No title

PROHLÁŠENÍ Byl(a) jsem seznámen(a) s tím, že na mou diplomovou práci se plně vztahuje zákon č. 121/2000 Sb., o právu autorském, zejména § 60 – školní dílo. Beru na vědomí, že Technická univerzita v Liberci (TUL) nezasahuje do mých autorských práv užitím mé diplomové práce pro vnitřní potřebu TUL. Užiji-li diplomovou práci nebo poskytnu-li licenci k jejímu využití, jsem si vědom povinnosti informovat o této skutečnosti TUL; v tomto případě má TUL právo ode mne požadovat úhradu nákladů, které vynaložila na vytvoření díla, až do jejich skutečné výše. Diplomovou práci jsem vypracoval(a) samostatně s použitím uvedené literatury a na základě konzultací s vedoucím diplomové práce a konzultantem.

Datum 23. května 2013

Podpis

5

PODĚKOVÁNÍ Na tomto místě bych chtěla poděkovat svému vedoucímu diplomové práce

prof. Ing. Jakubu Wienerovi, Ph.D. za odborné vedení, konzultace, cenné rady a poskytnutý čas v průběhu psaní diplomové práce. Dále bych ráda poděkovala paní Martině Čimburové za pomoc a rady při práci v laboratoři. Nemalé díky patří také Ing. Karolíně Borůvkové za pomoc a cenné připomínky při zpracování experimentů. Děkuji také Mgr. Ireně Lovětínské-Šlamborové, Ph.D. za vypracování antibakteriálních testů. V neposlední řadě bych také ráda poděkovala své rodině a přátelům, kteří mi byli při studiu velkou oporou a bez jejichž pomoci bych tuto práci dokončila jen stěží.

Nanočástice zlata v textilních aplikacích

6

ANOTACE Diplomová práce se zaměřuje na barvení nanočástic v textilních aplikacích. Cílem této práce je navrhnout vhodné postupy pro barvení textilních materiálů pomocí kyseliny tetrachlorozlatité a z ní vytvořených zlatých nanočástic. Tyto postupy otestovat na textilní substráty (bavlna, vlna, viskóza, polyester a polyamid). Nejlépe hodnocený materiál podrobit dalším zkouškám. V teoretické části jsou popsané poznatky týkající se zlata jako drahého kovu, jeho vlastností a získávání. Dále jsou tu popsány nanočástice jejich použití a získávání. Metody syntézy zlatých nanočástic ukazují již používané postupy a metody barvení pomocí zlata. Tyto metody nejsou vždy aplikovány na textilní materiály, ale třeba na sklo nebo porcelán. Experimentální část diplomové práce je rozdělena na dvě části. V první části je popsána metodika barvení kyselinou tetrachlorozlatitou. Druhá část je již zaměřena na aplikaci vybrané metody barvení. Tato metoda bude aplikována na vybraný textilní substrát, na kterém budou provedeny stálostní, barevnostní a další zkoušky. V úvodu experimentální části jsou popsány materiály používané k pokusům, použité chemikálie a provedené pokusy. Nejdříve je zde popsána příprava kyseliny tetrachlorozlatité a základních roztoků. V závěru práce jsou zhodnoceny výsledky provedených analýz. Je zde také diskutována cena barvení kyselinou tetrachlorozlatitou v porovnání s jinými substantivními barvivy. KLÍČOVÁ SLOVA:  lučavka královská  kyselina tetrachlorozlatitá  zlato  nanočástice  bavlněný materiál  stálostní zkoušky


7

ANNOTATION This thesis focuses on nanoparticles in textile dyeing applications. The aim of this work is to propose suitable procedures for dyeing textile materials using acid tetrachlorozlatité and it created gold nanoparticles. These procedures test on textile substrates (cotton, wool, viscose, polyester and polyamide). Top rated material to undergo further testing. In the theoretical part describes the knowledge about gold as a precious metal, its properties, and retrieval. Furthermore, there are described nanoparticles their use and retrieval. Methods for synthesis of gold nanoparticles show is already being done and staining methods using gold. These methods are not always applied to the textile material but should be glass or porcelain. Experimental work is divided into two parts. The first part describes the methodology dyeing acid tetrachlorozlatitou. The second part is focused on the application of selected methods of dyeing. This method will be applied to the selected textile substrate, which will be performed survivor, gaiety and other tests. In the introduction, experimental section describes the materials used in the experiments, the chemicals used and performed experiments. First, there is described the preparation tetrachloroauric and basic solutions. In conclusion, the evaluation of the results of analyzes. There is also discussed price dyeing acid tetrachloroauric compared with other substantive dyes. KEY WORDS:  aqua regia  tetrachloroauric  gold  nanoparticles  cotton material  survivor tests


8

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci

OBSAH SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK ............................................................................. 12 ÚVOD ............................................................................................................................. 14 TEORETICKÁ A ŘEŠERŠNÍ ČÁST ............................................................................ 16 1. Zlato ............................................................................................................................ 16 1. 1 Historie................................................................................................................. 16 1. 2 Výskyt .................................................................................................................. 16 1. 3 Použití .................................................................................................................. 17 1. 4 Získávání .............................................................................................................. 17 1. 5 Vlastnosti ............................................................................................................. 18 1. 6 Analytické vlastnosti............................................................................................ 19 1. 7 Sloučeniny ........................................................................................................... 20 1.7.1 Sloučeniny zlatné ........................................................................................... 20 1.7.2 Sloučeniny zlatité ........................................................................................... 21 2. Nanočástice ................................................................................................................. 23 2. 1 Historie................................................................................................................. 23 2. 2 Příprava nanočástic .............................................................................................. 23 2. 3 Použití nanočástic ................................................................................................ 24 2. 4 Toxicita zlatých nanočástic .................................................................................. 25 2. 5 Vlastnosti zlatých nanočástic ............................................................................... 27 2. 5. 1 Optické vlastnosti ........................................................................................ 27 3. Metody syntézy zlatých nanočástic ............................................................................ 27 EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST .......................................................................................... 29 4. Použité chemikálie a zlato .......................................................................................... 29 5. Používané textilní substráty ........................................................................................ 30 6. Používané přístrojové vybavení .................................................................................. 31 6. 1 Analytické váhy KERN 770 ................................................................................ 31 6. 2 Sušící zařízení HS 62 A ....................................................................................... 31 6. 3 Fulár Mathis ......................................................................................................... 31 6. 4 Digestoř ................................................................................................................ 32 Nanočástice zlata v textilních aplikacích

9

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci 6. 5 Přístroj na měření povrchové a objemové rezistivity - High Resistance Mater 4339B HEWLETT PACKARD .................................................................................. 32 6. 6 Agilent – přístroj na měření povrchové a objemové rezistivity........................... 33 6. 7 Přístroj na měření elektromagnetického stínění................................................... 33 6. 8 Tloušťkoměr FF – 27 ........................................................................................... 33 6. 9 Přístroj na měření stálosti v otěru ........................................................................ 34 6. 10 Ahiba .................................................................................................................. 34 6. 11 UV světelný box ................................................................................................ 34 6. 12 Sušící zařízení .................................................................................................... 35 6. 13 Přístroj na řez příze ........................................................................................ 35 6. 14 Spektrofotometr Datacolor ................................................................................ 35 7. Analytické metody ...................................................................................................... 36 7. 1 Stálosti vybarvení ................................................................................................ 36 7. 2 Sorpční zkouška ................................................................................................... 38 7. 3 Řez přízí ............................................................................................................... 39 7. 4 Měření barevnosti ................................................................................................ 40 7.5 Elektromagnetické stínění a elektromagnetická vodivost .................................... 40 7.6 SEM a EDS ........................................................................................................... 41 7.7 Antibakteriální testy .............................................................................................. 42 8. Aplikace zlata (barvení) .............................................................................................. 43 8. 1 Metoda 1 [podle článku „Sèvres“] ....................................................................... 43 8. 2 Metoda 2 [Hallerova reakce na oxycelulózu] ...................................................... 44 8. 3 Metoda 3 [podle Sèvres, H2O nahrazeno lihem při výrobě HAuCl4 technickým lihem] .......................................................................................................................... 45 8. 4 Metoda 4. [postup Sèvres, poměr lučavky 3:1] ................................................... 46 8. 5 Metoda 5 [postup metody 3 nanesen na jiné textilní substráty] .......................... 48 8.6 Metoda 6 [dle článku Fialové zlato použita jedlá soda] ....................................... 48 8.6.1 Aplikace různých postupů ............................................................................. 48 8. 6. 2 Koncentrační řada HAuCl4 pro postup 6 ..................................................... 51 8. 6. 3 Aplikace různých složení lučavky královské............................................... 52 8. 6. 4 Aplikace na jiné textilní materiály ............................................................... 53 9. Metody hodnocení vzorků .......................................................................................... 54 10. Statistické charakteristiky ......................................................................................... 56 Nanočástice zlata v textilních aplikacích

10

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci VÝSLEDKY A DISKUSE ............................................................................................. 57 11. Výsledné srovnání metod 2 – 6................................................................................. 57 12. Statistické hodnoty pro barevnost ............................................................................. 65 13. Vyhodnocení analytických metod ............................................................................ 66 13. 1 Stálosti vybarvení .............................................................................................. 66 13. 1. 1 Stálost v potu ............................................................................................. 66 13. 1. 2 Stálost v otěru ............................................................................................ 68 13. 1. 3 Stálost v praní ............................................................................................ 69 13. 1. 4 Stálost na umělém světle............................................................................ 70 13. 2 Sorpční zkouška ................................................................................................. 72 13. 3 Řezy přízí ........................................................................................................... 74 13. 4 Měření barevnosti .............................................................................................. 76 13. 4. 1 Digitální měřič barev ................................................................................. 76 13. 4. 2 Spektrofotometr Datacolor ........................................................................ 76 13. 5 Elektromagnetické stínění, elektromagnetická vodivost ................................... 78 13. 5. 1 Elektromagnetické stínění.......................................................................... 79 13. 5. 2 Elektromagnetická vodivost ...................................................................... 80 13. 6 SEM a EDS ........................................................................................................ 82 13. 7 Antibakteriální testy ........................................................................................... 89 14. Ekonomická rozvaha................................................................................................. 91 14.1 Porovnání vzorku 2 ............................................................................................. 91 14. 2 Porovnání vzorku 5 ............................................................................................ 92 ZÁVĚR ........................................................................................................................... 94 Seznam obrázků .............................................................................................................. 96 Seznam tabulek ............................................................................................................... 98 Seznam grafů .................................................................................................................. 99 Seznam příloh ................................................................................................................. 99 Seznam literatury .......................................................................................................... 100


11


SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A

ampér

aj.

a jiné

apod.

a podobně

cm

centimetr

CO

bavlna

dpi

počet bodů na palec

EDS

energiově disperzní analýza

EMV

elektromagnetická vodivost

g

gram

h

tloušťka

hod

hodina

jpg

přípona souboru

kg

kilogram

kPa

kilopascal

l

litr

mA

miliampér

min

minuta

ml

mililitr

mm

milimetr

N

Newton

např.

například

nm

nanometr

PA

polyamid

PH

vodíkový exponent

PL

polyester

REM

rastrovací elektronová mikroskopie

s

sekunda

SEM

skenovací elektronová mikroskopie

TUL

Technická univerzita Liberec

UV

ultrafialové záření


12

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci VI

viskóza

WO

vlna

μl

mikrolitr

μm

mikrometr

Ω

ohm


13


ÚVOD Zlato je známé podle archeologických průzkumů již z doby 6 tisíc let př. n. l., má dlouhou a bohatou historii. Nejdříve bylo zlato považováno za symbol bohatství a moci. Bylo používáno k výrobě šperků a ozdob, později začalo plnit i funkci peněžní. Dále bylo používáno k dekoračním účelům a k pozlacování předmětů z jiných, méně ušlechtilých kovů. Zlato bylo získáváno především rýžováním, později nahrazeno technikou. Největšími nalezišti jsou jižní Afrika, Austrálie, Kanada. Existuje celá řada článků používání zlata pro barvení, ale na jiné než textilní materiály. Již dříve bylo zlato používáno k barvení skla, porcelánu a keramiky. Různými metodami a postupy bylo možné dosáhnout barevných odstínů a to odstínů oranžové, jantarové, růžové, rubínově červené, fialově purpurové, apod. Cílem bylo zjistit, zda je vůbec možné barvit textilní materiály pomocí zlata. V diplomové práci byly zjišťovány možnosti použití zlata při barvení textilních materiálů, přesněji použití zlatých nanočástic. Použita byla zlatá zrníčka, která se dále rozpouštěla v lučavce královské. Byly zjišťovány a zkoušeny různé metody barvení zlatem na různých textilních materiálech. Nejlépe vybarvené vzorky byly podrobeny dalším zkouškám a analýzám. Teoretická část práce se zaměřuje převážně na obecné poznatky o zlatě, jeho toxicitě a tvorbě nanočástic. V části rešerše jsou již zmapované používané postupy pro barvení na jiných než textilních materiálech. Z těchto postupů bylo v této práci vycházeno, metody byly upravovány a aplikovány na textilní materiály. Experimentální část je zaměřena na testování těchto postupů na různých materiálech. Rozhodující kritérium pro použití metody je intenzita vybarvení vzorků. Na konec byla nejlépe hodnocená metoda a materiál podrobeny dalším zkouškám. Zkoušky byly hodnoceny pomocí analytických metod, jako jsou např. stálosti vybarvení, hloubka probarvení, sorpční zkouška, barevnost, SEM, EDS, antibakteriální zkoušky, apod.


14

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci V závěru práce byla metoda barvení zlatem zhodnocena a porovnána s barvením klasickými substantivními barvivy. Toto srovnání bylo hodnoceno z ekonomického hlediska.


15


TEORETICKÁ A ŘEŠERŠNÍ ČÁST

1. ZLATO 1. 1 Historie Zlato je kov dobře opracovatelný a měkký. Již nejstarší civilizace ho velmi dobře využívaly. Později začalo plnit peněžní funkci a už nebylo pouhou ozdobou. Chemická značka zlata je Au, z latinského aurum a najdeme ho v periodické tabulce prvků na 79. místě a to právě ve skupině vzácných kovů. [1]

1. 2 Výskyt V přírodě se zlato nachází většinou v ryzí podobě, buďto jako rýžované (prané) nebo jako horské zlato. Zlato nacházející se v prvotních ložiskách můžeme označit za horské zlato. Mívá podobu velmi malých kovových šupinek v křemeni, může se vyskytnout jako příměsek v křemenných horninách v podobě jemných i silnějších drátků a žil pronikajících sirníky, např. v chalkopyritu, pyritu i jiných nerostech. Zlato se také vyskytuje v podobě chemických sloučenin, zejména s tellurem (calaverit, sylvanit – ruda písmenková), zlato a antimon, sirník olova a podvojný telurid. Výjimečně může být zlato sloučeno se selenem. U zlatých sloučenin se vždy souběžně nachází také ryzí zlato, které je velice málo rozptýlené. Jak se Země vyvíjela, byla část zlata z původních nalezišť odnesena a uložena na druhotných nalezištích. Zlato, které se dnes nachází v těchto druhotných nalezištích je zlato tzv. rýžované nebo prané, je vesměs ryzí v podobě od maličkých zrníček až po velké valouny. V dřívějších dobách bylo získáváno zlato pouze z rýžovišť. Postupným vývojem těžebních způsobů se zvýšil význam horského zlata. [2] Nanočástice zlata v textilních aplikacích

16


1. 3 Použití Zlato je velmi žádané pro výrobu ozdobných i užitkových předmětů. Pouze čisté zlato je pro toto použití velmi měkké, a proto se musí slévat s kovy jinými. Mezi nejčastější patří měď a stříbro. Ryzost neboli obsah zlata u těchto slitin se uvádí buďto v karátech nebo v tisícinách. Za čisté zlato je považováno 24 karátů. Zlato má uplatnění také v lékařství např. zubní můstky, plomby nebo v laboratořích chemie. Používá se také na pozlacování různých předmětů převážně z mědi, stříbra a jiných méně ušlechtilých kovů. Kyselina chlorozlatitá HAuCl4 patří k nejpoužívanější sloučenině zlata, známá a prodávaná pod obchodním názvem chlorid zlatitý. Použití této kyseliny je hlavně k přípravě lázní pro pozlacování, k malování na sklo a porcelán, někdy v lékařství nebo také pro tónovací lázně ve fotografii. Místo kyseliny chlorozlatité se může použít její sodné soli s obchodním názvem zlatá sůl. Dříve byla skoro polovina vyprodukovaného zlata ukryta ve formě zlatých prutů v bankách různých zemí ke krytí bankovek, které jsou místo zlata v oběhu. [2]

1. 4 Získávání Za nejstarší způsob získávání zlata můžeme považovat rýžování. Rýžováním se zlatonosný písek rozplavuje a takto obohacená zlatá zrna jsou specificky těžší. Tento způsob se vylepšil a pomocí hydrauliky umožnil hydraulické rozrušování, které umožní usazené horniny rozrušit velkým proudem vody. Další způsob získávání zlata je bagrování. Aby byl proces provedený ekonomicky, musí se spojit s amalgamačním procesem. Ten se však může použít, pokud nejsou částečky zlata příliš malé, protože jinak rtuť tyto částečky smáčí málo. K amalgamačnímu procesu je potřeba rtuť, která je schopna

rozpustit

zlato

při

tvorbě

amalgamu.

