Fabrication of innovative flame retardant textile fabrics and their exploitation for environmental applications /
Asmaa Mohamed Sameh Zakria El-hmamy,
Fabrication of innovative flame retardant textile fabrics and their exploitation for environmental applications / / تصنيع اقمشه مثبطه للهب مبتكره و استغلالها فى التطبيقات البيئيه by Asmaa Mohamed Sameh Zakria El-hmamy ; supervisors Prof. Dr. Nahed Abd El-Fattah Abd El-Gany Hussein , Dr. Saly El-Sayed El-Ashry , Prof. Dr. Mohamed Ali Nour. - 137 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (M.Sc.)-Cairo University, 2023.
Bibliography: pages 113-137.
Sustainable and innovative multifunctional textile fabric organic coatings were designed and developed for integrating effective flame retardancy, UV protection, electrical conductivity and antibacterial functions to viscose textiles. The coatings-based nanocomposites were prepared from cellulose nanocrystal phosphate derived from waste cotton clothes, graphene sheets derived from mandarin shell, polyaniline nanofibers and polypyrrole and elucidated using microscopic and spectroscopic tools. Thus, the nanomaterials-based coatings were firstly synthesized individually from their sustainable precursors and then utilized in nanocoatings fabrication. Variety of nanocoatings were developed from different combinations of nanofillers and mass ratios and then coated on viscose textile fabrics. The flammability, thermal, UV protection, electrical conductivity and antibacterial properties of the treated textile fabrics were studied and optimized. The flame retardancy properties of the developed textile fabrics were significantly improved achieving zero rate of burning compared to 193 mm/min for uncoated fabrics. This outstanding fire safety was ascribed to synergistic flame retardancy effect of coating layer-based phosphorylated cellulose nanocrystals, graphene sheets and polyaniline affording protective char barrier. The flame retardancy action was further elucidated using SEM and Raman Spectroscopy of protective char developed. Moreover, the coated fabrics affords excellent UV protection properties achieving UPF value of 90 compared to 2.7 for uncoated one. Additionally, new electrical conductivity feature was incorporated to the developed fabrics achieving reduction in electrical resistivity by 10000 time affording conductive fabrics with convenient dissipation factor. Interestingly, the fabricated nanocoating integrates superior antibacterial properties against different bacteria strains Staphylococcus aureus (Gram +ve) and E-coli (Gram -ve) achieving clear antibacterial inhibition zone of 14.5 and 18.4 mm compared to zero mm inhibition for untreated one respectively. Furthermore, the influence of different nanocoatings on tensile strength properties of coated fabrics was studied and optimized. The treated textiles were also carbonized to prepare nanoporous carbon materials with high surface area (400 m2 g-1) and average pore size=2nm which is suitable for the usage in various environmental applications such as CO2 capture and water treatment applications. تم تصميم وتطوير الطلاءات العضوية المستدامة والمبتكرة للنسيج متعدد الوظائف لدمج التثبيط الفعال للهب ، والحماية من الأشعة فوق البنفسجية ، والتوصيلية الكهربائية والوظائف المضادة للبكتيريا في المنسوجات الفسكوزية. تم تحضير الطلاءات القائمه على المركبات النانوية من فوسفات السليلوز النانوي المشتق من نفايات الملابس القطنية وألواح الجرافين المشتقة من قشرة اليوسفي والألياف النانوية للبولي انيلين والبولي بيرول وتم توضيحها باستخدام أدوات مجهرية وطيفية. وهكذا ، تم تصنيع الطلاءات القائمة