CC BY
25
управления туннельной печью и оператора перегрузочного комплекса составляет менее 0,01 мг/м3.
3. Анализ пыли, отобранной с поверхности СДУ, показал, что содержание в ней ВаСО3 составляет 0,07- 3. 0,11% от общей массы пыли. Это в 5-10 раз меньше, чем
его содержание в шихте, используемой при производстве керамического кирпича на ОАО «Керамик». 4.
4. На основании результатов исследований разработаны рекомендации по снижению выбросов твёрдых взвешенных частиц в воздухе рабочей зоны смеситель- 5 но-дозирующей установки, предназначенной для приготовления и внесения в шихту суспензии карбоната бария при производстве керамического кирпича на
ОАО «Керамик».
Литература 6.
1. ГОСТ 12.1.005-88. «Предельно-допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны».
Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. ГОСТ 12.1.005 - 88. М.: Изд-во стандартов. - 1988. - 75 с.
Методические указания. Контроль содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны. М.: Минздрав СССР. - 1985. - 17 с.
Сборник методик по определению концентраций загрязняющих веществ в промышленных выбросах. Л., Гидрометеоиздат. - 1987 г. - 270 с.
Перечень временно допущенных для использования и аттестованных методик определения состава и свойств проб объектов окружающей среды, выбросов и стоков загрязняющих веществ в них. Минэкобезопасности, Киев, 1997 г.
Инструкция по охране труда № 132 о мерах безопасности при эксплуатации установки по внесению в шихту суспензии карбоната бария при производстве керамического кирпича. Мариуполь. - 2006. - 6 с.
■а о
Стаття стосуеться проблем завершальног обробки текстиль-них матерiалiв, зокрема, гх ггдро-фобiзацiг кремншоргашчними спо-луками (КОС). З позици можливих MexaHi3Mie фшсацп кремншоргашч-них полiмерiв на волокт запропо-новано шляхи пгдвищення стiйкостi гiдрофобного ефекту на обробле-них тканинах. Розширено уявлення щодо dit солей, як додаютьсяу скла-ди, показано гх вплив на адсорбцю кремншоргашчних препаратiв тек-стильними матерiалами i загальну ефективтсть технологи
■о о
УДК 677.027.625.
ДО МЕХАН1ЗМУ ДМ СОЛЕЙ D-МЕТАЛШ В ПРОЦЕС1 НАДАННЯ ТЕКСТИЛЬНИМ МАТЕР1АЛАМ Г1ДРОФОБНОГО ЕФЕКТУ
КРЕМН1ЙОРГАН1ЧНИМИ
СПОЛУКАМИ
В. В. Назарова
Астрант*
Контактний тел.: 8 (0552) 23-67-89 E-mail: viktrijakulishva@rambler.ru Г. В. Mi щен ко
Доктор техычних наук, професор, завщувач кафедри* *Кафедра фiзичноT i неоргашчно'Т xiMiT Херсонський нацюнальний техшчний уыверситет Бериславське шосе 24, м. Херсон, 73008
Широкий дiапазон хiмiчних властивостей кремншоргашчних препарапв, обумовлений можливштю введення в молекулу силжошв оргашчних радикалiв
та 1х рiзноманiтного розташування, зумовили тдви-щену щкавкть до використання цих речовин в тек-стильнш промисловость Кремншоргашчш препарати
представляють собою хiмiчнi сполуки, молекули яких складаються з атомiв Силiцiуму та зв'язаних з ними оргашчних радикалiв, атомiв i груп iнших елеменпв [1]. Цi препарати широко застосовуються у технологii гiдрофобiзацii текстильних матерiалiв, але на сьогоднi ще не використовуються у повнiй мiрi iх можливостi i технологiя залишаеться витратною з точки зору ii економiчних показникiв. Метою даноi роботи е тд-вищення ефективностi застосування КОС для гщро-фобноi обробки текстильних матерiалiв. Вирiшення поставленоi задачi можливе лише з позицп вивчення мехашзму гiдрофобiзацii тканин кремнiйорганiчними полiмерами та впливу на цей процес домшок солей, яю прийнято називати у данш технологii каталiза-торами, хоча ця назва дуже умовна. Тому розглянемо перш за все цей мехашзм.