Ze vzniklého

amalgamu

se oddestilováním rtuti snadno získá zlato. V dnešní době je k dobývání zlata používán hlavně proces kyanidový, který se používá od roku 1886. Tento proces je vhodný pro získání posledních zlatých částeček, které amalgamovat už dále nejdou. Je vhodný k získání zbytků obsahující


17

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci zlato i po amalgamačním pochodu, nebo pro rudy, které mají zlato rozptýlené velmi málo a to např. horské zlato. V roce 1886 poprvé zkusil kyanidový pochod Mac Arthur a Forrest, který skoro nahradil chlorační proces nalezený Plattnerem v roce 1850. Tento chlorační proces byl dříve hodně využíván v Americe. Při tomto chloračním procesu bylo zlato převedeno pomocí chloru na vlhkou rudu v rozpustný chlorid, který byl po jeho odstranění z roztoku vyloučen síranem železnatým nebo sirovodíkem. Zkoušelo se také využít k získání zlata z některých rud těkavosti chloridu zlatitého za horka a to tak, že se rudy zahřívaly spolu s chloridem sodným a chlorid zlatitý těkal. V kyanidovém procesu ovlivňuje rozemletou zlatou rudu zředěný roztok kyanidu draselného nebo sodného a to nejvíce 0,1 – 0,2%. Současně působí vzdušný kyslík, který je obsažen v roztoku a převádí zlato jako celkový kyanid do roztoku, z něhož se vyloučí zanášením zinkových hoblin nebo elektrolyticky. Vzniklá sraženina obsahuje zinek, který se vyloučí roztavením v koncentrované kyselině sírové. Tento vysušený zbytek se dále pak taví s boraxem. Elektrolytického oddělování zlata se používá hlavně pro zlato obsahující platinu. Slitiny stříbra a zlata mohou být oddělovány vroucí kyselinou sírovou, kde se stříbro rozpustí a zlato nikoliv. Můžeme také použít mírně zředěnou kyselinu dusičnou a to asi 60%. Předpokladem je, že slitina bude složena z ¼ stříbra a ¾ zlata. [2]

1. 5 Vlastnosti Již v minulosti bylo zlato považováno za „krále“ mezi kovy. Zlato řadíme k nejtěžším kovům a vyznačuje se krásnou žlutou barvou, příjemným leskem, nízkou tvrdostí, stálostí na vzduchu a tažností. Zlato taje při vyšší teplotě nežli stříbro a to asi při 1 063 °C, kdežto stříbro má teplotu asi o 100 °C nižší. Teplota varu zlata je asi 2 700 °C, ale těkavost je patrná už od 1 000 °C. Zlato se při tání velmi roztahuje. Krychlově krystalizuje zlato, v přírodě se mohou vytvořit zlaté krystalky o ploše krychle, osmistěnu aj. Sloučením zlata s atomovým vodíkem vznikne bezbarvý tuhý hydrid solného charakteru. Vzniklá sloučenina je značně nestálá. Protože zlato je ušlechtilý kov, je stálý na vzduchu, v kontaktu s vodou se nemění a dobře odolává působením chemikálií. Nanočástice zlata v textilních aplikacích

18

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Za obyčejné teploty na zlato působí suché plynné halogeny jen povrchově, nebo vůbec. Zlato se rozpouští poměrně rychle ve vodném roztoku chloru a to už při obyčejné teplotě. Velice rychle rozpustíme zlato v lučavce královské, která je směsí skládající se z 3 dílů koncentrované kyseliny chlorovodíkové, a 1 dílu koncentrované kyseliny dusičné. Ionty kyanidové usnadňují rozpouštění zlata, a to je schopno oxidovat již se vzdušným kyslíkem. Pokud získáváme zlato kyanidovým pochodem, je tato reakce jejím základem. Na

zlato

nepůsobí

roztavené

alkalické

hydroxidy,

kyselina

sírová,

chlorovodíková, dusičná aj. a to jak v koncentrované tak v ředěné podobě pokud neobsahují velmi silná oxidační činidla. Zlato rozpouští koncentrovaná kyselina sírová za působení kyseliny dusičné, jodičné aj. Rozpuštěním vznikne žlutý roztok, který při ředění vodou vyloučí hydroxid zlatitý. Zlato je nerozpustné v kyselinách se slabými oxidačními činidly, kde je dané postavením v elektrochemické řadě napětí. Některé organické látky mají schopnost zlato srážet jako kov, je to např. kyselina šťavelová, cukr, kyseliny vinná, citronová, octová a soli těchto kyselin. Za těchto srážecích reakcí se zlato získá v koloidním stavu, kde vytvoří velmi zabarvené hydrosoli, které jsou např. purpurově červené, fialové, modré, hnědé. Takto zbarvené hydrosoli jsou stálé i bez ochranných koloidů za předpokladu, že soli musí být prosté látky s koagulujícím účinkem, jakým může být např. elektrolyt. [2]

1. 6 Analytické vlastnosti Přítomnost zlata lze prokázat většinou redukčními činidly. Ty vylučují zlato jako kov. V pevném stavu poznáme zlato snadno podle své krásně žluté barvy. Je-li redukce v hodně zředěných roztocích, rozpustí se zlato koloidně. Redukcí chloridem cínatým vznikne intenzivně zabarvený koloidní roztok zlata, který je velmi stálý. Touto reakcí vzniká hydratovaný kysličník cíničitý, který působí na částečky zlata jako koloid ochranný. [2] Nanočástice zlata v textilních aplikacích

19


1. 7 Sloučeniny „Ve svých normálních sloučeninách je zlato buď elektropositivně trojmocné nebo jednomocné. Nejstálejší je v trojmocenství. Všechny sloučeniny zlata se však snadno rozkládají. Působením redukčních činidel, často již při mírném zahřátí, se rozkládají za vylučování zlata. Od jednomocného zlata se odvozují hlavně sirník zlatný Au2S, halogenidy AuX a rovněž různé komplexní anionty. Jednoduché sloučeniny zlatné nejsou ve vodném roztoku schopny existence, neuvažujeme-li mizivě malé koncentrace; proto neexistují rozpustné jednoduché soli zlatné. Dokonce i velmi těžko rozpustný chlorid zlatný, AuCl, se vodou rozkládá na chlorid zlatitý a kovové zlato. Volné ionty zlatné existují ve vodných roztocích jen v minimálních koncentracích, které již vůbec nejsou přístupné přímému stanovení. Naproti tomu silně komplexní sloučeniny zlatné, jako např. kyanozlatnany MI[Au(CN)2] jsou ve vodném roztoku až pozoruhodně stálé.“ [citováno strana 419] [2]

1.7.1 Sloučeniny zlatné Kysličník zlatný – Au2O – existence sporná. Halogenidy zlatné – snadná příprava, ale velká nestálost. Chlorid zlatný – AuCl – vznikne prášek světle žluté barvy při lehkém zahřátí bezvodého chloridu zlatitého. V čistém stavu lze těžko získat. Při větším zahřátí se rozloží na volný chlor a zlato. Vodou rozložitelný za obyčejné teploty. Chlorozlatnany jsou v tuhém stavu stálé. Bromid zlatný – AuBr – rozkládá se lehčeji než chlorid zlatný. Získává se lehkým zahříváním bromidu zlatitého. Jodid zlatný – AuJ – vzniká při reakcích jodidu zlatitého, např. v kyselině jodovodíkové rozpustit kysličník zlatitý. Získat ho můžeme také sloučením jódu a zlata za mírně zvýšené teploty. Krystaluje čtverečně ve světle žlutých lístcích. Je snadněji rozložitelný než AuCl nebo AuBr, avšak voda ho rozkládá pomaleji. Rozložit ho mohou rozpouštědla jako je např. sirouhlík nebo chloroform. Kyanid zlatný a kyanozlatnany Kyanid zlatný – AuCN – žluté nepatrné šestiboké destičky. Získává se ohříváním kyseliny chlorovodíkové spolu s kyanidem zlatným na 50 °C. Nanočástice zlata v textilních aplikacích

20

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Nerozpustný vodou, zředěnými kyselinami ani sirovodíkem. Rozpustný silně komplexními solemi typu kyanozlatnanů, sirníku amonném, hydroxidu draselném, amoniaku. Kyanozlatnan draselný - K[Au(CN)2] – získá se rozpuštěním zlata v roztoku kyanidu draselného v přítomnosti vzduchu. Dobře rozpustný ve vodě, méně v lihu, v etheru se vůbec nerozpouští. Sulfitozlatnany – roztok chloridu zlatného se přidá po kapkách do alkalického roztoku siřičitanu draselného a tím vznikne disulfitozlatnan draselný, který má tvar bílých jehlic. Lehce se nechá rozpustit ve vodě. Sirník zlatný – do vroucího roztoku chloridu zlatitého se přidá sirovodík a vznikne kovové zlato. Sirník zlatný se může připravit také sycením roztoku sirovodíkem za přidání kyseliny chlorovodíkové. Za vlhka je ocelově šedé barvy, za sucha je hnědočerné barvy. Ve vodě je zcela nerozpustný, ve zředěných kyselinách lehce tvoří koloidní roztoky hlavně za působení sirovodíku. Je rozpustný silnými oxidačními činidly, jako je chlor nebo lučavka královská.

1.7.2 Sloučeniny zlatité Kysličník a hydroxid zlatitý (kyselina zlatitá) – pokud se k roztokům chloridu zlatitého přidá hydroxid alkalického kovu nebo kovů alkalických zemin vznikne tak okrově hnědá sraženina tvořena hydroxidem zlatitým. Ten bývá znečištěn zbytky podílů srážecího činidla. Nečistoty lze odstranit extrakcí kyselin. Sušení probíhá nad kysličníkem fosforečným, při němž vznikne žlutočervený až okrově hnědý prášek. Vzniklý prášek je rozpustný v kyselině chlorovodíkové a v dalších dostatečně koncentrovaných kyselinách, a také je rozpustný v horkém louhu draselném. Má kyselý charakter, proto se označuje jako kyselina zlatitá. Chlorid zlatitý a kyselina tetrachlorozlatitá (chlorozlatitá) Chlorid zlatitý – AuCl3 – nejlépe se připraví v bezvodém stavu působením chloru a to buď na lístkové, nebo práškové zlato, které se srazilo síranem železnatým a prudce vysušilo o teplotě lehce nad 200 °C. Za působení této teploty se vypařuje v proudu chloru a usazuje ve tvaru červených jehlic. Rozpouští se lehce ve vodě, kde vznikne


21

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci hnědočervený roztok. Přidá-li se k tomuto roztoku chloridu zlatitého kyselina chlorovodíková, barva roztoku se změní z hnědočervené na citronově žlutou. Kyselina chlorozlatitá – se připraví rozpuštěním zlata v lučavce královské a následným odpařením s kyselinou chlorovodíkovou. Tato kyselina krystalizuje ve světle žlutých, dlouhých jehlicích. Sloučenina je rozpustná ve vodě, lihu a etheru. Odvozením od kyseliny chlorovodíkové vznikají soli, nejvýznamnější je chlorozlatitan sodný zvaný jako zlatá sůl. Bromid zlatitý AuBr3 a tetrabromozlatitany – jsou vlastnostmi podobné sloučeninám chlorovým. Tetrabromozlatitan draselný se dá připravit pomocí bromové vody a bromidu draselného na zlato. Vytvoří se purpurově červené krystaly. Jodid zlatitý – AuJ – nelze připravit sloučením složek ani přidáním rozpustného jodidu, protože vznikne jodid zlatný a to v obou možnostech. Přidává-li se pomalu zneutralizovaný roztok uhličitanu draselného, tvoří se komplexní ionty. Kyanid zlatitý a kyanozlatitany – mimo draselné soli známe také amonnou sůl, která se snadno rozpouští v lihu. Zlatité soli oxokyselin – jsou to např. síran zlatitý, dusičnan zlatitý, které jsou trvalé jen v zředěných roztocích kyselin. Ředěním vodou vzniká okamžitě hydrolytický rozklad a vylučuje hydroxid zlatitý. Sirník zlatitý – Au2S3 – je vodou rozložitelný. [2]


22


2. NANOČÁSTICE V současnosti jsou postupy přípravy nanočástic (objekty o rozměrech 1 – 200 nm) velmi používány a rozvíjeny. V těchto postupech lze shrnout vědomosti z oborů chemie, fyziky nebo biologie. Je možné určovat tvar a velikost připravovaných nanočástic a také dosáhnout lepších vlastností. [5]

2. 1 Historie Původní zmínky pocházejí z Egypta a Číny a jsou datovány od pátého nebo čtvrtého století př. n. l. Tenkrát bylo nalezeno tzv. rozpustné zlato, které bylo používáno pro estetické nebo léčivé účely. K estetickým účelům bylo používáno k výrobě rubínového skla nebo barvení keramiky. K léčivým účelům to bylo na problémy srdeční, úplavice, epilepsie, nádory. Faraday roku 1857 učinil oznámení o získání koloidního zlata pomocí roztoku tetrachlorozlatitanu. V roce 1861 vznikl odborný výraz koloid a vytvořil ho Graham. Ve stejné době byly také hotovy další koloidní kovy. O století později se začala rozvíjet nanotechnologie, která je následovníkem koloidní chemie. Na konci 20. století už vědci věděli jak zacházet s atomy, molekulami a klastry na jejich povrchu. [5]

2. 2 Příprava nanočástic Už při přípravě vlastních nanočástic je potřeba vědět pro jakou další aplikaci budou použity. Nanočástice lze připravovat různými postupy a je možné tak dosáhnout potřebných

velikostí,

tvarů,

a

také

chemických

a

fyzikálních

vlastností.

K nejpoužívanějším typům nanočástic patří nanočástice kovů (zlato, stříbro), oxidů (křemičitého), sulfidů, selenidů a polymerní nanočástice (kopolymery, dendrimery). Příprava nanočástic kovů chemickou metodou je založena na nukleaci a růstu tuhé fáze, nejčastěji k tomu dochází chemickou redukcí solí kovů. Pro kontrolu růstu a ochrany nanočástic před agregací je použito stabilizátorů např. thiolů nebo polymerů.


23

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Turkevitch jako první určil návod k přípravě koloidů kovů, také navrhl mechanizmus k výrobě nanočástic, který je stále v platnosti. Nejvíce rozšířenou metodou je redukce solí přechodných kovů v roztoku. Používaná metoda je lehce proveditelná a používá se pro přípravu koloidních suspenzí kovů. Metoda umožňuje, aby připravované koloidní nanočástice měli požadovanou velikost s jen velmi malou odchylkou. K tomu jsou požívány redukční činidla, kterých je celá řada např. hydridy a soli (citrát sodný). Vedle přípravy nanočástic kovů je možné také získat nanočástice oxidů, sulfidů a selenidů, ale jejich využití není tak velké jako kovů. V těchto případech je syntéza většinou provedena ve vodných roztocích, kde se používá hydrazin nebo hydroxylamin jako redukčních činidel. Polymerní nanočástice jsou připraveny většinou řízenou polymerací ve vodě, kde působí peroxid vodíku, teplo nebo ultrazvuk a tím se připraví např. kopolymery. Je více způsobů umožňující zjistit velikost a distribuci částic. K těmto metodám patří hlavně metody elektronové mikroskopie a studia povrchů (skenovací elektronová mikroskopie, mikroskopie atomárních sil, rentgenová fluorescenční spektroskopie). V řadě případů je možné získat postačující informace i metodou absorpční spektrometrie nebo elektrochemickými metodami. Vytvořené nanočástice je možné pro analytické účely používat přímo, ale ve většině případů je provedena modifikace jejich povrchu. Např. nanočástice zlata jsou velmi používané a modifikace je provedena navázáním thiolem modifikovaných molekul. To umožní tvorbu kovalentních vazeb těchto molekul na nanočástice. [5]

2. 3 Použití nanočástic Nanočástice jsou používané pro analytické účely. Nanočástice s analytickými systémy dosahují lepších vlastností oproti původním systémům a to ať už jde o možnost detekce nových analytů, snížení meze detekce nebo vylepšení účinnosti separace. [5] 1. Elektrochemické metody – mezi tyto metody, které využívají modifikace povrchu elektrod nanočástic patří voltametrické metody. Jsou používány elektrody klasické, ale také mikroelektrody. Nanočástice byly také využívány v potenciometrii např. pro přípravu senzorického pole. [5] Nanočástice zlata v textilních aplikacích

24

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci 2. Spektrometrické metody – tyto metody jsou řazeny k hlavním metodám studia zabývající se vlastností modifikovaných nanočástic, a proto jsou i analytická stanovení touto metodou jedny z nejběžnějších. Velký vliv na optické vlastnosti nanočástic mají právě vlastnosti nanočástic jako jsou jejich tvar, průměr, koncentrace a možnost integrovat s malými molekulami a biomolekulami. Z přístrojového vybavení jsou používány vedle metod absorpční spektrometrie a spektrometrie povrchem, také metody založené na rozptylu světla a metody luminiscenční. Metoda se volí s ohledem na vlastnosti použitých nanočástic a to: [5] 

Absorpční spektrometrie.



Rozptylové techniky – nejčastější analytickou metodou tohoto jevu je povrchem zesílený Ramanův rozptyl a rezonanční rozptyl laserového zařízení.



Luminiscenční techniky.

3. Separační metody – separační metody se stále vyvíjejí, protože požadavky v oblasti chemických a biologických vzorků rostou. Vývoj se ukazuje hlavně v miniaturizaci jednotlivých klíčových prvků nebo celého separačního systému. Miniaturizace se projevuje zmenšením částic sorbentů, využití nanočástic a technologií separací na čipu. Mimo chromatografiích technik jsou znalosti z oblasti nanotechnologie použity hlavně v elektromigračních metodách a kapilární elektrochromatografii. Do základního elektrolytu se používají modifikované nanočástic a to jako modifikátor vnitřní stěny kapiláry, separační médium. Kapilární elektrochromatografie je využívána pro malý průměr částic (plnění do používaných kapilár), a také pro povrchový náboj (podporuje elektroosmotický tok). [5] 4. Ostatní metody – mimo zmíněných metod existují i další. [5]

2. 4 Toxicita zlatých nanočástic Nanočástice zlata jsou obecně uznávány jako netoxické. Ačkoliv se objevily i zprávy o toxicitě. Bylo dokázáno, že záleží na tvaru nanočástic, povrchové chemii a fyzické dimenzi. Studie provedla zkoušku 13 nm velkých nanočástic zlata. Nanočástice zlata v textilních aplikacích

25

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Ze zjištěných výsledků vyplynulo, že tyto nanočástice vyvolávají akutní zánět v játrech. Takto upravené nanočástice jsou shromažďovány v játrech a slezině až po dobu 7 dní a mohou zanechat následky v krevním oběhu. [7] Zlaté nanočástice mohou být použity jako konjugované biomolekuly, které jsou orientované na rakovinné buňky. Jsou použity pro fototepelné léčebné postupy, kde optické vlastnosti umožní přeměnit laserové světlo na teplo, které usmrtí vybrané rakovinové buňky. Zlaté nanočástice mají jedinečné fyzikálně-chemické a optické vlastnosti, která pomáhají v zacílení nádoru. [8, 11] Přestože, byly zlaté nanočástice považovány za bio-inertní, některé studie z nedávné doby zpochybňují jejich bezpečnost. Pokud se má snížit možnost toxicity je třeba použít nanočástic zlata a oxidu železitého, který v biologickém rozkladu usnadní vylučování. [9] Zkoumání toxicity zlatých nanočástic na somatické a reprodukční buňky. Celkové vnímání zlatých koloidů je relativně nečinné proti biologickým systémům. Většina studií na toxicitu zlatých nanočástic byla provedena za pomoci somatických buněčných kultur. Závěry ukazují velkou závislost toxických účinků na velikosti a na povrchu funkcionalizace. Studie na živém těle jsou zatím vzácné. Lze, ale předpokládat, že velikost pod koncentraci 400 mikrogramů zlata na kilogram neprokazuje negativní účinky. Vyšší dávky použití závisejí na velikosti částic a na způsobu podávání. Jedná-li se o pohlavní buňky, závisí na dávce zlatých nanočástic citlivost spermií. Je pozoruhodné, že na embryích po zlatých nanočásticích nebyly zjištěny žádné účinky. [10] Zlato

je

také

používáno

k léčbě

revmatických

onemocnění.

Použití

je, ale omezené možnými toxickými účinky. Zlato může negativně ovlivňovat některé orgány, to ale závisí na typu zlata a imunitních charakteristikách jednotlivých pacientů. Nejvíce vyskytujícími nežádoucími účinky byly záněty kůže, záněty sliznice, občasné objevení krve v moči. Zlaté sloučeniny by neměly být dány těhotným, kojícím ženám, kde není přesně zjištěno působení na plod. [14] Zlaté nanočástice vytvořené ve tvaru rýžového zrna mají vnitřní jádro nevodivé a vrchní vrstva je složená ze zlata a železa. Takovéto zlaté nanočástice lépe slouží k ukázání nádorových buněk. Buňky nemocné mají větší bílkovinnou vrstvu oproti Nanočástice zlata v textilních aplikacích

26

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci zdravým buňkám. Vědci využili vázání zlatých nanokuliček potažených protilátkami k rakovinovým buňkám. Tyto buňky pokryté zlatými nanočásticemi lépe rozptýlí a pohltí dopadající světlo a to umožní jejich lepší zobrazení. Pohlcení světelných paprsků zničí nádorové buňky lépe a použití laseru je efektivnější. Za nevýhodu těchto nanokuliček je potřeba použití laserového světla ve viditelné oblasti spektra. Toto spektrum je možné používat při léčbě povrchové rakoviny kůže, ale pro nádory umístěné hlouběji v těle již ne. [15]

2. 5 Vlastnosti zlatých nanočástic Pro svojí malou velikost mají nanočástice tak výjimečné vlastnosti. Nanočástice mají své objemové poměry hodně vysoké. Ty jsou důležité např. pro katalýzy. [13]

2. 5. 1 Optické vlastnosti Zlaté nanočástice přijímají a rozptylují světlo s velkou přizpůsobivostí. Mají silné působení se světlem, ke kterému dochází pomocí vedení elektronů. Zlaté nanočástice pohlcují a rozptylují vlastnosti určené velikostí částic, jejich tvarem a místním indexem lomu blízko povrchu částic. Optické vlastnosti závisejí na průměru a tvaru nanočástic. [12]

3. METODY SYNTÉZY ZLATÝCH NANOČÁSTIC V článku Manufacture Nationale de Céramiques de Sèvres [4] autoři aplikují uvedený postup barvení zlatem na porcelán. A to tak, že připraví roztok kyseliny tetrachlorozlatité a roztok chloridu cínu. Základní roztok kyseliny tetrachlorozlatité se připraví rozpuštěním zlata v horké lučavce královské. Lučavka královská se připraví ze směsi kyseliny dusičné a kyseliny chlorovodíkové a to v poměru 1:2. Koncentrovaný roztok je odpařován do červena a pak následně ochlazen na okolní teplotu. Vysrážením a ochlazením vznikne světle žlutý, jehlicově tvarovaný krystal, který se rozpustí v destilované vodě. Základní roztok chloridu cínu je připraven rozpuštěním bezvodého chloridu cínatého v destilované vodě. Destilovanou vodu je předtím potřeba okyselit Nanočástice zlata v textilních aplikacích

27

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci několika kapkami kyseliny chlorovodíkové. Pro každý test je třeba 20 ml roztoku kyseliny tetrachlorozlatitého základu naředit ještě 100 ml destilované vody. Hodnota pH roztoku se může ponechat volně nebo se může okyselit nadbytkem kyseliny chlorovodíkové na pH 6,4 přidáním 0,8 g sodíku hydrogenuhličitanu. [4] V knize Chemicko-technické textilní rozbory [3] autor zmiňuje také Hallerovu reakci na oxycelulózu. Pro zlato se používá reakce se zlatým purpurem. Tato reakce reaguje s oxycelulózou, ale nereaguje s hydrocelulózou. Odšlichtovaný mokrý vzorek je ponořen do 1 % roztoku chloridu cínatého, který je lehce okyselen kyselinou octovou. Vzorek je ponořen na 1 až 2 hodiny a je jím hodně pohybováno. Poté je vzorek důkladně opláchnut tekoucí vodou a ponořen do roztoku chloridu zlatitého. Tento roztok je velmi naředěn, na 1 litr vody připadne 1 až 2 kapky zředěného roztoku chloridu zlatitého. Místa, která byla poškozena a obsahují oxycelulózu na sebe vážou kysličník cínatý a ten spolu se zlatým roztokem vytvoří rychle zlatý purpur. [3] Článek Purple Gold uvádí, že se může fialového odstínu dosáhnout přidáním jedlé sody a formaldehydu. Uvádí se zde, že po přidání formaldehydu se dobu neděje nic, ale po chvíli roste fialové vybarvení. Tento odstín je podle autora blátivý a není tak hezký. [6] Autoři v knize Barvení skla [18] uvádějí, že koloidně rozptýlené částice zlata jsou v závislosti na počtu a velikosti částic zabarvení skel od odstínů lehce růžových až k velmi červeným odstínům. Pro barvení zlata používají chloridu zlatitého, který tvoří oranžové krystalky, které na vzduchu vlhnou a mají asi 58 % zlata. Jsou používané také roztoky chloridu zlatitého, který se připravuje přímo rozpuštěním zlata v lučavce královské. Ta je tvořena z 1 dílu kyseliny dusičné, a 3 dílů kyseliny solné.