على المواد النانوية أولاً بشكل فردي من سلائفها المستدامة ثم استخدامها في تصنيع الطلاء النانوي. تم تطوير مجموعة متنوعة من الطلاءات النانوية من مجموعات مختلفة من النانوفيلر ونسب الكتلة ثم تم تغطيتها على أقمشة فسكوزية. تمت دراسة وتحسين القابلية للاشتعال والحرارة والحماية من الأشعة فوق البنفسجية والتوصيل الكهربائي والخصائص المضادة للبكتيريا للأنسجة المعالجة. تم تحسين خصائص تثبيط اللهب للأنسجة النسيجية المطورة بشكل ملحوظ مع تحقيق معدل احتراق صفري مقارنة بـ 193 مم / دقيقة للأقمشة غير المطلية. تُعزى هذه السلامة المتميزة من الحرائق إلى تأثير تثبيط اللهب التآزري لطبقة الطلاء المبنيه على بلورات السليلوز وألواح الجرافين والبولي انيلين الذي يوفر حاجز حماية من الفحم. تم توضيح عمل تثبيط اللهب بشكل أكبر باستخدام SEM و Raman Spectroscopy لطبقه الفحم المطوره علاوة على ذلك ، توفر الأقمشة المطلية خصائص حماية ممتازة من الأشعة فوق البنفسجية تحقق قيمة UPF تبلغ 90 مقارنة بـ 2.7 للأقمشة غير المطلية. بالإضافة إلى ذلك ، تم دمج ميزة التوصيل الكهربائي الجديدة في الأقمشة المطورة مما أدى إلى تقليل المقاومة الكهربائية بمقدار 10000 مرة مما يمنح الأقمشة الموصلة عامل تبديد مناسب. ومن المثير للاهتمام ، أن طلاء النانو المصنوع يدمج خصائص مضادة للبكتيريا فائقة ضد سلالات بكتيرية مختلفة Staphylococcus aureus (Gram + Ve) و E-coli (Gram -Ve) مما يحقق منطقة تثبيط مضاد للبكتيريا واضحة 14.5 و 18.4 مم مقارنة مع صفر مم تثبيط للعينات الغير معالجة على التوالي. علاوة على ذلك ، تمت دراسة وتحسين تأثير الطلاءات النانوية المختلفة على خصائص مقاومة الشد للأقمشة المطلية. تم تفحيم المنسوجات المعالجة أيضًا لتحضير مواد كربونية نانوية مع مساحة سطح عالية (400 م ٢ جم-۱) ومتوسط حجم المسام = 2 نانومتر وهو مناسب للاستخدام في التطبيقات البيئية المختلفة مثل تطبيقات احتجاز ثاني أكسيد الكربون ومعالجة المياه.
Text in English and abstract in Arabic & English.
organic chemistry
Cellulose nanocrystals Textile fabrics Conducting polymers Flame retardancy antibacterial property Tensile strength UV protection
547
Fabrication of innovative flame retardant textile fabrics and their exploitation for environmental applications / / تصنيع اقمشه مثبطه للهب مبتكره و استغلالها فى التطبيقات البيئيه by Asmaa Mohamed Sameh Zakria El-hmamy ; supervisors Prof. Dr. Nahed Abd El-Fattah Abd El-Gany Hussein , Dr. Saly El-Sayed El-Ashry , Prof. Dr. Mohamed Ali Nour. - 137 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (M.Sc.)-Cairo University, 2023.
Bibliography: pages 113-137.
Sustainable and innovative multifunctional textile fabric organic coatings were designed and developed for integrating effective flame retardancy, UV protection, electrical conductivity and antibacterial functions to viscose textiles. The coatings-based nanocomposites were prepared from cellulose nanocrystal phosphate derived from waste cotton clothes, graphene sheets derived from mandarin shell, polyaniline nanofibers and polypyrrole and elucidated using microscopic and spectroscopic tools. Thus, the nanomaterials-based coatings were firstly synthesized individually from their sustainable precursors and then utilized in nanocoatings fabrication. Variety of nanocoatings were developed from different combinations of nanofillers and mass ratios and then coated on viscose textile fabrics. The flammability, thermal, UV protection, electrical conductivity and antibacterial properties of the treated textile fabrics were studied and optimized. The flame retardancy properties of the developed textile fabrics were significantly improved achieving zero rate of burning compared to 193 mm/min for uncoated fabrics. This outstanding fire safety was ascribed to synergistic flame retardancy effect of coating layer-based phosphorylated cellulose