Корисш техшчш властивостi, як мають полюрга-носилоксановi речовини, обумовлеш насамперед хь мiчною будовою останшх. Серед особливiстей в будовi оргашчних кремншвмктких полiмерiв потрiбно по-перше видiлити характерну будову самого атому Си-лiцiуму. За рахунок достатньо великого ковалентного радiусу (1,17 «Eqn001.eps») атому Силiцiуму, замш-ники, розташоваш у цього атому, знаходяться на бшь-шiй вiдстанi один ввд одного, що забезпечуе легкiсть атакування цих сполук хiмiчними реагентами ^ звiдси, легкiсть протiкання деяких хiмiчних реакцiй [2].
По-друге, бiльший об'ем атому Силвдуму дозво-ляе отримати сполуки з об'емними i б^ьш громiздкими замiсниками, : що е важливим вже безпосередньо для гiдрофобноi обробки, так як на-явшсть гiдрофобного вуглеводневого радикалу забезпечуе певний гщрофобний ефект на текстильному ма-терiалi. Крiм того, за рахунок такого об'ему електронна оболонка Силвдуму легше пiдлягае поляризацii. Така здатшсть до поляризацii пояснюе високу реакцшну здатнiсть полiалкiлсилоксанiв.
Третьою важливою особливiстю атому Силвду-му е наявшсть вакантноi d-орбiталi на зовшшньому енергетичному рiвнi, що надае можливкть атому Си-лiцiуму проявляти валентшсть чотири, п'ять та шiсть. Утворення в ходi хiмiчноi реакцii промiжних сполук з валентнiстю Силiцiуму п'ять та шкть дозволяе по-яснити мехашзм багатьох реакцш, а саме гiдролiзу, етерифiкацii i iн.
Вщносно низьке значення електронегативностi атому Силвдуму (1,9; у атому Гiдрогену - 2,1) зумов-люе наявнiсть частково негативного заряду на атомi Пдрогену, якщо вiн пов'язаний з атомом Силвдуму:
8+ 8" S¡— н
Саме ця особливiсть пояснюе можлившть вщще-плення атому Пдрогену у виглядi гiдрид-йону (Н-) [2].
Велика ступшь йонностi зв'язку Силщум - Оксиген (30-50%) [3], який е найб^ьш характерним для оргашчних полiмерiв кремнiю, також зумовлюе легюсть проть кання реакцii гiдролiзу кремнiйорганiчних сполук.
Потрiбно вiдмiтити досить велику рухливкть зв'язаних з атомом Силвдуму органiчних радикалiв за рахунок його великого об'ему та гнучюсть полiмер-ного ланцюгу в щлому. Розташування в кутах те-траедричноi молекули кремнiйорганiчних полiмерiв
оргашчних радикалiв також забезпечуе можливiсть деформацп молекули та надае ш гнучкост
Перелiченi особливостi будови атому Силвдуму та зумовленi нею властивостi кремншоргашчних полiме-рiв i пояснюють корисш техшчш властивосп останнiх.
В данш робоп дослiджували процес гiдрофобiзацii текстильних матерiалiв полiметилгiдросилоксаном зi вмiстом активного Пдрогену 15,-1,8 %. Препарат вико-ристовували у виглядi 50 % емульсп.
Гiдрофобнi властивостi текстильного матерiалу, обробленого КОС, пояснюються насамперед певною орiентацiею молекул полiмеру. Дослiдження полши-локсанових плiвок довели, що молекули полiмерiв розташовуються так, що Оксиген силоксановоi групи напрямлений до поверхш текстильного матерiалу, а вуглеводневi радикали - в протилежному напрямку [4]. Цим i пояснюеться високий крайовий кут змочу-вання такоi поверхш водою.
Багатьма дослщженнями пiдтверджено, що утворення гвдроФо6но' поверхнi вщбуваеться за рахунок взаемодii силiконiв з функщональними групами волокна [5]. Дослщники показали, що основною реакщ-ею, яка призводить до утворення водовщштовхуючих плiвок iз полiалкiлгiдросилоксанiв, е '¿х взаемодiя з гiдроксогрупами поверхш (1.1), а не окиснення зв'язюв Si-H киснем повiтря i наступне зшивання утворених силанольних груп, як вважали рашше [5] (1.2): (1.1.)