28


EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST V této části práce bude zjišťováno, zda lze vůbec barvit zlatem tedy kyselinou tetrachlorozlatitou. Jsou zde popsány použité chemikálie a textilní substráty, na kterých bylo vybarvení provedeno. Dále je zde uveden seznam přístrojů používaných při této práci. Experimentální část práce udává přehled postupů a metod vybarvení, které byly aplikovány na textilní substráty.

4. POUŽITÉ CHEMIKÁLIE A ZLATO Seznam použitých chemikálií během experimentální části práce je uveden v následujícím seznamu. Dále byla použita destilovaná voda a voda z vodovodu. Chemikálie

Vzorec

Kyselina dusičná

HNO3 – 80 %

Kyselina chlorovodíková

HCl

Chlorid cínatý dihydrát

SnCl2

Kyselina mravenčí

HCO2H – 86 %

Hydrogenuhličitan sodný – jedlá soda

NaHCO3

Kyselina tetrachlorozlatitá

HAuCl4

Kyselina sírová

H2SO4

Kyselina octová

CH3COOH

Chlorid sodný

NaCl

Technický líh


29

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Pro pokusy byla použita zlatá zrníčka zobrazená na obr. 1 o celkové hmotnosti 5g, která se dále zpracovávala a rozpouštěla.

Obr. 1 Zlatá zrníčka. [zdroj: vlastní]

5. POUŽÍVANÉ TEXTILNÍ SUBSTRÁTY V tabulce 1 jsou uvedeny charakteristiky vybraných druhů materiálů, které byly používány pro barvení kyselinou tetrachlorozlatitou. Jedná se o vzorky plátnové vazby vyrobené z bavlny, vlny, viskózy, polyamidu a polyesteru. Charakteristika vzorků používaných v experimentální části práce: Tabulka 1 Charakteristiky vzorků. Číslo normy

Plošná hmotnost

Dostava osnovních nití na 10 cm

Dostava útkových nití na 10 cm

Plátnová

ČSN 800101

138 g/m2

260

210

100 % WO

Plátnová

ČSN 800120

163 g/m2

230

210

100 % VI

Plátnová

ČSN 800100

127 g/m2

270

230

100 % PA

Plátnová

ČSN 800117

80 g/m2

250

230

100 % PL

Plátnová

ČSN 800108

127 g/m2

220

200

Složení materiálu

Vazba

100 % CO


30


6. POUŽÍVANÉ PŘÍSTROJOVÉ VYBAVENÍ K vypracování této práce bylo použito přístrojového vybavení a laboratorní sklo. Z laboratorního vybavení byly použity kádinky, odměrné válce, hodinová skla, míchací tyčky, pipety, apod. Z přístrojového vybavení byly použity analytické váhy, sušící zařízení, fulár, digestoř, tloušťkoměr, apod. Přístrojové vybavení bylo použito v laboratořích TUL.

6. 1 Analytické váhy KERN 770 Analytické váhy jsou používané pro přesné vážení a to s přesností na 0,0001 g. Na těchto vahách byly váženy vzorky a také všechny chemikálie a přípravky potřebné k provedení pokusů v této práci. Analytické váhy jsou zobrazeny na obr. 2.

Obr. 2 Analytické váhy. [zdroj: vlastní]

Obr. 3 Sušící zařízení. [zdroj: vlastní]

6. 2 Sušící zařízení HS 62 A Sušící zařízení bylo použito pro usušení vzorků z roztoku chloridu cínatého a barvené vzorky. Sušárna byla používána do teploty 100 °C. Sušárna je zobrazena na obr. 3.

6. 3 Fulár Mathis Přístroj byl použit na odmačkání přebytečné vody ze vzorků materiálu po aplikaci roztoku chloridu cínatého. Vzorky probíhaly strojem mezi dvěma válci,


31

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci na které působil přítlak 2 A, rychlost stroje byla 1m/min. Každý vzorek prošel mezi válci čtyřikrát. Fulár je zobrazen na obr. 4.

Obr. 4 Fulár. [zdroj: vlastní]

Obr. 5 Digestoř. [zdroj: vlastní]

6. 4 Digestoř Digestoř byla použita při výrobě kyseliny tetrachlorozlatité konkrétně při rozpuštění zlata v lučavce královské a následně při jejím vysrážení do tmavě červené. Digestoř je na obr. 5.

6. 5 Přístroj na měření povrchové a objemové rezistivity High Resistance Mater 4339B HEWLETT PACKARD Na přístroji zobrazeném na obr. 6 byla měřena nejprve povrchová rezistivita, kdy proud prochází po povrchu mezi elektrodami a dále pak také objemová rezistivita, kdy proud prochází mezi vnitřní elektrodou skrz materiál do spodu. Měřící hlavice je zobrazena na obr. 7.

Obr. 6 Přístroj na měření EMV. [zdroj: vlastní]


Obr. 7 Měřící hlavice. [zdroj: vlastní]

32


6. 6 Agilent – přístroj na měření povrchové a objemové rezistivity Na přístroji zobrazeném na obr. 8 byla měřena povrchová a objemová rezistivita. Na tomto přístroji byly měřeny pouze ty vzorky, které byly mimo měřící rozsah přístroje HEWLETT PACKARD 4339B. Tento přístroj měří plošný a elektrický odpor, který se musí přepočítat na povrchovou a objemovou rezistivitu.

Obr. 8 Agilent. [zdroj: vlastní]

6. 7 Přístroj na měření elektromagnetického stínění Pro měření elektromagnetického stínění se v rámci Technické univerzity v Liberci používá metoda stíněné schránky. Přístroj vyobrazen na obr. 9.

Obr. 9 Přístroj na měření EMS. [zdroj: vlastní]

6. 8 Tloušťkoměr FF – 27 Na tloušťkoměru byla zjišťována tloušťka bavlněných vzorků. Pro podmínky měření byla nastavena doba měření 30 s a tlak 1kPa. Přístroje je vyobrazen na obr. 10.


33


Obr. 10 Tloušťkoměr. [zdroj: vlastní]

Obr. 11 Přístroj na měření stálosti v otěru. [zdroj: vlastní]

6. 9 Přístroj na měření stálosti v otěru Na tomto přístroji byla zkoušena stálost vzorků v otěru. Na otírací palec byl připevněn neupravený vzorek, který se pohyboval v intervalu po zkušebním vzorku. Byl prováděn suchý a mokrý otěr. Přístroj je zobrazen na obr. 11.

6. 10 Ahiba Ahiba byla použita pro zkoušení stálosti v praní. Každý zkušební vzorek byl vložen do jedné patronky, ve které bylo pět ocelových kuliček a prací roztok. Ahiba je zobrazena na obr. 12.

Obr. 12 Ahiba. [zdroj: vlastní]

Obr. 13 UV světelný box. [zdroj: vlastní]

6. 11 UV světelný box V tomto boxu je umístěno UV světlo, které je určeno pro nasvícení menších ploch. Vzorky velikosti 5 x 5 cm byly osvěcovány po dobu 4 hodin. Tento UV světelný box je zobrazen na obr. 13. Nanočástice zlata v textilních aplikacích

34


6. 12 Sušící zařízení Toto sušící zařízení zobrazené na obr. 14, bylo použito pro zkoušku stálosti v potu. Důležité bylo, aby po celou dobu sušení byla nastavena teplota 37 °C ± 2 °C.

Obr. 14 Sušící zařízení. [zdroj: vlastní]

Obr. 15 Přístroj na řez příze. [zdroj: vlastní]

6. 13 Přístroj na řez příze Na tomto přístroji zobrazeném na obr. 15, byly prováděny řezy přízí. Nit zalitá do tvaru voskového kvádru byla umístěna do úchytů nad řezací nůž. Při pohybu klikou se voskový kvádr přiblížil k noži, který uřízl vzorek. Takto připravený vzorek byl pomocí jehly přenesen na podložní sklíčko s xylenem. Takto připravený vzorek byl dán pod mikroskop propojený s počítačem, kde pomocí obrazové analýzy byl zvětšen a vyfocen. Obrazová analýza je vyobrazena na obr. 16.

Obr. 16 Mikroskop s obrazovou analýzou. [zdroj: vlastní]

Obr. 17 Spektrofotometr. [zdroj: vlastní]

6. 14 Spektrofotometr Datacolor Spektrofotometr umožňuje přesné změření barvy na základě určitých vlnových délek. Vzorek byl uchycen do odklopného ramena a průměr měřícího kolečka byl nastaven na 6 mm. Každý vzorek byl proměřen na třech různých místech čtyřikrát. Přístroj je vyobrazen na obr. 17. Nanočástice zlata v textilních aplikacích

35


7. ANALYTICKÉ METODY V této kapitole budou teoreticky popsány analytické metody, kterým byly podrobeny vybrané obarvené vzorky. Tyto metody nám pomohly blíže specifikovat vlastnosti obarvených vzorků. Jedná se o metody: 

Stálosti vybarvení – v potu, otěru, praní a na světle



Sorpční zkouška



Řez přízí



Měření barevnosti



Elektromagnetické stínění a elektromagnetická vodivost



Skenovací elektronová mikroskopie (SEM), EDS



Antibakteriální testy

7. 1 Stálosti vybarvení  Stálobarevnost v potu alkalickém – ČSN EN ISO 105 – E04: 1998 Textilie – Zkoušky stálobarevnosti – Část E04: Stálobarevnost v potu. Podstatou této zkoušky je, že se vzorek zkoušeného materiálu spolu tkaninami

s doprovodnými

zpracovává

v roztoku

spolu

s histidinem.

Poté,

co se odstraní přebytečný roztok, se vzorek položí do zkušebního zařízení pod daným tlakem. Vzorek je dán mezi dvě destičky. Po provedení celé zkoušky se vzorky a doprovodné

tkaniny

suší

odděleně.

Poté

se

hodnotí

zapuštění

odstínu

do doprovodných tkanin a to srovnáním se šedými stupnicemi. Důležité pro tuto zkoušku je, aby se alkalický roztok připravil čerstvý. Tento roztok

obsahuje

L-Histidin

monohydrochlorid

1

–

hydrát,

chlorid

sodný

a hydrogenfosforečnan disodný 12-hydrát. Doprovodné tkaniny a zkušební vzorek jsou odstřiženy o rozměrech 40 x 100 mm. Dle tabulky uvedené v normě jsou pro první a druhou doprovodnou tkaninu určeny


36

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci materiály bavlna a vlna. Zkoušený vzorek je vložen mezi dvě doprovodné tkaniny, které jsou na kratší straně sešité k sobě a tak vytvoří sdružený vzorek. Zkouška je provedena tak, že se každý sdružený vzorek položí na misku a přelije připraveným alkalickým roztokem. V tomto roztoku je vzorek ponechán 30 minut, občas je s ním pohybováno, aby roztok pronikl stejnoměrně. Poté se přebytečný roztok ze vzorků slije a ty se pak vloží mezi dvě destičky do zkušebního zařízení. Takto vložené vzorky jsou stlačovány pod tlakem 12,5 kPa. Zkušební zařízení je dáno do sušárny o teplotě 37 °C ± 2 °C na dobu 4 hod. Po uplynutí této doby je každý vzorek usušen na vzduchu o teplotě do 60 °C. Porovnáním zkoušeného vzorku se šedými stupnicemi je zjišťována změna odstínu a zapuštění do doprovodných tkanin. 

Stálobarevnost v otěru suchém, mokrém – ČSN EN ISO 105 – X12: 1996

Textile – Zkoušky stálobarevnosti – Část X12: Stálost v otěru. Podstatou zkoušky je otírání zkoušené textilie suchou nebo mokrou otírací tkaninou. Podle šedé stupnice je pak hodnoceno zapouštění otíracích tkanin. Pro hladké tkaniny je stanoven otírací palec s přívažkem, který působí silou 9 N a pohybuje se po lineární dráze 100 mm dopředu a dozadu. Otírací tkanina je neupravená bavlna o rozměrech 50 x 50 mm. Zkušební vzorek je odstřižen ve směru útku a to o velikosti 50 x 140 mm pro suchý a mokrý otěr. Každý zkušební vzorek je upevněn na podložku zkušebního zařízení. Pro suchý otěr je na otírací palec navlečena otírací tkanina suchá. Palec se pohybuje po lineární dráze 10 krát za 10 s. Pro mokrý otěr je zapotřebí otírací tkaninu smočit na 100% vlhkost. Jinak je postup zkoušky stejný jako u otěru suchého. Po zkoušce se usuší otírací tkanina při teplotě v místnosti. Podle šedé stupnice se hodnotí zapuštění bavlněné otírací tkaniny.  Stálobarevnost v praní – ČSN EN ISO 105 – C06: 1998 Textile – Zkoušky stálobarevnosti – Část C06: Stálost v domácím a komerčním praní. Zkušební vzorek a doprovodné tkaniny se vyperou, vymáchají a usuší. Sdružené vzorky se mechanicky zpracovávají za podmínek, které jsou předem určené. Pomocí


37

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci ocelových kuliček se dosáhne mechanického namáhání. Podle šedých stupnic se hodnotí změna odstínu zkoušeného vzorku a zapuštění do doprovodných tkanin. Doprovodné tkaniny a zkušební vzorek jsou odebrány o velikosti 40 x 100 mm. Podle tabulky doprovodných tkanin je pro tuto zkoušku určena první a druhá doprovodná tkanina a to bavlna a viskóza. Mezi doprovodné tkaniny se vloží zkušební vzorek, který se sešije na kratší straně a vytvoří se tak sdružený vzorek. Pro prací roztok se v 1litru vody rozpustí 4 g pracího prostředku. Pere se dle předem stanovených podmínek. Po vyprání a usušení vzorků se sleduje změna odstínu a zapuštění do doprovodných tkanin. Hodnotí se podle šedé stupnice. 

Stálobarevnost na světle umělém Zkouška stálobarevnosti na světle se provádí v UV světelném boxu. V takto

uzavřeném boxu se zkouška provádí proto, aby nedošlo k nežádoucímu osvětlování celé místnosti. Vzdálenost zkoušených vzorků od zářivky je asi 45 cm a UV zářivka má napětí 500 V. Odebrané zkušební vzorky se rozloží na kovovou mřížku, která je vložená do zkušebního boxu. Doba svícení vzorků byla stanovena na 4 hodiny. Po uplynutí této doby jsou vzorky vyndány a ohodnoceny jaká změna odstínu nastala. Společně se zkoušenými vzorky byly také svíceny vzorky z modré stupnice. Tyto vzorky byly z části zakryté a z části nezakryté. Modrá stupnice má 8 odstínů a je použita pouze pro hodnocení stálosti na světle.

7. 2 Sorpční zkouška Tato zkouška nebyla vypracována podle žádné normy. Sorpční zkouškou se zjišťuje nárůst hmotnosti vzorků v gramech. K této zkoušce jsou potřeba analytické váhy, kádinka s vodou, pinzeta na vyndávání vzorků a stopky pro měření časových intervalů. Zkušební vzorky se připraví tak, aby jejich původní hmotnost byla 0,5 g. Takto připravené vzorky se jednotlivě namáčejí ve vodní lázni na předem stanovené časové intervaly. Po uplynutí každého časového intervalu je vzorek z vodní lázně vyndán, přebytečná voda je odklepnutá a vzorek je zvážen. Poté je vzorek vložen zpět do vodní Nanočástice zlata v textilních aplikacích

38

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci lázně, kde se ponechá do doby uplynutí dalšího časového intervalu. Takto se postupuje až do uplynutí posledního časového intervalu.

7. 3 Řez přízí Řezy přízí nebyly provedeny podle přesně dané normy. Z obarveného vzorku bylo zapotřebí nejprve vypárat několik nití. Každá vypáraná nit byla namočena do velmi řídkého lepidla, které tvořilo první základní vrstvu. Lepidlo tvořil Spolion 8 a Duvilax. Při prvním nánosu lepidla bylo důležité, aby se dostalo dovnitř příze. Každá další vrstva lepidla byla hustší než předchozí. Jednotlivá vrstva lepidla usychala jeden den. Takto byly aplikovány 3 základní vrstvy. Poté už následovalo samotné zalití takto připravených vzorků přízí do formiček včelím voskem s parafínem. Poměr včelího vosku a parafínu je 2:1. Voskové odlitky byly dány na jeden den do mrazáku, aby došlo k jejich úplnému zatuhnutí a při řezu se příze nepohnula. Voskové odlitky jsou z formiček vyklepnuty a následně upraveny tak, aby bylo možné provést samotné řezy. Upravený a uchycený voskový odlitek je zobrazen na obr. 18.

Obr. 18 Upevnění vzorku mezi čelisti přístroje. [zdroj: vlastní] Upravené voskové kvádry jsou vloženy do čelistí řezacího stroje, kde už jsou provedené samotné řezy. Každý řez má tloušťku 15 μm. Jednotlivé řezy jsou přeneseny pomocí velkého špendlíku na podložné sklíčko s xylenem. Takto připravené sklíčko je dáno pod mikroskop spojený s obrazovou analýzou.


39


7. 4 Měření barevnosti Barevnost byla měřena pomocí dvou různých metod. První metoda byla provedena pomocí digitálního měřiče barev. Druhou metodou byla zjišťována barevnost pomocí spektrofotometru.  Digitální měřič barev Zkoušené vzorky byly nejdříve naskenovány pomocí skeneru do elektronické podoby obrázku jpg a to v rozlišení 600 x 600 dpi. Takto naskenované obrázky byly následně otevřeny v programu Minolta Farbmesstechnologie. Na každém obrázku vzorku bylo označeno 10 přibližně kruhových míst, kde byly odečteny hodnoty L, a, b. Hodnota L určuje světlost. Hodnoty a, b určují polohy na chromatické ploše. Z těchto získaných hodnot je možné dopočítat celkovou barevnou diferenci. 

Spektrofotometr Datacolor Druhý způsob měření barevnosti byl pomocí spektrofotometru. Do odklopného

ramena přístroje byl umístěn vzorek a přesné místo, které bude měřeno. Otvor je o velikosti 6 mm. Každý vzorek byl změřen na třech různých místech čtyřikrát. Naměřené hodnoty byly zaznamenávány do speciálního programu v počítači. Takto získané hodnoty byly převedeny do formátu Microsoft Excel. Měřily se body světlosti, určovala se poloha na chromatické ploše a různé vlnové délky a to od 400 do 700 nm.