nanocrystals, graphene sheets and polyaniline affording protective char barrier. The flame retardancy action was further elucidated using SEM and Raman Spectroscopy of protective char developed. Moreover, the coated fabrics affords excellent UV protection properties achieving UPF value of 90 compared to 2.7 for uncoated one. Additionally, new electrical conductivity feature was incorporated to the developed fabrics achieving reduction in electrical resistivity by 10000 time affording conductive fabrics with convenient dissipation factor. Interestingly, the fabricated nanocoating integrates superior antibacterial properties against different bacteria strains Staphylococcus aureus (Gram +ve) and E-coli (Gram -ve) achieving clear antibacterial inhibition zone of 14.5 and 18.4 mm compared to zero mm inhibition for untreated one respectively. Furthermore, the influence of different nanocoatings on tensile strength properties of coated fabrics was studied and optimized. The treated textiles were also carbonized to prepare nanoporous carbon materials with high surface area (400 m2 g-1) and average pore size=2nm which is suitable for the usage in various environmental applications such as CO2 capture and water treatment applications. تم تصميم وتطوير الطلاءات العضوية المستدامة والمبتكرة للنسيج متعدد الوظائف لدمج التثبيط الفعال للهب ، والحماية من الأشعة فوق البنفسجية ، والتوصيلية الكهربائية والوظائف المضادة للبكتيريا في المنسوجات الفسكوزية. تم تحضير الطلاءات القائمه على المركبات النانوية من فوسفات السليلوز النانوي المشتق من نفايات الملابس القطنية وألواح الجرافين المشتقة من قشرة اليوسفي والألياف النانوية للبولي انيلين والبولي بيرول وتم توضيحها باستخدام أدوات مجهرية وطيفية. وهكذا ، تم تصنيع الطلاءات القائمة على المواد النانوية أولاً بشكل فردي من سلائفها المستدامة ثم استخدامها في تصنيع الطلاء النانوي. تم تطوير مجموعة متنوعة من الطلاءات النانوية من مجموعات مختلفة من النانوفيلر ونسب الكتلة ثم تم تغطيتها على أقمشة فسكوزية. تمت دراسة وتحسين القابلية للاشتعال والحرارة والحماية من الأشعة فوق البنفسجية والتوصيل الكهربائي والخصائص المضادة للبكتيريا للأنسجة المعالجة. تم تحسين خصائص تثبيط اللهب للأنسجة النسيجية المطورة بشكل ملحوظ مع تحقيق معدل احتراق صفري مقارنة بـ 193 مم / دقيقة للأقمشة غير المطلية. تُعزى هذه السلامة المتميزة من الحرائق إلى تأثير تثبيط اللهب التآزري لطبقة الطلاء المبنيه على بلورات السليلوز وألواح الجرافين والبولي انيلين الذي يوفر حاجز حماية من الفحم. تم توضيح عمل تثبيط اللهب بشكل أكبر باستخدام SEM و Raman Spectroscopy لطبقه الفحم المطوره علاوة على ذلك ، توفر الأقمشة المطلية خصائص حماية ممتازة من الأشعة فوق البنفسجية تحقق قيمة UPF تبلغ 90 مقارنة بـ 2.7 للأقمشة غير المطلية. بالإضافة إلى ذلك ، تم دمج ميزة التوصيل الكهربائي الجديدة في الأقمشة المطورة مما أدى إلى تقليل المقاومة الكهربائية بمقدار 10000 مرة مما يمنح الأقمشة الموصلة عامل تبديد مناسب. ومن المثير للاهتمام ، أن طلاء النانو المصنوع يدمج خصائص مضادة للبكتيريا فائقة ضد سلالات بكتيرية مختلفة Staphylococcus aureus (Gram + Ve) و E-coli (Gram -Ve) مما يحقق منطقة تثبيط مضاد للبكتيريا واضحة 14.5 و 18.4 مم مقارنة مع صفر مم تثبيط للعينات الغير معالجة على التوالي. علاوة على ذلك ، تمت دراسة وتحسين تأثير الطلاءات النانوية المختلفة على خصائص مقاومة الشد للأقمشة المطلية. تم تفحيم المنسوجات المعالجة أيضًا لتحضير مواد كربونية نانوية مع مساحة سطح عالية (400 م ٢ جم-۱) ومتوسط حجم المسام = 2 نانومتر وهو مناسب للاستخدام في التطبيقات البيئية المختلفة مثل تطبيقات احتجاز ثاني أكسيد الكربون ومعالجة المياه.
Text in English and abstract in Arabic & English.
organic chemistry
Cellulose nanocrystals Textile fabrics Conducting polymers Flame retardancy antibacterial property Tensile strength UV protection
547