowanie modelowego barierowego materiału ochronnego o właściwościach samonaprawiających się przeznaczonego do ochrony przed wybranymi czynnikami chemicznymi

Kierownik projektu: mgr inż. Agnieszka Adamus-Włodarczyk

Streszczenie projektu:

Celem projektu było opracowanie modelowego barierowego materiału ochronnego o właściwościach samonaprawiających przeznaczonego do konstrukcji m.in. odzieży, rękawic i obuwia ochronnego oraz weryfikacja efektywności i skuteczności jego parametrów ochronnych przed wybranymi czynnikami chemicznymi w symulowanych warunkach użytkowania.

Zakres prac obejmował m.in. przegląd literatury i wstępne badania laboratoryjne mające na celu wytypowanie odpowiedniego mechanizmu samonaprawy do aplikacji w środkach ochrony indywidualnej. Wytypowano mechanizm nieautonomiczny oparty na zapewnieniu zdolności do samonaprawy poprzez modyfikację na poziomie struktury sieci polimerowej. Proces ten był związany z obecnością silseskwioksanów z grupami zasadowymi oraz kwasowymi zaimplementowanymi do kauczuku metylowinylosilikonowego, które pod wpływem podwyższonej temperatury tworzą mobilne węzły sieci zdolnych do regeneracji i reorganizacji w ośrodku elastomerowym. Skutkowało to możliwością przywrócenia pierwotnych właściwości fizykochemicznych i ochronnych rękawic. Inicjatorem procesu samonaprawy było kondycjonowanie w podwyższonej temperaturze (70°C) przez 24 godziny. W ramach analizy porównawczej przeanalizowano parametry fizykochemiczne i ochronne całogumowych rękawic ochronnych powszechnie stosowanych na stanowiskach pracy. Uzyskane wyniki potwierdziły istotną statystycznie powtarzalność procesu samonaprawy dla próbek uszkodzonych metodą symulowanego przekłucia.

Przeprowadzono badania nad efektywnością i skutecznością działania mechanizmu samonaprawiania się w symulowanych warunkach użytkowania w narażeniu na wybrane czynniki chemiczne.

Mieszanki elastomerowe opracowane w ramach 1. etapu nie miały oczekiwanych właściwości mechanicznych. W celu poprawy tego stanu przetestowano dodatkowo wpływ nośników tekstylnych. Otrzymano rokujące wyniki poprawy właściwości mechanicznych i odporności na przenikanie substancji chemicznych mieszanek referencyjnych i regenerowanych, zależnie od rodzaju nośnika tekstylnego.

Dodatkowo prowadzono badania mające na celu zmianę matrycy w kompozycji elastomerowej na kauczuk powszechnie stosowany do produkcji rękawic ochronnych. W rezultacie powstał nowy materiał na bazie kauczuku butadienowo-akrylonitrylowego (NBR), zdolny do samonaprawiania się. Materiał ten stanowi kompromis między właściwościami mechanicznymi a zdolnością naprawy i jest alternatywą dla materiałów powszechnie stosowanych do wytwarzania rękawic całogumowych.

Podjęto współpracę z producentem rękawic ochronnych i w celu otrzymania rękawic całogumowych przekazano firmie Larkis Sp. z o.o. mieszanki kauczuku metylowinylosilikonowego oraz butadienowo-akrylonitrylowego (NBR) z zaimplementowanymi silseskwioksanami. Obie kompozycje były łatwe do obróbki technologicznej, a przetwórstwo w celu uzyskania całogumowych rękawic odbywało się za pomocą metody tradycyjnej w prasie wulkanizacyjnej, na formie dwuczęściowej z ruchomym rdzeniem. Uzyskano partie pilotażowe modelowych rękawic ochronnych o właściwościach samonaprawiających, które spełniają wymagania stawiane rękawicom ochronnym w zakresie ochrony przed substancjami chemicznymi (rozpuszczalniki organiczne, rozcieńczone kwasy i zasady) oraz ochrony przed czynnikami mechanicznymi (ścieranie, przekłucie).

Ponadto rozszerzono zakres prac badawczych w celu statystycznego potwierdzenia, czy zastosowany mechanizm umożliwia kilkukrotną samonaprawę mikrouszkodzeń w modelowych rękawicach całogumowych. Badania potwierdziły, że po wielokrotnym procesie samonaprawy materiał zachowuje parametry ochronne w zakresie właściwości chemicznych i mechanicznych.

Wyniki projektu przedstawiono w 2 publikacjach w czasopismach o zasięgu międzynarodowym i w 1 publikacji w czasopiśmie o zasięgu krajowym, zaprezentowano w referatach na 2 konferencjach międzynarodowych i 3 konferencjach krajowych, przedstawiono w 1 materiałach informacyjnych online oraz zawarto w 1 zgłoszeniu patentowym.

Projekt III.N.10. Modelowe rękawice całogumowe o właściwościach samonaprawiających z kauczuku metylowinylosilikonowego butadienowo-akrylonitrylowego z zaimplementowanymi silseskwioksanami: AA-POSS i AP-POSS w ujęciu rzeczywistym

Jednostka: Pracownia Ochron Rąk i Nóg

Okres realizacji: 01.01.2017 – 31.12.2019