7.5 Elektromagnetické stínění a elektromagnetická vodivost 

Elektromagnetické stínění Je

to

vlastně

schopnost

určitého

materiálu

zabránit

průchodu

vysokofrekvenčního signálu přes bariéru. Jde tedy o schopnost snížení intenzity elektromagnetického pole. To je založeno na odrazech elektromagnetického vlnění a na jeho pohlcení materiálem. Elektromagnetická vlna dopadá na bariéru o tloušťce h, kde část je odražena od překážky, část ztlumena uvnitř překážky a část vlny překážkou projde. Na Technické univerzitě v Liberci je používaná metoda stíněné schránky. Testovací zařízení je složeno z kovové schránky a antény. Uvnitř kovové schránky Nanočástice zlata v textilních aplikacích

40

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci je otvor pro umístění vzorku a přijímací anténa. Mimo schránku je umístěna anténa vysílající. Velikost signálu přijímací antény je zaznamenávány bez vzorku, ale i se vzorkem.  Elektromagnetická vodivost Měření povrchové a objemové rezistivity. Pro měření povrchové rezistivity se používá koncentrické elektrody, která odpovídá normě. Podložená elektroda je z jedné strany potažena slabou izolační vrstvou. Druhou část měřicího přístroje tvoří izolační válec s místem pro podložené elektrody. Přítlačná koncentrická elektroda je složena z vnitřní kruhové elektrody a z vnější prstencové elektrody, které jsou k izolační desce přilepeny. Na druhé straně izolační desky je nalepena kovová stínící deska. Zkoumaný vzorek je pak vložen na podložnou elektrodu opatřenou izolační vrstvou vzhůru. Na zkoumaný vzorek jsou pak položeny koncentrické elektrody, do kterých je připojen měřicí přístroj. Minimální tlak stínící kovové desky musí být 2 kPa. Objemová rezistivita materiálu má jednotku [Ω*cm]. Měření se provádí mezi dvěma elektrodami položenými na protilehlých stranách, mezi kterými je umístěn měřící vzorek. Objemová rezistivita je měřena skrz tloušťku zkoušeného vzorku. Povrchová rezistivita materiálu má jednotku [Ω]. Princip měření je obdobný jako u objemové rezistivity, ale obě elektrody se dotýkají pouze jedné strany měřeného vzorku.

7.6 SEM a EDS Obě tyto analýzy byly provedeny v laboratoři analytických metod, ústavu pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace TUL.  SEM – Skenovací elektronová mikroskopie Rastrovací REM nebo také skenovací SEM elektronová mikroskopie je určená k pozorování povrchů různých objektů. Jedná se o nepřímou metodu, výsledný obraz je tvořený sekundárním signálem a to odražených nebo sekundárních elektronů. SEM nabízí vysokou ostrost a tím nabízí možnost poskytnout z dvojrozměrných fotografií trojrozměrný pohled. Výstupem ze SEM jsou rozměrově průměry částic, délka Nanočástice zlata v textilních aplikacích

41

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci nanotrubek. Primární svazek se při práci pohybuje po určité ploše vzorku. Další velkou předností tohoto mikroskopu je možnost získat více informací o zkoušeném vzorku. V komoře preparátu vzniká při interakci urychlených elektronů s hmotou více signálů, které umožní získat další informace. Je možné zjistit prvkové složení vzorku, ale také velikostní zastoupení jednotlivých prvků. [16], [17]  EDS – Energiově disperzní analyzátor Pracuje na principu rentgenového záření, je nositelem informace o chemickém složení. Výstupem je spektrum četnosti rentgenového signálu v jednotlivých pících. Ty odpovídají jednotlivým prvkům. Dle daného vzorku je i výška píku úměrná jeho koncentraci. [16]

7.7 Antibakteriální testy Antibakteriální testy byly vypracovány pod katedrou chemie a zkouška byla provedena v biologické laboratoři. Byly připraveny vzorky o velikosti 18 x 18 mm, které byly vloženy do kontejnerů. Ke vzorkům bylo přidáno 100 µl bakteriálního inokula o koncentraci 105CFU/ml. Vzorky byly inkubovány 24 hod při 37 °C. Vzorky byly následující den naředěny 10 ml fyziologického roztoku, který byl 5 minut třepán. Výsledná bakteriální koncentrace po zředění byla 103CFU/ml. Z každého kontejneru byl odebrán 1 ml bakteriálního inokula, který byl vyočkován na misky s krevním agarem. Takto připravené misky byly inkubovány v termostatu o teplotě 37°C na dobu 24 hod.


42


8. APLIKACE ZLATA (BARVENÍ) Zde budou popsány jednotlivé postupy barvení kyselinou tetrachlorozlatitou na textilní substráty. Nejprve budou metody aplikovány na bavlněné textilní vzorky. Metody, které budou vykazovat lepší obarvení, budou ještě obarveny vzorky polyamidové, viskózové, vlněné a polyesterové.

8. 1 Metoda 1 [podle článku „Sèvres“] Podle výše uvedeného postupu byly vytvořeny dva základní roztoky a to základní roztok chloridu cínatého a základní roztok kyseliny tetrachlorozlatité. Příprava roztoku chloridu cínu Roztok se připraví rozpuštěním chloridu cínatého o koncentraci 7,5 g/l v destilované vodě a hodnota pH se ponechá volně. Bylo použito 8,64 ml tohoto roztoku. Příprava roztoku kyseliny tetrachlorozlatité Roztok se připraví rozpuštěním zlata v horké lučavce královské, která je připravena v poměru 1:2 a to: 1 díl kyseliny dusičné a 2 díly kyseliny chlorovodíkové. Zlato o hmotnosti 0,054 g je rozpuštěno v 1 ml lučavky královské a společně odpařováno ve vodní lázni dokud roztok nezačne červenat obr. 19 (a). Tento vzniklý roztok se nechá postupně chladnout na okolní teplotu. Jak roztok chladne, začínají se srážet a vytvářet krystalky obr. 19 (b). Až je roztok úplně ochlazen na okolní teplotu, jsou vytvořeny pevné žluté krystaly obr. 19 (c). Tyto krystaly jsou naředěny 21,6 ml destilované vody, tím nám vznikne roztok kyseliny tetrachlorozlatité o koncentraci 2,5 g zlata na litr.


43


(a)

(b)

(c)

Obr. 19 Postup rozpuštění zlata. (a) odpaření zlata do červena, (b) počínající krystalky, (c) rozpuštěné a vykrystalizované zlato. [zdroj: vlastní] Dále je třeba odměřit 20 ml této kyseliny tetrachlorozlatité a zředit jí se 100 ml destilované vody, přičemž pH se ponechá být volně. Vytvoří se tak roztok o koncentraci zlata 0,42 g/l. Do tohoto roztoku je pomalu a za stálého míchání přilit roztok chloridu cínatého, který byl připraven výše. Pak je ještě přilito 200 ml horké vody z vodovodu. Po pár minutách vzniká fialová barva, která je vysrážena na dně nádoby. Roztokem se hodně pohybuje po dobu 1 hodiny. Následně je slita voda a je nutno ještě čtyřikrát propláchnout v destilované vodě. Výsledné vysrážené částečky jsou vidět na obr. 20

Obr. 20 Vysrážené fialové částice. [zdroj: vlastní]

8. 2 Metoda 2 [Hallerova reakce na oxycelulózu] Pro tuto metodu byla použita kyseliny tetrachlorozlatitá připravená v metodě 1. Před

samotným

pokusem

je

třeba

poškodit

zkoušené

bavlněné

vzorky

a to koncentrovanou kyselinou sírovou. Na vzorky bylo působeno 20% roztokem kyseliny sírové o teplotě 80 °C po dobu 1, 2, 3, 5, 10, 15 a 30 minut. Další vzorek byl ponořen na 30 minut do 20% kyseliny sírové při teplotě 21 °C a jeden vzorek byl nepoškozen. Celkem bylo použito 9


44

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci vzorků. Po působení kyseliny sírové byly jednotlivé vzorky vyndány, opláchnuty vodou a usušeny v sušárně do 100 °C. Dále byl připraven roztok chloridu cínatého a to 10 g/l SnCl2 a 1g/l kyseliny octové a také roztok chloridu zlatitého a to 2 kapky HAuCl4 na 1 litr. Koncentrace HAuCl4 je o koncentraci zlata 2,5g/l. Oba tyto roztoky byly rozděleny do 9 kádinek pro každý vzorek zvlášť. Vzorky v roztoku chloridu cínatého byly ponořeny na 1 hodinu a bylo s nimi hodně pohybováno. Po uplynulé době byly vzorky opláchnuty pod tekoucí vodou a následně dány do roztoku chloridu zlatitého, který působil 4,5 dne při pokojové teplotě. Poté byly vzorky vyndány a usušeny v sušárně do 100 °C.

8. 3 Metoda 3 [podle Sèvres, H2O nahrazeno lihem při výrobě HAuCl4 technickým lihem] Byl použit základní roztok chloridu cínatého a kyseliny tetrachlorozlatité. Metoda aplikována na 6 vzorků bavlněných textilních substrátů o hmotnostech 0,217 g; 0,197 g; 0,208 g; 0,203 g; 0,212g a 0,200 g. Bylo zkoušeno, jakého rozdílu vybarvení se dosáhne použitím destilované vody a vody z vodovodu. Poté byly vzorky vystaveny působení různých časových úseků. Příprava roztoku chloridu cínatého Byly připraveny dva roztoky chloridu cínatého a to 40 ml vody a 2 ml chloridu cínatého o koncentraci 10 g/l. Do jednoho roztoku byla použita destilovaná voda a do druhého voda z vodovodu. Příprava kyseliny tetrachlorozlatité Kyselina tetrachlorozlatitá se připraví rozpuštěním zlata v lučavce královské o poměru lázně 1 díky kyseliny dusičné a 2 díly kyseliny chlorovodíkové. Zlato o hmotnosti 0,032 g se rozpustí v 1 ml lučavky královské a následně se odpařuje ve vodní lázni do červena. Poté se na vzduchu nechá zchladnout na okolní teplotu, kde se vysráží pevné žluté krystaly. Ty se poté naředí 12,8 ml technického lihu a tím vznikne roztok kyseliny tetrachlorozlatité o koncentraci zlata 2,5 g/l. Nanočástice zlata v textilních aplikacích

45

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Postup testování Nejdříve byl testován rozdíl v použití vody destilované a vody z vodovodu. Pro každý vzorek byla použita lázeň zvlášť. Byly použity roztoky: Roztok chloridu cínatého: o 40 ml vody o 2 ml roztoku SnCl2 o koncentraci 10 g/l o doba působení – 10 minut Po vyndání z lázně byly vzorky zasušeny a ponořeny do roztoku kyseliny tetrachlorozlatité: o 2 ml destilované vody o 0,2 ml HAuCl4 o koncentraci zlata 2,5 g/l o doba působení – 5 minut Barvení probíhalo ve vodní lázni. Po uplynutí doby působení byly vzorky z lázně vyndány opláchnuty a usušeny. Dále byl testován rozdíl v čase. Byl připraven roztok chloridu cínatého a to: o 40 ml destilované vody o 3 ml SnCl2 o koncentraci 10 g/l o doba působení – 5 minut Poté byly vzorky vyndány zasušeny a vloženy do roztoku kyseliny tetrachlorozlatité: o 2 ml destilované vody o 1 ml HAuCl4 o koncentraci zlata 2,5 g/l o doba působení – 10, 20, 60 min a 22 hod. Barvení probíhalo ve vodní lázni. Po uplynutí časových intervalů byly jednotlivé vzorky vyndány opláchnuty a usušeny.

8. 4 Metoda 4. [postup Sèvres, poměr lučavky 3:1] Metoda byla aplikována na 4 bavlněné textilní vzorky o hmotnostech: 0,189 g; 0,201 g; 0,210 g a 0,191g. Byl použit základní roztok chloridu cínatého, chloridu sodného a základní roztok kyseliny tetrachlorozlatité.


46

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Příprava roztoku chloridu cínatého Roztok připraven ze 40 ml destilované vody a 5 ml SnCl2 o koncentraci 10 g/l. Příprava roztoku chloridu sodného Roztok připraven z 50 ml destilované vody a 0,36 g NaCl, tím dosáhneme koncentrace chloridu sodného 7,5 g/l. Příprava kyseliny tetrachlorozlatité V této metodě bude použita lučavka královská v poměru 3 díly koncentrované kyseliny chlorovodíkové a 1 díl koncentrované kyseliny dusičné. Zlaté zrníčko o hmotnosti 0,238 g bylo rozpuštěno ve 4 ml lučavky královské, následně necháno ve vodní lázni odpařit a pak ochladit na okolní teplotu. Ochlazováním se vysráží žluté krystaly, do kterých přilijeme 95,2 ml vody. Kyselina tetrachlorozlatitá má tedy koncentraci zlata 2,5 g/l. Postup testování Na 3 vzorky bylo působeno základním roztokem chloridu sodného a na 1 vzorek roztokem chloridu cínatého s koncentracemi uvedenými výše po dobu 5 minut. Poté byly vzorky opláchnuty pod tekoucí vodou a zasušeny. Pro vzorek D s chloridem cínatým a vzorek C s chloridem sodným byly připraveny shodné roztoky kyseliny tetrachlorozlatité které obsahovaly: o 2 ml destilované vody o 3 ml HAuCl4 o koncentraci zlata 2,5 g/l Pro vzorek A obsahoval roztok kyseliny tetrachlorozlatité 2 ml destilované vody a 2 ml HAuCl4 o koncentraci zlata 2,5 g/l. Vzorek B měl připraven roztok kyseliny tetrachlorozlatité z 2 ml destilované vody a 1 ml HAuCl4 o koncentraci zlata 2,5 g/l. Vzorky byly barveny ve vodní lázni a byly dány do roztoku kyseliny tetrachlorozlatité na dobu 22 hod.


47


8. 5 Metoda 5 [postup metody 3 nanesen na jiné textilní substráty] Základní roztok chloridu cínatého a kyseliny tetrachlorozlatité byl použit stejný jako v metodě 3 aplikovaný pouze na jiné textilní substráty. Doba působení obou roztoků na vzorky byla shodná a to 30 minut. Vzorky byly barveny ve vodní lázni. Metoda byla aplikována na textilní substráty o hmotnosti:  polyamid – 0,13 g  polyester – 0,20 g  viskóza – 0,23 g  vlna – 0,25 g

8.6 Metoda 6 [dle článku Fialové zlato použita jedlá soda] 8.6.1 Aplikace různých postupů Použita kyselina tetrachlorozlatitá, která byla vyrobena v metodě 4. Metoda byla aplikována na bavlněné textilní substráty. Barvení probíhalo u všech postupů ve vodní lázni. Postup 1: Vzorek – bavlněný textilní materiál o hmotnosti 0,198 g. Vzorek nejdříve ponořit do roztoku chloridu cínatého: o 40 ml H2O o 3 ml SnCl2 o koncentraci 10g/l o doba působení – 10 minut roztok chloridu zlatitého: o 3 ml HAuCl4 o koncentraci zlata 2,5 g/l o 0,5 g jedlé sody o doba působení – 10 minut Spolu zahřát až vznikne průzračná tekutina, pak přidat kapku kyseliny mravenčí a společně zahřívat asi 10 minut, pak byl přidán upravený bavlněný vzorek a společně se barvil. Poté byl vzorek opláchnut a zasušen. Nanočástice zlata v textilních aplikacích

48

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Postup 2: Vzorek – bavlněný textilní materiál o hmotnosti 0,203 g. Vzorek ponořen do roztoku chloridu zlatitého: o 4 ml HAuCl4 o koncentraci zlata 2,5 g/l o 1 g jedlé sody o 2 kapky kyseliny mravenčí o doba působení – 10 minut Spolu zahřívat než se soda úplně rozpustí, poté přidat čistý vzorek, na kterém nebyl aplikován roztok chloridu cínatého. Vzorek špinavé barvy, po opláchnutí a zasušení vzorek téměř původní barvy. U následujících postupů (3 až 8) byl vždy aplikován roztok chloridu cínatého rozdíl je pouze v množství použité kyseliny tetrachlorozlatité a jedlé sody. Pro každý vzorek byl připraven roztok zvlášť. Roztok chloridu cínatého je: o 40 ml H2O o 3 ml SnCl2 o koncentraci 10 g/l o doba působení – 10 minut Vzorky byly po 10 minutách vyndány, opláchnuty a usušeny. Takto připravené vzorky byly dále barveny. Jednotlivá složení roztoků chloridu zlatitého jsou uvedena níže. Postup 3: Vzorek – bavlněný textilní materiál o hmotnosti 0,213 g. Roztok chloridu zlatitého o 3 ml HAuCl4 o koncentraci zlata 2,5 g/l o 0,3 g jedlé sody o doba působení – 10 minut Spolu zahřát až se soda rozpustí, přidat kapku kyseliny mravenčí, ponořit upravený vzorek, ten se okamžitě barví. Zhruba po 10 minutách je původní barvící lázeň průzračná.


49

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Postup 4: Vzorek – bavlněný textilní materiál o hmotnosti 0,199 g. Roztok chloridu zlatitého o 3 ml HAuCl4 o koncentraci zlata 2,5 g/l o 0,7 g jedlé sody o doba působení – 5 minut Spolu zahřát, přidat kapku kyseliny mravenčí, ponořit upravený vzorek, ten se okamžitě barví, ale soda se úplně nerozpustila a usazovala se na vzorku. Postup 5: Vzorek – bavlněný textilní materiál o hmotnosti 0,202 g. Roztok chloridu zlatitého o 3 ml HAuCl4 o koncentraci zlata 2,5 g/l o 0,1 g jedlé sody o doba působení – 10 minut Spolu zahřát nechat sodu rozpustit, přidat kapku kyseliny mravenčí, upravený vzorek se okamžitě barví. Postup 6: Vzorek – bavlněný textilní materiál o hmotnosti 0,200 g. Roztok chloridu zlatitého o 4 ml HAuCl4 o koncentraci zlata 2,5 g/l o 0,5 g jedlé sody o doba působení – 5 minut Spolu zahřát, přidat kapku kyseliny mravenčí, ponořit upravený vzorek, ten se okamžitě barví. Vzorek byl v lázni ponechán 5 minut. Postup 7: Vzorek – bavlněný textilní materiál o hmotnosti 0,198 g. Roztok chloridu zlatitého o 3 ml HAuCl4 o koncentraci zlata 2,5 g/l o 3 ml H2O o 0,5 g jedlé sody o doba působení – 5 minut Nanočástice zlata v textilních aplikacích

50

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Spolu zahřát, nechat rozpustit, přidat kapku kyseliny mravenčí, vzorek v lázni ponechán 5 minut. Postup 8: Vzorek – bavlněný textilní materiál o hmotnosti 0,201 g. Roztok chloridu zlatitého o 2,5 ml HAuCl4 o koncentraci zlata 2,5 g/l o 5 ml H2O o 0,5 g jedlé sody o doba působení – 5 minut Spolu nechat zahřát, rozpustit sodu, přidat kapku kyseliny mravenčí, 5 minut barvit. Vzorky z postupů 3 až 8 byly vždy po vyndání z barvicí lázně opláchnuty pod tekoucí vodou a následně usušeny v sušárně do 100 °C.

8. 6. 2 Koncentrační řada HAuCl4 pro postup 6 Použita byla kyselina tetrachlorozlatitá vyrobená v metodě 4, aplikována na bavlněný textilní materiál o hmotnostech: 0,198 g; 0,203 g; 0,209 g; 0,197 g; 0,199 g; 0,202 g. Byla stanovena koncentrační řada HAuCl4 o koncentraci zlata 2,5 g/l, kde bylo přesně dáno množství vody a jedlé sody, rozdíl je pouze v množství použití této kyseliny. Koncentrační řada je od 0,5 ml do 3 ml kyseliny tetrachlorozlatité, každý další vzorek je navýšen o 0,5 ml této kyseliny. Přesné množství je uvedené v tabulce 2. Pro každý vzorek byl připraven roztok chloridu cínatého a to: o 40 ml H2O o 3 ml SnCl2 o koncentraci 10 g/l o doba působení – 10 minut Poté byly vzorky z roztoku vyndány, opláchnuty a usušeny v sušárně do 100 °C.


51

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Koncentrační řada kyseliny tetrachlorozlatité: o 4 ml vody o 0,1 g jedlé sody o kapka kyseliny mravenčí o doba působení – 10 minut Tabulka 2 Koncentrační řada kyseliny tetrachlorozlatité. Vzorek

a

b

c

d

e

f

HAuCl4

0,5 ml

1 ml

1,5 ml

2 ml

2,5 ml

3 ml

Roztok pro vodní barvící lázeň byl připraven pro každý vzorek zvlášť podle výše uvedeného množství. Po uplynutí doby barvení byly vzorky opláchnuty a usušeny v sušárně do 100 °C.

8. 6. 3 Aplikace různých složení lučavky královské Postup barvení je stejný jako u metody 6. V následujícím přehledu jsou uvedeny pokusy s rozdílným složením lučavky královské vyrobené v: metodě 1 (lučavka královská v poměru 2:1) – vzorek A metodě 3 (lučavka královská v poměru 2:1 a líh) – vzorek B metodě 4 (lučavka královská v poměru 3:1) – vzorek C Aplikace byla provedena na bavlněné textilní materiály o hmotnostech 0,206 g; 0,199 g; 0,201 g. Vždy byl aplikován základní roztok chloridu cínatého, který je tvořen: o 40 ml H2O o 3 ml SnCl2 o koncentraci 10 g/l o doba působení – 10 minut Následně byly vzorky vyndány, opláchnuty a usušeny v sušárně při teplotě do 100 °C. Roztok chloridu zlatitého byl tvořen: o 4 ml destilované vody o 0,1 g jedlé sody o 1 ml kyseliny tetrachlorozlatité vyrobené ve výše uvedených metodách o doba působení – 10 minut Nanočástice zlata v textilních aplikacích

52

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Barvení probíhalo ve vodní lázni. Po uplynutí doby barvení byly vzorky vyndány, opláchnuty pod tekoucí vodou a usušeny v sušárně do 100 °C.

8. 6. 4 Aplikace na jiné textilní materiály Metoda 6 byla použita při barvení kyselinou tetrachlorozlatitou na textilní substráty: polyamid (hmotnost 0,13 g), viskóza (hmotnost 0,24 g), vlna (hmotnost 0,27 g) a polyester (hmotnost 0,20 g). Byla použita lučavka královská vyrobená v metodě 4. Všechny vzorky byly ponořeny do stejně koncentrovaného roztoku chloridu cínatého a stejně koncentrovaného roztoku chloridu zlatitého. Pro každý vzorek byla odměřena barvící lázeň zvlášť. Roztok chloridu cínatého: o 40 ml destilované vody o 3 ml chloridu cínatého o koncentraci 10 g/l o doba působení 10 minut Vzorky byly ponořeny do roztoku na 10 minut. Poté byly opláchnuty a usušeny v sušárně do 100 °C. Roztok chloridu zlatitého o 20 ml destilované vody o 10 ml HAuCl4 o koncentraci zlata 2,5 g/l o 2 g jedlé sody o 4 kapky kyseliny mravenčí o doba působení – 10 minut Každý jednotlivý vzorek byl barven ve vodní lázni. Po vyndání z barvící lázně opláchnut a usušen v sušárně do 100 °C.


53


9. METODY HODNOCENÍ VZORKŮ Z výše uvedených a popsaných barvících metod byla vybrána ta nejlepší. Podle zhodnocení všech vybarvených vzorků byla vybrána metoda 6. U tohoto postupu bylo docíleno nejtmavšího a nejlepšího barevného odstínu. Pro další zkoumání bylo třeba obarvit vzorky o velikosti 15 x 21 cm. Metoda byla aplikována na bavlněný textilní substrát. Celkem bylo použito 8 vzorků o hmotnostech: 4,32 g; 4,35 g; 4,29 g; 4,40 g; 4,31 g; 4,28 g; 4,37 g; 4,41 g. Postupem uvedeným v metodě 6 byl připraven základní roztok chloridu cínatého a chloridu zlatitého. Roztok chloridu cínatého Pro každý jednotlivý vzorek byl připraven roztok chloridu cínatého zvlášť a to: o 1050 ml destilované H2O o 78,75 ml SnCl2 o koncentraci 10 g/l o doba působení – 10 minut Připravená lázeň se nalije do velké kádinky a vzorek se do ní položí tak, aby nevznikly žádné lomy a vzorek zůstal natažený. Vzorek zůstává v lázni 10 minut a občas se s ním pohybuje. Po uplynutí této doby je vzorek z lázně vyndán a opláchnut pod tekoucí vodou. Pomocí fuláru je vzorek zbaven přebytečné vody a následně usušen na papíře v sušárně do 100 °C. Takto je připraveno všech 8 vzorků. Roztok chloridu zlatitého Postupem uvedeným v metodě 4 byla připravena kyselina tetrachlorozlatitá o koncentraci zlata 2,5 g/l. Bylo použito zlato o hmotnosti 1,19 g.


54

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Základní roztok byl tvořen: o 105 ml destilované H2O o 2,63 g jedlé sody o 0,1 ml kyseliny mravenčí o kyselina tetrachlorozlatitá (množství uvedeno v tabulce 3) o doba působení – 10 minut Pro každý vzorek byl připraven barvící roztok zvlášť. Barvení probíhalo ve vodní lázni v kádince tak, aby vzorek zůstal rovný, netvořily se na něm lomy a vzorkem se občas pohybovalo. Po uplynutí doby barvení byly vzorky vyndány, opláchnuty pod tekoucí vodou a usušeny v sušárně do 100 °C. V tabulce 3 je uvedeno množství zlata naneseného na zkoušené vzorky, vypočítané z celkového množství barvícího roztoku. Je zde také uvedeno celkové procentuelní množství zlata aplikovaného na textilní substrát. Tabulka 3 Množství zlata naneseného na zkoušené vzorky. Hmotnost

Celkové množství

Množství Au [g]

Množství Au na

vzorku

barvícího roztoku

na barvící roztok

textilní substrát [%]

1

4,32 g

183,75 ml

0,197 g

4,56 %

2

4,35 g

157,50 ml

0,131 g

3,02 %

3

4,29 g

131,25 ml

0,066 g

1,53 %

4

4,40 g

118,13 ml

0,033 g

0,75 %

5

4,31 g

110,25 ml

0,013 g

0,30 %

6

4,28 g

107,63 ml

0,007 g

0,15 %

7

4,37 g

106,31 ml

0,003 g

0,07 %

8

4,41 g

105,00 ml

0,000 g

0,00 %

Vzorek


55


10. STATISTICKÉ CHARAKTERISTIKY Statistické charakteristiky byly počítány pro hodnoty získané měřením barevnosti a elektromagnetické vodivosti. U těchto zkoušek byly hodnoty měřeny vícekrát, aby bylo možné jejich další statistické zpracování. Na základě zjištěných a naměřených hodnot, byly vybrány statistické charakteristiky. Pro výpočet těchto hodnot byly použity následující vzorce 10.1 – 10.5. Následující charakteristiky jsou: x

 Aritmetický průměr

 Rozptyl

S2 

 Směrodatná odchylka

2 1 n  xi  x  . n  1 i 1

S  S2 .

 Variační koeficient

v

 Interval spolehlivosti

xt


1 n  xi . n i

(10.1.)

(10.2.)

(10.3.)

S 100[%] . x

(10.4.)

S n

(10.5.)



1 ( n 1) 2



56


VÝSLEDKY A DISKUSE V této kapitole budou zhodnoceny a diskutovány zjištěné a naměřené výsledky. Na vzorcích byly provedeny stálostní zkoušky, sorpční zkouška, byla měřena barevnost, a také byly provedeny řezy příze. Dále byly vzorky podrobeny metodám elektromagnetického stínění a vodivosti, SEM a EDS analýzám, a také byly provedeny antibakteriální testy.

11. VÝSLEDNÉ SROVNÁNÍ METOD 2 – 6 Metoda 2 Na obr. 21 jsou vidět výsledky působení Hallerovi reakce. Je patrné, že se nedosáhlo hezkého vybarvení, ale jen špinavého odstínu.

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)


57


(h)

(g)

(i)

Obr. 21 Působení H2SO4, (a) neupravená bavlna, (b) 1 minutu, (c) 2 minuty, (d) 3 minuty, (e) 5 minut, (f) 10 minut, (g) 15 minut, (h) 30 minut, (i) 30 minut za studena. [zdroj: vlastní]

Metoda 3 Mezi vzorky zobrazené na obr. 22 není vidět žádný rozdíl ve vybarvení. Je proto jedno zda se k barvení použije voda destilovaná obr. 22 (a) nebo voda obyčejná z vodovodu obr. 22 (b).

(a)

(b)

Obr. 22 Barvené vzorky, (a) destilovaná voda, (b) voda z vodovodu. [zdroj: vlastní]

Dále bylo také zkoušeno, jakého vybarvení se dosáhne v různých časových úsecích. Na obr. 23 (a) – (d) je vidět, že čím déle byly vzorky v roztoku, tím bylo vybarvení světlejšího odstínu. Nejvíce je to vidět na vzorku, který byl v roztoku nejdéle.


58


(a)

(b)

(c)

(d)

Obr. 23 Různé časové úseky, (a) 10 minut, (b) 20 minut, (c) 60 minut, (d) 22 hodin. [zdroj: vlastní] Metoda 4 Na obr. 24 je vidět rozdíl v působení základního roztoku. Vzorky A a C mají výrazně světlejší odstín než vzorky B a D.

(A)

(C)

(B)

(D)

Obr. 24 Rozdíl mezi použitím SnCl2 a NaCl, (A) 2 ml HAuCl4, (B) 1 ml HAuCl4, (C) 3 ml HAuCl4, (D) 3 ml HAuCl4. [zdroj: vlastní] Nanočástice zlata v textilních aplikacích

59

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Metoda 5 Na obr. 25 je patrný rozdíl ve vybarvení. U polyamidu došlo k vybarvení do žluta. Vlna se zbarvila do tmavě fialové a viskóza do světle fialové. Nejmenší změna odstínu byla zaznamenána u polyesteru, odstín byl skoro bílý.

(b)

(a)

(c)

(d)

Obr. 25 Barvení jiných materiálů, (a) polyamid, (b) vlna, (c) polyester, (d) viskóza. [zdroj: vlastní] Metoda 6 Postup 1 a 2 Na obr. 26 (a) – (b) je vidět velký rozdíl v použití roztoku chloridu cínatého. Pokud byl roztok použit, je vybarvení temně fialové barvy. Vybarvení je vidět na obr. 26 (a). Vybarvení na obr. 26 (b) ukazuje, jakého odstínu se dosáhne bez použití roztoku chloridu cínatého. Barva je nevýrazná s jemným nádechem do fialova.

(a)

(b)

Obr. 26 Rozdíl v použití základního roztoku chloridu cínatého, (a) roztok byl použit, (b) roztok nebyl použit. [zdroj: vlastní]


60

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Postup 3 – 8 Obr. 27 (a) – (f) ukazuje, jakého vybarvení se dosáhlo při použití různých postupů, koncentrací a množství vody, jedlé sody a kyseliny tetrachlorozlatité. Vybarvením se docílilo tmavě fialové barvy.

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

Obr. 27 Různá složení roztoku chloridu zlatitého, (a) postup 3, (b) postup 4, (c) postup 5, (d) postup 6, (e) postup 7, (f) postup 8. [zdroj: vlastní]

Koncentrační řada HAuCl4 Na obr. 28 (a) – (f) je vidět vybarvení vzorků koncentrační řady. Je tedy patrné, že při použití malého množství kyseliny tetrachlorozlatité je vybarvení světlejší. U nejvyšší použité koncentrace bylo zaznamenáno lehké pozlacení vzorků.


61


(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

Obr. 28 Obarvené vzorky dle koncentrační řady, vzorky (a) – (f) odpovídají tabulce 2. [zdroj: vlastní] Aplikace různých složení lučavky královské Z obr. 29 (A) – (C) je vidět, že rozdíl vybarvení je závislý také na složení lučavky královské. Tam, kde byl do lučavky přidán líh je vidět nejsvětlejší obarvení, obr. 29 (B). Nejtmavšího vybarvení je docíleno použitím lučavky v poměru 3:1, obr. 29 (C). Lučavka v poměru 2:1 zobrazeném na obr. 29 (A) vykázala o něco málo světlejší vybarvení než v poměru 3:1

(A)

(B)

(C)

Obr. 29 Použití různých složení lučavky královské. [zdroj: vlastní] Nanočástice zlata v textilních aplikacích

62

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Aplikace na jiné textilní materiály Obr. 30 (a) – (d) ukazuje vybarvení na různých textilních materiálech. Na polyamidu se dosáhlo pozlacení vzorku a vytvoření bílých efektních míst, zobrazeno na obr. 30 (b). Vlna vykázala nejmenší změnu odstínu, obr. 30 (c). U polyesteru a viskózy došlo také k pozlacení. Viskóza získala ještě tmavě fialovou barvu, obr. 30 (a). Polyester je barvy světlé, obr. 30 (d).

(a)

(b)

(c)

(d)

Obr. 30 Aplikace postupu na jiný textilní materiál, (a) viskóza, (b) polyamid, (c) vlna, (d) polyester. [zdroj: vlastní]


63

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Aplikace vybrané metody 6 na bavlněný textilní substrát o velikosti 15 x 21 cm. Na obr. 31 (a) – (h) jsou vyobrazeny všechny vzorky v konečné podobě po barvícím procesu. Na obrázku je patrné, že se snižujícím se množství zlata naneseného na vzorky se sníží i vybarvení.

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

(g)

(h)

Obr. 31 Vybarvené vzorky v závislosti na množství aplikovaného zlata (a) 4,56 %, (b) 3,02 %, (c) 1,53 %, (d) 0,75 %, (e) 0,30 %, (f) 0,15 %, (g) 0,07 %, (h) 0 %. [zdroj: vlastní] Nanočástice zlata v textilních aplikacích

64


12. STATISTICKÉ HODNOTY PRO BAREVNOST V následujícím přehledu jsou uvedeny výsledky pro výpočty průměru, rozptylu, směrodatné odchylky a variačního koeficientu. Hodnoty uvedené v tabulce jsou průměry všech deseti měření, které byly na vzorcích provedeny. Z hodnot je patrné jejich velké rozptýlení a tedy nerovnoměrné vybarvení daných vzorků. Průměrné hodnoty ukazují, že čím je vzorek více obarven, tím je hodnota světlosti L nižší a naopak u vzorku 8 je hodnota světlosti skoro 95%. V následujícím tabulkovém přehledu jsou uvedeny průměrné hodnoty pro L, a, b. Pro hodnoty barevnosti byl vypočítán průměr, rozptyl, směrodatná odchylka a variační koeficient. V příloze 3 jsou uvedeny naměřené hodnoty zvlášť, jsou také vypočítané statistické charakteristiky pro každý vzorek. Průměr Vzorek 1 2 3 4 5 6 7 8

L 35,13 33,90 38,52 47,00 64,28 87,41 92,29 94,60

Rozptyl

a 9,06 9,60 15,15 11,79 10,23 -0,66 -0,03 -0,20

b 4,71 6,08 2,66 1,29 6,26 -0,22 0,89 0,58

L 1,59 1,04 0,84 2,36 3,39 4,05 1,43 0,99

a 1,29 0,65 0,74 0,64 0,96 0,21 0,13 0,1

L 2,54 1,07 0,71 5,55 11,51 16,4 2,03 0,99

a 1,67 0,43 0,55 0,41 0,92 0,04 0,02 0,01

b 10,62 0,25 0,17 0,26 1,06 0,14 0,17 0,06

Variační koeficient [%]

Směrodatná odchylka Vzorek 1 2 3 4 5 6 7 8

Vzorek 1 2 3 4 5 6 7 8

b 3,26 0,5 0,41 0,51 1,03 0,38 0,41 0,25


Vzorek 1 2 3 4 5 6 7 8

L 4,54 3,05 2,18 5,01 5,28 4,63 1,54 1,05

a 14,27 6,76 4,89 5,46 9,37 31,82 433,33 50

b 69,23 8,16 15,46 39,06 16,41 1900 45,97 43,68

65


13. VYHODNOCENÍ ANALYTICKÝCH METOD V této

kapitole

budou

vyhodnoceny

analytické

metody

provedené

na vybarvených vzorcích velikosti 15 x 21 cm.

13. 1 Stálosti vybarvení Stálosti vybarvení jsou pro zákazníky důležitým hodnotícím znakem textilie. Stálostí se rozumí schopnost odolat textilii různým vlivům. Při těchto zkouškách se simuluje běžné používání a sleduje se následná změna odstínu vzorku. Vzorky pro stálostní zkoušky byly odebírány z obarvených vzorků o velikosti 15 x 21 cm. Z důvodu vysoké ceny zlata, které bylo pro barvení nezbytné, byly vzorky pro stálostní zkoušky odebírány v menších velikostech než jsou uvedeny ve zkušebních normách. Pro stálostní zkoušky byly vybrány vzorky, které se podařilo alespoň trochu obarvit. V závislosti na kyselině tetrachlorozlatité a na jejím použitém množství byly vybrány vzorky 1 až 5, kde je patrné obarvení. Zkoušené vzorky byly vždy v závěru hodnoceny podle šedých stupnic. Šedá stupnice hodnotí od 1 do 5, kde 5 je vzorek s malou změnou vybarvení a 1 je největší rozdíl v zapuštění barvy, oproti původnímu vzorku.

13. 1. 1 Stálost v potu Cílem této zkoušky bylo otestovat stálost obarvených vzorků v alkalickém potu. Na konci zkoušky se pak zhodnotí, zda došlo ke změně barevného odstínu a zapuštění barvy do doprovodných tkanin. Vzorek byl připraven o velikosti 50 x 50 mm. Pro zkoušku jsou potřeba ještě doprovodné tkaniny. Byla zvolena bavlna a vlna o stejné velikosti. Připravené vzorky a doprovodné tkaniny byly poskládány do sdružených vzorků a to tak, že zkoušený vzorek byl uprostřed, nahoře byla bavlněná a dole vlněná doprovodná tkanina. Takto připravené vzorky byly dány do alkalického roztoku, který obsahoval: Nanočástice zlata v textilních aplikacích

66

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci o 0,5 l destilované vody o 0,25 g L – Histidin monohydrochloridu 1-hydrátu o 2,5 g chloridu sodného o 2,5 g hydrogenfosforečnanu disodného 12 – hydrátu Sdružené vzorky byly smočeny v alkalickém roztoku po dobu 30 minut. Pro zajištění rovnoměrného proniknutí roztoku byly vzorky stlačovány. Poté se roztok slil a přebytečná voda se odstranila stlačením vzorků válečkem. Takto připravené vzorky byly vloženy mezi plastové destičky do zkušebního zařízení a to pod tlakem 12,5 kPa. Zkušební zařízení je složené z nosiče ve tvaru rámu z korozivzdorné oceli a závaží o hmotnosti 5 kg. Zkušební zařízení i se sdruženými vzorky se vloží do sušárny o předem stanovené teplotě na dobu 4 hodin. Po uplynutí tohoto časového intervalu byly vzorky vyndány a usušeny při pokojové teplotě. Na obr. 32 (a) – (e) jsou zobrazeny vzorky po provedené zkoušce. V tabulce 4 je uvedeno zhodnocení vzorků s porovnáním šedých stupnic. Tabulka 4 Zhodnocení vzorků stálosti v potu. Vzorek

Hodnocení

1

5

2

5

3

5

4

5

5

5

(a)


(b)

(c)

67


(e)

(d)

Obr. 32 Vzorky po provedené zkoušce: (a) vzorek 1, (b) vzorek 2, (c) vzorek 3, (d) vzorek 4, (e) vzorek 5. [zdroj: vlastní]

13. 1. 2 Stálost v otěru Cílem této zkoušky bylo otestovat zkoušený vzorek na suchý a mokrý otěr. V závěru zkoušky se hodnotí pouze zapouštění barviva dle šedých stupnic. Pro zkoušku byly připraveny vzorky o předem definovaných rozměrech a otírací tkaniny. Tkanina je nevybarvená bělená bavlna o velikosti 50 x 50 mm. Otírací tkaniny jsou připraveny pro suchý a mokrý otěr, tedy celkem 10 kusů. Zkoušené vzorky se jednotlivě upevní na podložku zkušebního zařízení delší stranou. Pro suchý otěr se na otírací palec navleče suchá otírací tkanina. Síla otíracího palce je 9 N a pohybuje se po lineární dráze 100 mm za 10 s a to, 10 krát tam a sem. Otírací tkanina se pak hodnotí. Každý otírací cyklus je proveden s novou otírací tkaninou a dalším vzorkem. Pro mokrý otěr byly použity nové otírací tkaniny. Každá tato tkanina byla před navlečením na otírací palec namočena na 100 % svojí hmotnosti. Po zkoušce otěru se otírací tkanina nechá usušit při teplotě v místnosti. Hodnoty otíracích tkanin jsou uvedeny v tabulce 5. Tabulka 5 Hodnocení otíracích tkanin stálosti v otěru. Vzorek

Hodnocení Suchý

Mokrý

1

5

5

2

5

2

3

5

2

4

5

3

5

5

4


68


13. 1. 3 Stálost v praní Cílem zkoušky bylo zjistit stálobarevnost vzorků v praní a zhodnotit dle šedých stupnic změnu odstínu zkoušeného vzorku a zapuštění do doprovodných tkanin. Zkoušené vzorky a doprovodné tkaniny byly připraveny o velikosti 50 x 50 mm a to z 5 vybraných vzorků. S ohledem na prací cyklus byla jako první doprovodná tkanina zvolena bavlna a druhá doprovodná tkanina viskóza. Ze zkoušeného vzorku a doprovodných tkanin se vytvoří sdružený vzorek, který se bude dále prát. Sdružený vzorek vznikne tak, že se zkoušený vzorek vloží mezi první a druhou doprovodnou tkaninu a na jedné straně se ručně sešije k sobě. Praní bude probíhat v patronkách a přístroji Ahiba zobrazeném na obr. 12. Roztok pracího prostředku je: o 2,4 g pracího prášku o 600 ml vody Prášek se nechal rozpustit ve vodě a pak se do každé patronky nalije 100 ml pracího roztoku. Do patronky se přidá ještě 5 ocelových kuliček, aby bylo simulováno namáhání a stlačování vzorků. Prací cyklus je nastaven na teplotu 90 °C po dobu 20 minut. Praní bylo nastaveno na jeden prací cyklus, praní a máchání. Po dokončení pracího cyklu byly vzorky z patronek vyndány, opláchnuty a usušeny odděleně. Stupně hodnocení dle šedé stupnice jsou uvedeny v tabulce 6. Zapuštění do doprovodných tkanin nebylo ani u jednoho vzorku patrné. Na obr. 33 jsou zhodnocené vzorky po pracím cyklu. Tabulka 6 Zhodnocení stálosti v praní. Vzorek

Hodnocení

1

5

2

5

3

5

4

5

5

5


69


(a)

(b)

(d)

(e)

(c)

Obr. 33 Zhodnocení vzorků po praní, (a) vzorek 1, (b) vzorek 2, (c) vzorek 3, (d) vzorek 4, (e) vzorek 5. [zdroj: vlastní]

13. 1. 4 Stálost na umělém světle Cílem zkoušky bylo zjistit stálost vzorků na světle. Po provedení zkoušky byla hodnocena změna odstínu. Bylo použito 5 vzorků o velikosti 50 x 50 mm. Ke svícení byla použita xenonová výbojka definovaných vlastností. Doba svícení byla stanovena na 4 hodiny. Obr. 34 (a) – (e) ukazuje vzorky před osvícením. Po uplynutí zkušební doby byly vzorky vyndány, zkontrolovány a vyfoceny. Těchto 5 vzorků je zobrazena na obr. 35 (a) – (e).

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Obr. 34 Vzorky před osvícením. (a) vzorek 1, (b) vzorek 2, (c) vzorek 3, (d) vzorek 4, (e) vzorek 5. [zdroj: vlastní] Nanočástice zlata v textilních aplikacích

70


(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Obr. 35 Působení světla po 4 hodinách, (a) vzorek 1, (b) vzorek 2, (c) vzorek 3, (d) vzorek 4, (e) vzorek 5. [zdroj: vlastní] Společně se vzorky byla osvětlována i modrá stupnice. Po uplynutí 4 hodin osvícení bylo zjištěno, že standard modré stupnice č. 4 je narušen, ale vzorky zůstaly beze změn.

Z výsledků provedených stálostních zkoušek vyplynulo, že nejlepší odolnost vzorků byla proti UV záření. Nebyla shledána změna barevného odstínu. Dle standardu modré stupnice byla zjištěna stálost na světle větší než č. 4. Dobrých výsledků bylo dosaženo u stálosti v praní a stálosti v potu. Vzorky 1 až 3 nevykázaly u obou zkoušek žádnou změnu barevného odstínu a do doprovodných tkanin nebylo nic zapuštěno. Vzorky 4 a 5 změnily odstín vybarvení pouze na stupeň 5, ale u doprovodných tkanin nebyla shledána žádná změna odstínu. Nejhorších výsledků bylo zjištěno u stálosti v mokrém otěru. Vzorky 2 a 3 dosáhly nejhorší změny otírací tkaniny a to na hodnotu 2. Zapuštění barviva je tedy velké. Vzorek 4 dosáhl hodnocení 3, zapuštění je oproti předchozím vzorkům o maličko lepší. Nejlépe hodnocený mokrý otěr má vzorek 1, u něho nedošlo k zapuštění barviva vůbec. Otírací tkanina byla beze změny. U vzorku 5 byla zhodnocena otírací tkanina hodnotou 4, došlo k mírnému zapuštění barviva do otírací tkaniny. Suchý otěr byl hodnocen lépe. Změna otírací tkaniny byla zaznamenána pouze u vzorku 2 a 3 a to na hodnotu 5. U ostatních vzorků nebylo patrné žádné zapuštění barviva do otíracích tkanin.


71


13. 2 Sorpční zkouška Cílem této zkoušky bylo zjistit nárůst hmotnosti jednotlivých vzorků v gramech. Zkouška byla provedena na všech 8 vzorcích. Jednotlivé zkušební vzorky byly připraveny o původní hmotnosti suchého vzorku 0,5 g. Byly předem stanoveny časové intervaly namočení vzorků ve vodní lázni a to: 0,5 min, 1,5 min, 3 min, 5 min a 10 min. Každý jednotlivý vzorek byl namočen do samostatné kádinky s vodou. Zjištěné hmotnostní přírůstky byly zaznamenány do tabulky 7. Tabulka 7 Zjištěná hmotnost vzorků.

0,5

1,5

3

5

10

1

Hmotnost suchého vzorku [g] 0,5

1,63

1,67

1,83

1,87

1,91

2

0,5

1,61

1,76

1,80

1,83

1,93

3

0,5

1,64

1,69

1,83

1,86

1,95

4

0,5

1,65

1,71

1,74

1,84

1,96

5

0,5

1,63

1,70

1,83

1,89

1,98

6

0,5

1,59

1,64

1,68

1,71

1,73

7

0,5

1,56

1,62

1,68

1,78

1,82

8

0,5

1,60

1,66

1,71

1,74

1,82

Vzorky

Hmotnost mokrého vzorku [g] v čase [min]

Z těchto získaných hodnot se dopočítá nárůst hmotnosti v gramech a to podle vzorce: mmokrý  msuchý msuchý

 100 [%]

(4.1.)

mmokrý – hmotnost vzorku po namočení msuchý – hmotnost vzorku před namočením V příloze 1 jsou uvedeny výpočty a hodnoty pro každý vzorek zvlášť. Tabulka 8 ukazuje souhrn výsledků sorpční zkoušky.


72

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Tabulka 8 Výpočet nárůstu hmotnosti [%]. Vzorky

Časové údaje

1

2

3

4

5

6

7

8

0,5 min

226

222,4

228

230

226

218

212

220

1,5 min

234

252,6

238

242

240

228

224

232

3 min

266

260,6

266

248

266

236

236

242

5 min

274

267,8

272

268

278

242

256

248

10 min

282

287,4

290

292

266

246

264

264

Nejmenší nárůst hmotnosti v krátkých časových úsecích byl vykázán u vzorku 7. Naopak v dlouhých časových úsecích tj. 5 a 10 min byl nejmenší nárůst zjištěn u vzorku 6. Hodnoty v tabulce 8 ukazují, o kolik procent zvýšil vzorek svojí hmotnost v gramech. Nejvyšší číslo nám udává zároveň nejvyšší sorpci vzorku. Z výsledků je patrné, že vzorky mají vynikající sorpční schopnost. Graf 1 ukazuje porovnání jednotlivých vzorků v časových intervalech.

Graf 1 Výsledky sorpční zkoušky.


73


13. 3 Řezy přízí Cílem experimentu bylo zjistit, zda barvivo prošlo dovnitř vlákna nebo se uchytilo pouze na povrchu příze. Pro zkoušku byl vybrán vzorek 2 a 8. Z každého bylo vypáráno 5 nití ve směru osnovy, ze kterých byly předepsaným způsobem přichystány vzorky pro řezy. Způsob přípravy voskových odlitků je uveden výše. Těsně před provedením řezů se voskový odlitek vyndá z mrazáku. Aby bylo možné provést řezy, musí se voskové odlitky upravit před upevněním do čelistí stroje seřezáním okrajů. Přístroj pro řezy je zobrazen na obr. 15. Upevněný vzorek se pohybuje nahoru a dolu nad nožem, který provádí samotné řezy. Tloušťka jednotlivého řezu je 15 μm. Jednotlivé řezy jsou z řezacího nože přeneseny pomocí velkého špendlíku na podložné mikroskopové sklíčko, které je zvlhčené pomocí xylenu. Takto připravené vzorky na sklíčku jsou dány pod mikroskop, který je propojený s obrazovou analýzou, obr. 16. Výsledky získané z obrazové analýzy jsou uvedeny na obr. 36 (a) – (b).

(a)

(b)

Obr. 36 Výsledky obrazové analýzy: (a) vzorek 2, (b) vzorek 8. [zdroj: vlastní] Zkušební vzorky byly odebrány vypáráním nitě z obarvených vzorků tkanin. Z tohoto důvodu jsou na niti vzorku 2 dobře viditelná místa provázání vazných bodů. V těchto místech nedošlo k proniknutí barvící lázně dovnitř nitě. Na obr. 37 je znázorněno místo vazného bodu a hloubka probarvení příze.


74

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Hloubka probarvení příze

Označené místo udává vazný bod Obr. 37 Místo vazného bodu a hloubka probarvení příze [zdroj: vlastní]. Tmavá místa na obrázku jsou dobře probarvená, odstávají vlákenka z příze. Je tedy patrné, že probarvení příze je zhruba do jedné třetiny, a to čím blíže ke středu tím je probarvení menší. Na obr. 36 (b) je dobře viditelná struktura bavlněných vláken. Zde bylo zjišťováno rozložení základního roztoku chlorid cínatého a následný postup barvení bez použití kyseliny tetrachlorozlatité. V příloze 2 jsou uvedeny různé pohledy řezu příze obarvené a neobarvené.


75


13. 4 Měření barevnosti Barevnost byla zjišťována dvěma různými způsoby. Bylo to měření pomocí digitálního měřiče barev a měření pomocí spektrofotometru.

13. 4. 1 Digitální měřič barev Digitální měření barevnosti bylo provedeno podle výše popsané ho postupu. Vzorky s označením míst pro odečítání hodnot jsou uvedeny v příloze 3. Tabulka 9 uvádí průměrné hodnoty barevné diference spočítané u jednotlivých vzorků. Tabulka 9 Průměrné hodnoty barevné diference jednotlivých vzorků. Vzorek

1

2

3

4

5

6

7

8

Průměr ΔE

36,73

35,79

41,49

48,47

65,40

87,41

92,30

94,60

Vypočítaná barevná diference a naměřené hodnoty L, a, b, jsou uvedeny pro každý jednotlivý vzorek zvlášť v přehledných tabulkách v příloze 4.

13. 4. 2 Spektrofotometr Datacolor Výše popsaná metoda byla aplikována pro měření barevnosti pomocí Datacoloru. Vlnová délka, na které probíhalo měření, byla v rozmezí od 400 do 700 nm. Získané hodnoty byly pomocí programu Microsoft Excel dále zpracovávány. Byla vypočítána intenzita, hodnota píku absorpčního maxima a určena reflektance. Tyto hodnoty jsou vyneseny do samostatných grafů, které jsou znázorněny níže. Graf 2 znázorňuje závislost koncentrace zlata na hodnotách intenzity vybarvení vzorků. Z grafu je patrné, že čím vyšší hodnota koncentrace zlata tím je hodnota intenzity vyšší.


76


Graf 2 Hodnoty intenzity. Graf 3 znázorňuje hodnoty absorpčního maxima. Z grafu je patrné, že čím je koncentrace kyseliny tetrachlorozlatité vyšší tím je vlnová délka nižší. Hodnoty absorpčního maxima jsou odečítány v tabulce hodnot získaných z datacoloru. Jako nejvyšší hodnota je považována ta, která je přes rozpětí vlnových délek, tedy od 400 do 700 nm nejvyšší. Pro jeden vzorek je právě jedna hodnota absorpního maxima.

Graf 3 Hodnoty absorpčních maxim v závislosti na koncentraci zlata. Na grafu 4 jsou zobrazeny remisní křivky pro všechny vzorky dohromady. Čím nižší je hodnota reflektance, tím je vzorek tmavší. Reflektance je závislost Ks hodnot na vlnové délce. Nanočástice zlata v textilních aplikacích

77


Graf 4 Zobrazení reflektance pro všechny vzorky.

13. 5 Elektromagnetické stínění, elektromagnetická vodivost Měření elektromagnetického stínění a elektromagnetické vodivosti bylo měřeno na katedře textilních materiálů TUL. Elektromagnetická vodivost byla měřena na přístrojích High Resistance Mater 4339B HEWLETT PACKARD zobrazeném na obr. 6 a na přístroji Agilent zobrazeném na obr. 8. Na vysokoodporovém ohmmetru přístroje High Resistance Mater 4339B HEWLETT PACKARD byla měřena přímo plošná a objemová rezistivita. V některých případech bylo už ale měření mimo rozsah tohoto přístroje, proto byl použit přístroj Agilent, kde byly hodnoty doměřeny. Tento přístroj měří ale plošný a elektrický odpor, který se musí na plošnou a objemovou rezistivitu přepočítat a to podle následujících vztahů: Plošná rezistivita Objemová rezistivita

ROs  RS  9,9929[] ROv  RV 

19,95 [  cm] h

(4.1) (4.2)

kde ROs je plošná rezistivita [Ω], RS je plošný odpor [Ω], ROv je objemová rezistivita [Ω*cm], RV je objemový odpor [Ω], h je tloušťka vzorku[cm]. Tloušťka vzorků byla měřena na tloušťkoměru uvedeném na obr. 10. Výsledná tloušťka všech vzorků byla změřena na 0,38 mm. Nanočástice zlata v textilních aplikacích

78

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Elektromagnetické stínění bylo měřeno metodou stíněné schránky používané na TUL zobrazené na obr. 9. Klimatické podmínky měření: o Relativní vlhkost vzduchu – 38 % o Teplota vzduchu – 18,9 °C Nastavení přístroje pro měření plošné i objemové rezistivity: o Napětí 100 V o Proud 10 mA

13. 5. 1 Elektromagnetické stínění Jak již bylo zmíněno, měření elektromagnetického stínění, je na TUL prováděno metodou stíněné schránky. Výše popsaná metoda byla aplikována na vybarvené vzorky. Zařízení je složeno z kovové schránky, které má uvnitř přijímací anténu. Kovová schránka má v jedné straně otvor pro vzorek. Vysílací anténa je umístěna mimo schránku. Při měření je zaznamenávána intenzita signálu přijímací antény nejdříve bez vzorku, a pak se vzorkem, který je umístěn v otvoru. V tabulce 10 jsou uvedeny jednotlivé naměřené hodnoty měřené bez vzorku i se vzorkem. Tabulka 10 Naměřené hodnoty stínění. Vzorek

bez vzorku

se vzorkem

2

14,90 [mW/m2]

14,9 [mW/m2]

3

14,90 [mW/m2]

14,92 [mW/m2]

4

14,98 [mW/m2]

15,13 [mW/m2]

5

14,13 [mW/m2]

14,54 [mW/m2]

6

14,10 [mW/m2]

14,28 [mW/m2]

7

14,12 [mW/m2]

14,3 [mW/m2]

8

14,15 [mW/m2]

14,78 [mW/m2]

neupravená CO

14,20 [mW/m2]

14,92 [mW/m2]


79

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Stínění nastává, pokud je hodnota se vzorkem nižší než hodnota bez vzorku. Z údajů zaznamenaných v tabulce 10 vyplývá, že námi měřené vzorky nevykázaly žádné známky stínění. Proto ani jeden vzorek nestíní.

13. 5. 2 Elektromagnetická vodivost Zkouška byla provedena na katedře textilních materiálů TUL. Byla měřena povrchová a objemová rezistivita. Rezistivita je fyzikální veličina, která vyjadřuje elektrický odpor vodiče. Čím nižší hodnota rezistivity, tím je lepší vodivost, čím vyšší vodivost tím lepší stínící účinnost. Výše popsaná metoda pro měření povrchové a objemové rezistivity byla aplikována na vybarvené vzorky a na neupravenou bavlnu. Povrchová neboli plošná rezistivita ρs byla měřena tak, že proud procházel po povrchu jedné strany zkušebního vzorku. Jednotkou povrchové rezistivity je [Ω]. V tabulce 11 jsou uvedeny naměřené hodnoty. Pro každý jednotlivý vzorek bylo provedeno celkem 10 měření. Tabulka 11 Hodnoty měření povrchové rezistivity.

Povrchová rezistivita Rs [Ω] Měření

Vzorek 8

Vzorek 7

Vzorek 6

Vzorek 5

Vzorek 4

Vzorek 3

Vzorek 2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

4,25E+09 4,87E+09 6,15E+09 3,60E+09 3,58E+09 4,26E+09 3,97E+09 3,49E+09 5,42E+09 4,24E+09

1,75E+07 2,63E+07 2,09E+07 2,24E+07 1,85E+08 1,08E+07 1,96E+07 1,78E+07 1,88E+08 1,69E+08

1,86E+07 2,94E+07 1,73E+07 2,73E+07 1,54E+08 2,53E+07 1,72E+07 1,29E+08 1,59E+08 3,08E+08

1,09E+09 1,21E+09 1,23E+09 1,04E+09 1,07E+09 4,72E+09 3,04E+09 5,46E+09 2,97E+09 3,29E+09

2,33E+09 5,64E+09 7,69E+09 3,05E+09 7,45E+09 1,84E+09 1,88E+09 4,66E+09 5,06E+09 3,95E+09

2,97E+10 2,92E+10 2,65E+10 2,64E+10 2,66E+10 2,57E+10 2,48E+10 2,21E+10 2,24E+10 2,32E+10

2,06E+10 1,69E+10 1,97E+10 2,03E+10 1,87E+10 1,15E+10 1,32E+10 1,76E+10 1,43E+10 1,72E+10

Neupravená bavlna 6,9E+10 6,28E+10 6,33E+10 6,71E+10 6,80E+10 6,39E+10 6,15E+10 6,19E+10 6,76E+10 6,64E+10

Z hodnot uvedených v tabulce 11 vyplývá, že povrchová rezistivita je lepší u vzorku s nízkou koncentrací kyseliny tetrachlorozlatité, tedy u vzorků 6 a 7. Objemová rezistivita ρv byla měřena tak, že zkušební vzorek byl umístěn mezi dvěma elektrodami, měřilo se skrz tloušťku materiálu. Jednotku objemové rezistivity je [Ω*cm]. V tabulce 12 jsou uvedeny hodnoty získané při měření. Nanočástice zlata v textilních aplikacích

80

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Tabulka 12 Výsledné hodnoty získané měřením objemové rezistivity.

Objemová rezistivita Rv [Ω*cm] Měření Vzorek 8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1,45E+11 1,36E+11 1,23E+11 1,86E+11 1,24E+11 1,09E+11 1,01E+11 1,13E+11 8,64E+10 1,29E+11

Vzorek 7

Vzorek 6

Vzorek 5

Vzorek 4

Vzorek 3

Vzorek 2

1,32E+09 1,27E+09 1,69E+09 1,04E+09 1,68E+09 1,25E+09 1,06E+09 1,10E+09 1,51E+09 1,01E+09

1,62E+20 1,56E+20 2,08E+20 1,28E+20 2,07E+20 1,54E+20 1,30E+20 1,35E+20 1,86E+20 1,24E+20

1,58E+11 3,15E+11 2,02E+11 2,87E+11 2,42E+11 5,85E+10 3,48E+10 5,41E+10 6,47E+10 4,73E+10

7,56E+10 8,59E+10 1,37E+11 1,76E+11 2,36E+11 8,09E+10 8,80E+10 1,34E+11 1,98E+11 1,66E+11

5,31E+11 6,23E+11 3,14E+11 2,51E+11 4,55E+11 4,87E+11 3,76E+11 4,39E+11 1,25E+11 4,56E+11

1,23E+11 2,10E+11 1,42E+11 2,03E+11 2,77E+11 3,02E+11 2,09E+11 2,07E+11 1,73E+11 2,59E+11


Z hodnot získaných v tabulce 11 a 12 byly vypočítány statistické hodnoty, které jsou uvedeny v příloze 5.


81


13. 6 SEM a EDS Pomocí SEM bylo možné určit složení vzorku a také jednotlivé prvky, které byly ve vzorku zastoupené. Na obr. 38 jsou zobrazeny vybarvené vzorky a jeden slepý. Bylo použito měřítko 10 μm o velikosti pixelu 111,6 nm.

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)


82


(g) Obr. 38 Snímky vzorků pořízených SEM, (a) vzorek 7, (b) vzorek 6, (c) vzorek 5, (d) vzorek 4, (e) vzorek 3, (f) vzorek 2, (g) vzorek 8. [zdroj: Ing. Borůvková]. Při jednom měření náhodně vyšla nanostruktura. To je patrné na obr. 38 (a) u vzorku 7. Na vzorku jsou patrné jehličky a zploštělost přízí. Podrobnější znázornění je vidět na obr. 39. Tyto jehličky by podle EDS analýzy mohly být pravděpodobně z cínu.

(a)

(b)

Obr. 39 Podrobný snímek SEM vzorku 7, (a) měřítko 10 μm a velikost pixelů 44,66 nm, (b) měřítko 2 μm a velikost pixelů 11,16 nm. [zdroj: Ing. Borůvková].


83

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Po tomto zjištění bylo provedeno ještě jedno vybarvení vzorku 7, u kterého zřejmě nepatrnou změnou v postupu barvení k výskytu jehliček znovu nedošlo. Na obr. 40 je tento vzorek 7A vidět v měřítku 20 μm.

(a)

(b)

Obr. 40 Snímek SEM analýzy vzorku 7A, měřítko 20 μm, (a) zvětšeno 500 krát, (b) zvětšeno 1000 krát. [zdroj: Ing. Borůvková].

Práce se zabývá barvením zlatých nanočástic. Zjišťovalo se tedy, zda zlato je opravdu nanášeno v této velikosti. Na obr. 41 je patrné, že zlato bylo nanášeno opravdu ve velikosti nanočástic. Ty jsou na vzorku rovnoměrně rozptýlené. Na následujících obrázcích je právě přítomnost nanočástic potvrzená. Zlato bylo tedy naneseno metodou obsahující nanočástice zlata.

(a)


(b)

84


(c)

(d)

Obr. 41 Nanočástice na vzorku 2 v měřítku: (a) 10 μm, (b) 2 μm, (c) 1 μm, (d) 200 nm. [zdroj: Ing. Borůvková]. Analýza EDS byla provedena pro zjištění prvkového složení vzorků. Ve vzorcích byly nalezeny jednotlivé prvky, které jsou uvedeny v tabulce 13. Jedná se o uhlík, kyslík, sodík, cín a zlato. Tabulka 13 Prvkové složení vzorků. Vzorek

Uhlík – C

Kyslík – O

Sodík – Na

Cín – Sn

Zlato – Au

8

60,32

39,07

0,53

0,08

0,00

7

53,40

41,39

5,03

0,15

0,04

6

60,60

37,42

1,88

0,06

0,04

5

61,22

37,51

1,11

0,08

0,07

4

60,74

38,28

0,55

0,15

0,29

3

70,43

28,28

0,42

0,07

0,79

2

63,69

34,91

0,11

0,10

1,19


85

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Na obr. 42 (a) – (g) jsou uvedeny jednotlivé prvky, které se vyskytují v každém vzorku. Jednotlivé obrázky ukazují názorné rozložení daných prvků. U vzorku 5 je patrná přítomnost chlóru. To je pravděpodobně způsobeno zůstatkem z kyseliny chlorovodíkové nebo chloridu cínatého. U tohoto vzorku mohl chlór vydržet přes chemické reakce.

Vzorek 8 obsahuje prvek:  cín

(a) Vzorek 7 obsahuje prvek:  zlato  cín

(b) Vzorek 6 obsahuje prvek:  zlato  cín

(c)


86


Vzorek 5 obsahuje prvek:  zlato  chlór  cín

(d) Vzorek 4 obsahuje prvek:  zlato  cín

(e) Vzorek 3 obsahuje prvek:  zlato  cín

(f)


87


Vzorek 2 obsahuje prvek:  zlato  cín

(g) Obr. 42 Prvkové složení jednotlivých vzorků, (a) vzorek 8, (b) vzorek 7, (c) vzorek 6, (d) vzorek 5, (e) vzorek 4, (f) vzorek 3, (g) vzorek 2. [zdroj: Ing. Borůvková]

Obr. 43 Souhrnný přehled prvků ve vzorcích. [zdroj: Ing. Borůvková] Obr. 43 uvádí souhrnný přehled prvků, které jsou obsaženy ve vzorcích. Není zde přesně definováno, jaký prvek je konkrétně v každého vzorku obsažen. Dle výše uvedeného grafu je tedy zřejmé, že ve vzorcích jsou prvky zlato, cín, chlór.


88


13. 7 Antibakteriální testy Antibakteriální testy byly zkoušeny na vzorcích, které obsahovaly 4,56 %, 1,53 % a 0,15 % zlata na daný textilní substrát. Jednalo se o vzorky 1, 3 a 6. Pro testy byla použita kvantitativní metoda AATCC 100. Byly použity dva bakteriální kmeny. První kmen byl gramnegativní tyčinkovitá bakterie Escherichia coli (CCM 2024) a druhý kmen byla grampozitivní kokovitá bakterie Staphylococcus aureus (CCM 299). Oba

používané

bakteriální

kmeny

byly

zakoupeny

z České

sbírky

mikroorganismů v Brně na Masarykově univerzitě a jsou referenční kultury mikroorganismů podle ALE-G18, ČSNI. Inkubace provedena na sterilním krevním agaru – Columbia agar, zakoupeno od firmy BIO – RAD. Escherichia coli – výsledky antibakteriálních testů Bylo použito standardních 8 bakteriálních kolonií, zobrazeno na obr. 44. V příloze 6 je zobrazeno použití bakteriálních kolonií na různých vzorcích.

Obr. 44 Esherichia coli. [zdroj: Mgr. Irena Lovětínská-Šlamborová, Ph.D]. Staphylococcus aureus – výsledky antibakteriálních testů Na obr. 45 jsou zobrazeny výsledky bakteriálních kolonií. V příloze 7 jsou pak uvedeny výsledky pro všechny vzorky.


89


Obr. 45 Staphylococcus aureus. [zdroj: Mgr. Irena Lovětínská-Šlamborová, Ph.D]. Výsledky: V následující tabulce 14 jsou přehledně uvedeny výsledky antibakteriální zkoušky. Tabulka 14 Přehled výsledků. Escherichia coli – počet

Staphylococcus aureus –

bakteriálních kolonií

počet bakteriálních kolonií

Standard

8

Kompaktní výsev

Vzorek 6

2

0

Vzorek 3

0

1

Vzorek 1

1

1

Vzorek

Tabulka 15 ukazuje závěrečné zhodnocení výsledků antibakteriální zkoušky. Bylo vykázáno ve srovnání se standardem výborné antibakteriální schopnost. Pouze u vzorku 6 byla na bakteriální kmen Escherichia coli vykázána nejnižší inhibiční schopnost a to 75%. Tabulka 15 Závěrečné zhodnocení. Vzorek

Escherichia coli %

Staphylococcus aureus %

bakteriální inhibice

bakteriální inhibice

Vzorek 6

75 %

100 %

Vzorek 3

100 %

99,9 %

Vzorek 1

87,5 %

99,9 %


90


14. EKONOMICKÁ ROZVAHA V této kapitole bude porovnáváno barvení zlatem s běžným substantivním barvivem. Bude diskutována cena a podobný odstín vybarvení na 1 m 2. Byl vybrán vzorek 2 a vzorek 5. Kyselina tetrachlorozlatitá byla o koncentraci zlata 2,5 g/l.

14.1 Porovnání vzorku 2 Pro

cenové

porovnání

byl

vybrán

vzorek

2

vybarvený

kyselinou

tetrachlorozlatitou. Toto vybarvení odpovídá 1,5% vybarvení Saturnovou hnědí LB. Barvení zlatem V tabulce 16 je uveden seznam potřebných chemikálií pro vybarvení pomocí kyseliny tetrachlorozlatité. Tabulka 16 Seznam použitých chemikálií pro vzorek 2. Použití chemikálie

Množství

Cena

2,5 l

39,90 Kč (1 597 Kč za kg)

0,083 kg

12,50 Kč (12 Kč za 80 g)

Chlorid cínatý (10g/l) Jedlá soda Kyselina mravenčí

0,003 l

0,40 Kč (148 Kč za l)


0,055 l

15,70 Kč (285,50 Kč za l)

Kyselina dusičná

0,019 l

4,10 Kč (217,80 Kč za l)

Zlato

4g

Destilovaná voda

38,2 l

Celkem

4 000 Kč 443,10 Kč (11,60 Kč za l) 4 515,70 Kč

Barvení substantivními barvivy – 1,5% vybarvení Vybarvení 1,5% Saturnovou hnědí LB vzorku o hmotnosti 138 g/m2 v poměru lázně 1:50. Chemikálie a množství jsou uvedeny v tabulce 17.


91

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Tabulka 17 Seznam použitých chemikálií pro 1,5% vybarvení Saturnovou hnědí LB. Použité chemikálie

Množství

Cena

Saturnová hněď LB

2,07 g

0,62 Kč (300 Kč za kg)

Uhličitan sodný

27,5 ml

0,02 Kč (15,60 Kč za kg)

Chlorid sodný

27,6 g

2 Kč (74 Kč za kg) 2,64 Kč

Celkem

Porovnání výsledných cen vybarvení ukazuje, že 1 m2 obarvený kyselinou tetrachlorozlatitou stojí 4 515,70 Kč a Saturnovou hnědí 2,64 Kč. Porovnání cen ukazuje, že barvení zlatem je velmi drahé. Při ceně za kterou se obarví 1 m 2 kyselinou tetrachlorozlatitou se substantivními barvivy obarví 1 710 m2.

14. 2 Porovnání vzorku 5 Vzorek 5 vybarven kyselinou tetrachlorozlatitou odpovídá 1% vybarvení Saturnovou hnědí LR. Barvení zlatem Tabulka 18 udává seznam chemikálií potřebných pro vybarvení kyselinou tetrachlorozlatitou. Tabulka 18 Seznam použitých chemikálií pro vybarvení vzorku 5. Použité chemikálie

Množství

Chlorid cínatý (10 g/l) Jedlá soda

2,5 l 0,083 kg

Cena 39,90 Kč (1597 Kč za kg 12,50 Kč (12 Kč za kg)

Kyselina mravenčí

0,003 l

0,40 Kč (148 Kč za l)


0,005 l

1,40 Kč (285,50 Kč za l)

Kyselina dusičná

0,002 l

0,40 Kč (217,80 Kč za l)

Zlato

0,4 g

400 Kč

Destilovaná voda

38,2 l

443,10 Kč (11,60 Kč za l)

Celkem


897,70 Kč

92

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Barvení substantivními barvivy – 1% vybarvení. Tabulka 19 Seznam použitých chemikálií pro 1% vybarvení Saturnovou hnědí LR. Použité chemikálie

Množství

Cena

Saturnová hněď LR

1,38 g

0,41 Kč (300 Kč za kg)

Uhličitan sodný

27,5 ml

0,02 Kč (15,60 Kč za kg)

Chlorid sodný

27,6 g

2 Kč (74 Kč za kg)

Celkem

2,43 Kč

Cenové porovnání ukazuje, že 1 m2 obarvený kyselinou tetrachlorozlatitou stojí 897,70 Kč a Saturnovou hnědí 2,43 Kč. Při stejné ceně kyseliny tetrachlorozlatité se substantivními barvivy obarví zhruba 369 m2. Již na první pohled je patrné, že metoda barvení zlatem je velmi drahá oproti substantivním barvivům. Přesto je u barvení zlatem výhoda výborných antibakteriálních vlastností, které jsou v porovnání s cenou zanedbatelné.


93


ZÁVĚR Tato diplomová práce měla za cíl zjistit, zda je vůbec možné barvit textilní materiály zlatem. Z metod barvení použitých v této práci je patrné, že barvit zlatem textilní materiál opravdu lze. Teoretická část obsahuje poznatky o zlatě jako kovu, jsou zde zmíněny i základní informace o nanočásticích. Metody syntézy zlatých nanočástic uvádějí již používané postupy barvení, ale na jiné netextilní materiály. V experimentální části jsou uvedeny přístroje, které byly potřebné pro vypracování této práce. Dále v této kapitole jsou popsány analytické metody, kterým byly vzorky podrobeny pro další zkoumání. Postupy uvedené v metodách syntézy zlatých nanočástic byly testovány nejdříve na bavlněný textilní substrát a posléze i na jiné textilní materiály. Některé postupy vykázaly hned na začátku velmi špatné vybarvení, a proto s nimi dále nebylo pracováno. Nejhorší vybarvení měla metoda 2, Hallerova reakce na oxycelulózu. Vzorky byly o obarvení jako špinavé, nedocílilo se téměř žádného obarvení. Byly používány různé poměry lučavky královské, rozdíl v použití destilované a nedestilované vody dále bylo zkoušeno přidat do výroby kyseliny tetrachlorozlatité místo vody technický líh. U všech výše uvedených metod bylo dosaženo lehce nafialovělého odstínu. Změna nastala, když bylo použito jedlé sody a kyseliny mravenčí. Vybarvení vzorků mělo tmavě fialovou barvu. Odstín barvy byl také závislý na koncentraci kyseliny tetrachlorozlatité. Se snižující se koncentrací bylo sníženo i barevné vybarvení jednotlivých vzorků. Nejlepším postupem pro barvení byla metoda 6. Tento postup byl aplikován na bavlněné vzorky o velikosti 15 x 21 cm. Tyto vzorky byly dále pomocí analytických metod testovány. Dalším úkolem bylo provést na vybraných vybarvených vzorcích stálostní zkoušky, řezy přízí, sorpční zkouška a byla měřena barevnost. Výsledky z provedených zkoušek vykazují velmi dobré stálosti v potu, praní a na světle. Nejhorší stálost vykazovala pouze zkouška v mokrém otěru. Z výsledků obrazové analýzy řezu přízí je patrné, že probarvení je pouze na povrchu příze, uvnitř příze nebylo barvivo zjištěno. Nanočástice zlata v textilních aplikacích

94

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Po změření a vyhodnocení barevnosti bylo zjištěno nerovnoměrné probarvení po celém vzorku. Tato skutečnost je již viditelná pouhým okem. Z provedených analytických metod bylo zjištěno, že vzorky nevykazují žádné elektromagnetické stínící účinky. Tedy žádný vzorek nestíní. Byla zkoušena také elektromagnetická vodivost. Ta vyšla nejlépe u vzorků s nízkou koncentrací kyseliny tetrachlorozlatité. Provedené antibakteriální testy vykázaly velmi dobré antibakteriální schopnosti. Ze snímků SEM byla patrná u vzorku 7 nová nanostruktura. Byly vytvořeny jehličky patrně z cínu. Při opakovaném pokusu se nepatrnou změnou v postupu nepodařilo již stejnou strukturu znovu vyrobit. EDS analýza určila, že ve vzorcích se nacházejí prvky zlata, cínu a také chlóru. Zjištěná přítomnost chlóru je pravděpodobně způsobeno zůstatkem kyseliny chlorovodíkové nebo chloridu cínatého. Na závěr práce bylo provedeno porovnání z ekonomického hlediska při barvení zlatem a barvení klasickými substantivními barvivy, přesněji Saturnovou hnědí. Metoda barvení zlatem je oproti substantivním barvivům velmi drahá i přesto, že vzorky obarvené zlatem mají antibakteriální vlastnosti. Při změně postupu došlo k vytvoření nanostruktury, která by byla vhodná dále testovat.


95


SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1 Zlatá zrníčka. [zdroj: vlastní]............................................................................... 30 Obr. 2 Analytické váhy. [zdroj: vlastní] ......................................................................... 31 Obr. 3 Sušící zařízení. [zdroj: vlastní] ............................................................................ 31 Obr. 4 Fulár. [zdroj: vlastní] ........................................................................................... 32 Obr. 5 Digestoř. [zdroj: vlastní] ...................................................................................... 32 Obr. 6 Přístroj na měření EMV. ...................................................................................... 32 Obr. 7 Měřící hlavice. [zdroj: vlastní] ............................................................................ 32 Obr. 8 Agilent. [zdroj: vlastní]........................................................................................ 33 Obr. 9 Přístroj na měření EMS. [zdroj: vlastní] .............................................................. 33 Obr. 10 Tloušťkoměr. [zdroj: vlastní]............................................................................. 34 Obr. 11 Přístroj na měření stálosti v otěru. [zdroj: vlastní] ............................................ 34 Obr. 12 Ahiba. [zdroj: vlastní] ........................................................................................ 34 Obr. 13 UV světelný box. [zdroj: vlastní] ...................................................................... 34 Obr. 14 Sušící zařízení. [zdroj: vlastní] .......................................................................... 35 Obr. 15 Přístroj na řez příze. ........................................................................................... 35 Obr. 16 Mikroskop s obrazovou analýzou. [zdroj: vlastní] ............................................ 35 Obr. 17 Spektrofotometr. [zdroj: vlastní] ....................................................................... 35 Obr. 18 Upevnění vzorku mezi čelisti přístroje. [zdroj: vlastní] .................................... 39 Obr. 19 Postup rozpuštění zlata. (a) odpaření zlata do červena, (b) počínající krystalky, (c) rozpuštěné a vykrystalizované zlato. [zdroj: vlastní] ................................................ 44 Obr. 20 Vysrážené fialové částice. [zdroj: vlastní] ......................................................... 44 Obr. 21 Působení H2SO4, (a) neupravená bavlna, (b) 1 minutu, (c) 2 minuty, (d) 3 minuty, (e) 5 minut, (f) 10 minut, (g) 15 minut, (h) 30 minut, (i) 30 minut za studena. [zdroj: vlastní] ................................................................................................................. 58 Obr. 22 Barvené vzorky, (a) destilovaná voda, (b) voda z vodovodu. [zdroj: vlastní]... 58 Obr. 23 Různé časové úseky, (a) 10 minut, (b) 20 minut, (c) 60 minut, (d) 22 hodin. [zdroj: vlastní] ................................................................................................................. 59 Obr. 24 Rozdíl mezi použitím SnCl2 a NaCl, (A) 2 ml HAuCl4, (B) 1 ml HAuCl4, (C) 3 ml HAuCl4, (D) 3 ml HAuCl4. [zdroj: vlastní] ............................................................... 59 Nanočástice zlata v textilních aplikacích

96

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Obr. 25 Barvení jiných materiálů, (a) polyamid, (b) vlna, (c) polyester, (d) viskóza. [zdroj: vlastní] ................................................................................................................. 60 Obr. 26 Rozdíl v použití základního roztoku chloridu cínatého, (a) roztok byl použit, (b) roztok nebyl použit. [zdroj: vlastní] ................................................................................ 60 Obr. 27 Různá složení roztoku chloridu zlatitého, (a) postup 3, (b) postup 4, (c) postup 5, (d) postup 6, (e) postup 7, (f) postup 8. [zdroj: vlastní] .............................................. 61 Obr. 28 Obarvené vzorky dle koncentrační řady, vzorky (a) – (f) odpovídají tabulce 2. [zdroj: vlastní] ................................................................................................................. 62 Obr. 29 Použití různých složení lučavky královské. [zdroj: vlastní] .............................. 62 Obr. 30 Aplikace postupu na jiný textilní materiál, (a) viskóza, (b) polyamid, (c) vlna, (d) polyester. [zdroj: vlastní] .......................................................................................... 63 Obr. 31 Vybarvené vzorky v závislosti na množství aplikovaného zlata (a) 4,56 %, (b) 3,02 %, (c) 1,53 %, (d) 0,75 %, (e) 0,30 %, (f) 0,15 %, (g) 0,07 %, (h) 0 %. ................ 64 Obr. 32 Vzorky po provedené zkoušce: (a) vzorek 1, (b) vzorek 2, (c) vzorek 3, (d) vzorek 4, (e) vzorek 5. [zdroj: vlastní]............................................................................ 68 Obr. 33 Zhodnocení vzorků po praní, (a) vzorek 1, (b) vzorek 2, (c) vzorek 3, (d) vzorek 4, (e) vzorek 5. [zdroj: vlastní]............................................................................ 70 Obr. 34 Vzorky před osvícením. (a) vzorek 1, (b) vzorek 2, (c) vzorek 3, (d) vzorek 4, (e) vzorek 5. [zdroj: vlastní] ........................................................................................... 70 Obr. 35 Působení světla po 4 hodinách, (a) vzorek 1, (b) vzorek 2, (c) vzorek 3, (d) vzorek 4, (e) vzorek 5. [zdroj: vlastní]............................................................................ 71 Obr. 36 Výsledky obrazové analýzy: (a) vzorek 2, (b) vzorek 8. [zdroj: vlastní] .......... 74 Obr. 37 Místo vazného bodu a hloubka probarvení příze [zdroj: vlastní]. ..................... 75 Obr. 38 Snímky vzorků pořízených SEM, (a) vzorek 7, (b) vzorek 6, (c) vzorek 5, (d) vzorek 4, (e) vzorek 3, (f) vzorek 2, (g) vzorek 8. [zdroj: Ing. Borůvková]. .................. 83 Obr. 39 Podrobný snímek SEM vzorku 7, (a) měřítko 10 μm a velikost pixelů 44,66 nm, (b) měřítko 2 μm a velikost pixelů 11,16 nm. [zdroj: Ing. Borůvková]. ........................ 83 Obr. 40 Snímek SEM analýzy vzorku 7A, měřítko 20 μm, (a) zvětšeno 500 krát, (b) zvětšeno 1000 krát. [zdroj: Ing. Borůvková]. ................................................................. 84 Obr. 41 Nanočástice na vzorku 2 v měřítku: (a) 10 μm, (b) 2 μm, (c) 1 μm, (d) 200 nm. [zdroj: Ing. Borůvková]. ................................................................................................. 85 Obr. 42 Prvkové složení jednotlivých vzorků, (a) vzorek 8, (b) vzorek 7, (c) vzorek 6, (d) vzorek 5, (e) vzorek 4, (f) vzorek 3, (g) vzorek 2. [zdroj: Ing. Borůvková] ............. 88 Nanočástice zlata v textilních aplikacích

97

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Obr. 43 Souhrnný přehled prvků ve vzorcích. [zdroj: Ing. Borůvková] ......................... 88 Obr. 44 Esherichia coli. [zdroj: Mgr. Irena Lovětínská-Šlamborová, Ph.D]. ................. 89 Obr. 45 Staphylococcus aureus. [zdroj: Mgr. Irena Lovětínská-Šlamborová, Ph.D]. .... 90

SEZNAM TABULEK Tabulka 1 Charakteristiky vzorků................................................................................... 30 Tabulka 2 Koncentrační řada kyseliny tetrachlorozlatité. .............................................. 52 Tabulka 3 Množství zlata naneseného na zkoušené vzorky. .......................................... 55 Tabulka 4 Zhodnocení vzorků stálosti v potu. ................................................................ 67 Tabulka 5 Hodnocení otíracích tkanin stálosti v otěru. .................................................. 68 Tabulka 6 Zhodnocení stálosti v praní. ........................................................................... 69 Tabulka 7 Zjištěná hmotnost vzorků. ............................................................................. 72 Tabulka 8 Výpočet nárůstu hmotnosti [%]. .................................................................... 73 Tabulka 9 Průměrné hodnoty barevné diference jednotlivých vzorků. .......................... 76 Tabulka 10 Naměřené hodnoty stínění. .......................................................................... 79 Tabulka 11 Hodnoty měření povrchové rezistivity. ....................................................... 80 Tabulka 12 Výsledné hodnoty získané měřením objemové rezistivity. ......................... 81 Tabulka 13 Prvkové složení vzorků................................................................................ 85 Tabulka 14 Přehled výsledků. ......................................................................................... 90 Tabulka 15 Závěrečné zhodnocení. ................................................................................ 90 Tabulka 16 Seznam použitých chemikálií pro vzorek 2. ................................................ 91 Tabulka 17 Seznam použitých chemikálií pro 1,5% vybarvení Saturnovou hnědí LB. . 92 Tabulka 18 Seznam použitých chemikálií pro vybarvení vzorku 5. ............................... 92 Tabulka 19 Seznam použitých chemikálií pro 1% vybarvení Saturnovou hnědí LR. .... 93


98


SEZNAM GRAFŮ Graf 1 Výsledky sorpční zkoušky. .................................................................................. 73 Graf 2 Hodnoty intenzity. ............................................................................................... 77 Graf 3 Hodnoty absorpčních maxim v závislosti na koncentraci zlata........................... 77 Graf 4 Zobrazení reflektance pro všechny vzorky. ......................................................... 78

SEZNAM PŘÍLOH Příloha 1 – Výpočet nárůstu hmotnosti sorpční zkoušky. ............................................ 103 Příloha 2 – Řezy na různých místech v přízi. ............................................................... 105 Příloha 3 – Označení míst, kde bylo zjišťováno digitální měření barevnosti. .............. 106 Příloha 4 – Výpočet základních statistických charakteristik pro barevnost. ................ 107 Příloha 5 – Vypočítané statistické hodnoty povrchové a objemové rezistivity. ........... 111 Příloha 6 – Escherichia coli – výsledky antibakteriálních testů. .................................. 112 Příloha 7 – Staphylococcus aureus – výsledky antibakteriálních testů. ....................... 113


99


SEZNAM LITERATURY [1] STRUŽ, J., STUDÝNKA, J. B.: Zlata. Příběh neobyčejného kovu. Praha: Grada Publisching, 2005. ISBN 80 – 247 – 0902 – 3. [2] REMY, H.: Anorganická chemie, II díl. Praha, SNTL, 1962. [3] LESYKOVÁ, E.: Chemicko – technické textilní rozbory, Praha, SNTL, 1967. [4] DARGAUT, O., STIEVANO, L., FAURE, X.: A new procedur efor the production of red gold pupile at the „Manufacture national de céramiques se Sevres“. Gold Bulletin, 2007. 40/4. str. 283 – 290. [5] ŘEZANKA, P., ZÁRUBA, K., KRÁL, V.: Potenciál modifikovaných nanočástic v analytické

chemii.

[online].

[cit.

2012-11-22].

Dostupné

na

internetu:

na

internetu:

http://www.chemicke-listy.cz/docs/full/2007_11_881-885.pdf [6]

Purple

gold

[online].

[cit.

2012-3-26].

Dostupné

http://www.alchemywebsite.com/kollerstrom_purple_gold.html [7] CHO, WS., CHO, M., JEONG, J., CHOI, M., CHO, HY., HAN, BS., KIM, SH., KIM, HO., LIM, YT., CHUNG, BH., JEONG, J.: Acute toxicity and pharmacokinetics of 13 nm – sized PEG – coated gold nanoparticles. str. 16 – 24. Epub: 2009 Jan. 7. [8]

Gold

nanoparticles

[online].

[cit.

2012-12-4].

Dostupné

na

internetu:

http://nanocomposix.com/products/gold [9] Excretion and toxicity of gold-iron nanoparticles [online]. [cit. 2012-12-4]. Dostupné z internetu: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22960192 [10] TAYLOR, U., BARCHANSKI, A., GARRELS, W., KLEIN, S., KUES, W., BARCIKOWSKI, S., RATH, D.: Toxicity of gold nanoparticles on static and reproductive calls 2012. str. 125 – 133. doi: 10. 1007/987 – 94-007-94-007-2555-3_12. [11] AKHTER, S., AHMAD, MZ., AHMAD, FJ., STORM, G., KOK, RJ.:Gold nanoparticles in theranostic oncology: current state-of-the-art. str. 1225 – 1243. Epub: 2012 Aug. 16.


100

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci [12] Gold Nanoparticles: Optical Properties [online]. [cit. 2012-12-4]. Dostupné z internetu: http://nanocomposix.com/kb/gold/optical-properties [13]

Nanocomposix.

[online].

[cit.

2012-12-4].

Dostupné

z internetu:

http://nanocomposix.com/kb#gold [14] Major side effectes of gold [online]. [cit. 2012-12-4]. Dostupné z internetu: http://www.uptodate.com/contents/major-side-effects-of-gold [15] Dvakrát nanočástice v boji proti nádorům [online]. [cit. 2012-12-4]. Dostupné z internetu: http://scienceworld.cz/medicina/dvakrat-nanocastice-v-boji-proti-nadorum1479 [16] Skenovací (rastrovací) elektronová mikroskopie [online]. [cit. 2013-3-25]. Dostupné z internetu: http://nanosystemy.upol.cz/upload/18/safarova_sem.pdf [17] Elektronová mikroskopie pro biologi [online]. [cit. 2013-3-25]. Dostupné z internetu: http://www.paru.cas.cz/lem/book/Podkap/7.0.html [18] KOCÍK, J., NEBŘENSKÝ, J., FANDERLIK, I.: Barvení skla. 2. vydání Praha: SNTL, 1978.


101


Přílohová část


102

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Příloha 1 – Výpočet nárůstu hmotnosti sorpční zkoušky. Vzorek 1 Váha před [g]

0,50

Čas[min]

0,5

1,5

3

5

10

Váha po [g]

1,63

1,67

1,83

1,87

1,91

Nárůst hmotnosti [%]

226

234

266

274

282

Vzorek 2 Váha před [g]

0,50

Čas[min]

0,5

1,5

3

5

10

Váha po [g]

1,612

1,763

1,803

1,839

1,937


222,4

252,6

260,6

267,8

287,4


0,50

Čas[min]

0,5

1,5

3

5

10

Váha po [g]

1,64

1,69

1,83

1,86

1,95


228

238

266

272

290


0,50

Čas[min]

0,5

1,5

3

5

10

Váha po [g]

1,65

1,71

1,74

1,84

1,96


230

242

248

268

292


0,50

čas[min]

0,5

1,5

3

5

10

Váha po [g]

1,63

1,70

1,83

1,89

1,98


226

240

266

278

296


103

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Vzorek 6 Váha před [g]

0,50

Čas[min]

0,5

1,5

3

5

10

Váha po [g]

1,59

1,64

1,68

1,71

1,73


218

228

236

242

246


0,50

Čas[min]

0,5

1,5

3

5

10

Váha po [g]

1,56

1,62

1,68

1,78

1,82


212

224

236

256

264


0,50

Čas[min]

0,5

1,5

3

5

10

Váha po [g]

1,6

1,66

1,71

1,74

1,82


220

232

242

248

264


104

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Příloha 2 – Řezy na různých místech v přízi. Vzorek 2


Vzorek 8

105

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Příloha 3 – Označení míst, kde bylo zjišťováno digitální měření barevnosti.

Vzorek 1

Vzorek 2

Vzorek 3

Vzorek 4

Vzorek 5

Vzorek 6

Vzorek 7

Vzorek 8


106

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Příloha 4 – Výpočet základních statistických charakteristik pro barevnost.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

L 35,44 35,90 35,58 36,07 33,15 33,95 35,09 38,20 32,62 35,33

Vzorek 1 a 8,71 9,18 8,33 8,48 8,97 12,29 8,93 7,90 9,93 7,85

b 6,17 6,06 6,91 4,98 2,61 -2,64 5,56 9,03 2,15 6,24

x

35,13

9,06

4,71

2,54

1,67

10,62

1,59

1,29

3,26

4,54

14,27

69,23

Měření

S2

S

2

v

Měření

Vzorek 2 a 8,97 9,36 8,45 9,66 9,52 9,95 10,35 10,48 10,41 9,60

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

L 35,64 35,16 35,11 33,58 33,95 32,76 33,43 32,93 33,41 33,03

x

33,90

9,68

6,08

1,07

0,43

0,25

1,04

0,65

0,50

3,05

6,76

8,16

S2

S v

2


b 7,02 5,58 6,05 5,59 6,39 6,60 5,65 5,62 6,33 5,96

107


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

L 37,50 37,79 39,52 37,62 37,95 38,61 39,46 39,22 38,02 39,53

Vzorek 3 a 15,59 15,31 15,59 16,11 14,07 13,84 14,78 15,02 15,89 15,30

b 3,16 2,44 2,28 2,33 3,04 3,27 3,04 2,39 2,27 2,37

x

38,52

15,15

2,66

0,71

0,55

0,17

0,84

0,74

0,41

2,18

4,89

15,46

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

L 45,36 46,33 43,62 43,33 50,41 47,59 49,76 47,72 47,74 48,11

Vzorek 4 a 12,32 11,08 10,98 10,84 12,07 12,56 12,56 11,78 11,60 12,08

b 0,97 1,49 0,47 0,66 1,81 1,62 1,74 1,79 1,54 0,85

x

47,00

11,79

1,29

5,55

0,41

0,26

2,36

0,64

0,51

5,01

5,46

39,06

Měření

S2

S

2

v

Měření

S2

S v

2


108


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

L 66,43 66,41 58,30 64,79 60,09 67,21 67,95 67,11 63,37 61,12

Vzorek 5 a 10,73 9,96 11,15 10,78 10,56 10,02 7,87 9,61 10,61 10,97

b 6,27 6,44 4,64 6,23 5,27 6,60 8,35 7,13 6,23 5,47

x

64,28

10,23

6,26

11,51

0,92

1,06

3,39

0,96

1,03

5,28

9,37

16,41

Měření

S2

S

2

v

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

L 86,08 88,96 88,51 89,55 87,26 85,95 87,41 96,11 80,76 83,46

Vzorek 6 a -0,63 -0,33 -0,70 -0,80 -0,74 -0,76 -0,26 -0,68 -0,91 -0,77

b 0,25 -0,02 0,26 0,14 0,15 0,05 -0,96 -0,37 0,11 0,17

x

87,41

-0,66

-0,02

16,40 4,05

0,04 0,21

0,14 0,38

4,63

-31,32

-1707,33

Měření

S2

S v

2


109


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

L 93,77 92,64 91,69 91,68 93,63 94,04 92,47 91,28 89,24 92,46

Vzorek 7 a -0,01 0,05 -0,17 -0,02 0,04 -0,14 -0,11 0,25 0,04 -0,19

b 0,90 0,79 0,17 0,80 0,84 1,16 1,20 1,56 1,13 0,35

x

92,29

-0,03

0,89

2,03 1,43

0,02 0,13

0,17 0,41

1,54

-510,64

45,97

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

L 94,02 94,70 92,24 95,12 95,28 95,16 95,35 95,37 93,79 94,92

Vzorek 8 a -0,13 -0,14 -0,39 -0,29 -0,13 -0,30 -0,14 -0,12 -0,25 -0,09

b 0,44 0,54 0,76 0,45 0,46 1,04 0,57 0,38 0,94 0,24

x

94,60

-0,20

0,58

0,99 0,99

0,01 0,10

0,06 0,25

1,05

-51,11

43,68

Měření

S2

S

2

v

Měření

S2

S v

2


110

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Příloha 5 – Vypočítané statistické hodnoty povrchové a objemové rezistivity.

Povrchová rezistivita Rs [Ω] Měření

Vzorek 8

Vzorek 7

Vzorek 6

Vzorek 5

Vzorek 4

Vzorek 3

Vzorek 2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

4,25E+09 4,87E+09 6,15E+09 3,60E+09 3,58E+09 4,26E+09 3,97E+09 3,49E+09 5,42E+09 4,24E+09

1,75E+07 2,63E+07 2,09E+07 2,24E+07 1,85E+08 1,08E+07 1,96E+07 1,78E+07 1,88E+08 1,69E+08

1,86E+07 2,94E+07 1,73E+07 2,73E+07 1,54E+08 2,53E+07 1,72E+07 1,29E+08 1,59E+08 3,08E+08

1,09E+09 1,21E+09 1,23E+09 1,04E+09 1,07E+09 4,72E+09 3,04E+09 5,46E+09 2,97E+09 3,29E+09

2,33E+09 5,64E+09 7,69E+09 3,05E+09 7,45E+09 1,84E+09 1,88E+09 4,66E+09 5,06E+09 3,95E+09

2,97E+10 2,92E+10 2,65E+10 2,64E+10 2,66E+10 2,57E+10 2,48E+10 2,21E+10 2,24E+10 2,32E+10

2,06E+10 1,69E+10 1,97E+10 2,03E+10 1,87E+10 1,15E+10 1,32E+10 1,76E+10 1,43E+10 1,72E+10

x

4,383E+09 6,77E+07

S

2

S

2

8,85E+07 2,512E+09 4,36E+09 2,566E+10 1,70E+10

Neupravená bavlna 6,9E+10 6,28E+10 6,33E+10 6,71E+10 6,80E+10 6,39E+10 6,15E+10 6,19E+10 6,76E+10 6,64E+10 6,52E+10

7,46E+17 6,112E+15 9,484E+15 2,696E+18 4,596E+18 6,787E+18 9,602E+18 7,6339E+18 8,64E+08

7,82E+07

9,74E+07

1,64E+09

2,14E+09

2,61E+09

3,10E+09

2,76E+09

v

19,706

115,431

110,026

65,368

49,225

10,153

18,228

4,241

IS -

3,77E+09

1,18E+07

1,58E+08

1,34E+09

2,82E+09

2,38E+10

1,48E+10

6,32E+10

IS +

5,00E+09

1,24E+08

1,58E+08

3,69E+09

5,89E+09

2,75E+10

1,92E+10

6,71E+10

Objemová rezistivita Rv [Ω*cm] Měření

Vzorek 8

Vzorek 7

Vzorek 6

Vzorek 5

Vzorek 4

Vzorek 3

Vzorek 2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1,45E+11 1,36E+11 1,23E+11 1,86E+11 1,24E+11 1,09E+11 1,01E+11 1,13E+11 8,64E+10 1,29E+11

1,32E+09 1,27E+09 1,69E+09 1,04E+09 1,68E+09 1,25E+09 1,06E+09 1,10E+09 1,51E+09 1,01E+09

1,62E+20 1,56E+20 2,08E+20 1,28E+20 2,07E+20 1,54E+20 1,30E+20 1,35E+20 1,86E+20 1,24E+20

1,58E+11 3,15E+11 2,02E+11 2,87E+11 2,42E+11 5,85E+10 3,48E+10 5,41E+10 6,47E+10 4,73E+10

7,56E+10 8,59E+10 1,37E+11 1,76E+11 2,36E+11 8,09E+10 8,80E+10 1,34E+11 1,98E+11 1,66E+11

5,31E+11 6,23E+11 3,14E+11 2,51E+11 4,55E+11 4,87E+11 3,76E+11 4,39E+11 1,25E+11 4,56E+11

1,23E+11 2,10E+11 1,42E+11 2,03E+11 2,77E+11 3,02E+11 2,09E+11 2,07E+11 1,73E+11 2,59E+11


1,25E+11

1,29E+09

1,59E+20

1,46E+11

1,38E+11

4,06E+11

2,11E+11

2,41E+12

7,48E+20

6,59E+16

9,97E+38

1,18E+22

3,09E+21

2,08E+22

3,22E+21

9,87E+22

2,734E+10 2,57E+08 3,158E+19 1,08E+11 5,559E+10 1,44E+11 5,674E+10

3,14E+11

x S

2

S2 v

21,832

19,856

19,856

74,074

40,362

35,588

26,954

13,061

IS -

1,02E+11

1,07E+09

1,32E+20

5,38E+10

9,03E+10

2,82E+11

1,62E+11

2,14E+12

IS +

1,49E+11

1,51E+09

1,86E+20

2,39E+11

1,85E+11

5,29E+11

2,59E+11

2,67E+12


111

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Příloha 6 – Escherichia coli – výsledky antibakteriálních testů.

Vzorek 6

Vzorek 3

Vzorek 1


112

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Příloha 7 – Staphylococcus aureus – výsledky antibakteriálních testů.

Vzorek 6

Vzorek 3

Vzorek 1


113

No title

Recommend Documents