Sl—Н + Н—О—Цел.
—О—Цел. +Н2
—Н + 1/202 —► —ОН —ОН
+ -► +Н2О
(1.2.)
Можливий мехашзм утворення пдроФо6но' силок-сановоi плiвки можна пояснити i тим, що зв'язок Si-H при певних умовах дуже легко гiдролiзуеться, утворю-ючи силаноли (1.3) [2]:
Н3С—81—Н +Н20
Н3С—81—ОН + Н2
(1.3.)
Характерною особливштю силанолiв е пiдвищена схильшсть до '¿х мiжмолекулярноi ангiдроконденсацii за наступною схемою (см.1.4) [2]:
Такою поперечною зшивкою атомiв Силiцiума в су-цiльну полiсилоксанову плiвку, зв'язану з поверхнею хiмiчними зв'язками в багатьох точках, i пояснюеться стшюсть гiдрофобних покрить на основi кремншоргашчних сполук.
На ввдмшу вщ них покриття, отриманi на основi «одноточкового» зв'язку таких гiдрофобiзаторiв, як три-метилхлорсiлан, ВЖК та '¿х солi, велановi та iншi препа-
рати, молекули яких на водов1дштовхуюч1и поверхш не пов'язаш м1ж собою, значно менш стаб1льш.
Н3С—Si—ОН + Н3С—Si—он
(1.4.)
При введенш солеИ метал1в спостер1гаеться до-даткова фжсащя пол1меру на волокш за рахунок атому металу 1 утворення додаткового координацшного м1стка шляхом зв'язку з кремншпол1мером (1.5).
Целл" Целл"
-о'
о
,Ме;Г _
\
о—
о
о
СНз
(1.5.)
Отже, поширеш в л1тератур1 уявлення про ката-лиичну роль солеИ метал1в в процес1 пдрофоб1зацп КОС не ввдповщають дшсность Осюльки процес пдро-фоб1зацп текстильних матер1ал1в з позицп коло'!дно1 х1мп - це утворення адсорбцшного комплексу м1ж тканиною та пол1мером-пдрофоб1затором, треба роз-глянути вплив солеИ на утворення цього комплексу. В данш робот1 дослщжували процес адсорбцп крем-ншоргашчних пол1мер1в текстильними матер1алами у присутност солеИ метал1в. Дослщження проводилися на плащових тканинах Черкаського шовкового ком-бшату, арт. 2701, 3055 1 3112. Пор1внювалася ефектив-шсть дИ таких солеИ, як ацетати та штрати цинку, мщ1, свинцю, штрати амошю та алюм1шю, хлориди магшю 1 натр1ю, перекисних сполук - перекису водню та перок-сиду амошю, деяких оргашчних кислот та комбшацш перел1чених сполук м1ж собою при р1знш температур1 И час1 термообробки. Обробку зразюв здшснювали на лабораторнш двовальнш плюсовщ при в1джим1 70%. Час просочення 2-10с. Просочену тканину висушували при температур! 80 1 120оС 1 тддавали термообробщ. Пдрофобш властивосп тканини визначали за показни-ками водопоглинання И водоввдштовхування. Сорбщю пол1меру визначали ваговим методом 1 ощнювали у в1д-сотках по ввдношенню до маси сухо! тканини.
Вивчення процесу адсорбцп пол1меру в присутно-ст1 неоргашчних та оргашчних солеИ метал1в, а також деяких оргашчних кислот дозволило зробити висно-вок, що додавання солеИ метал1в при г1дрофоб1зацп текстильних матер1ал1в пол1метилг1дросилоксаном зб1льшуе сорбщю пол1меру, тим самим дозволяючи знизити Иого концентращю в просочувальнш ванш.
У ход1 роботи була встановлена низька ефектившсть дп NH4NOз, А1^0з)з, Mga2, Naa, (NH4)2S2O8, Н202, A1(NOз)з+NH4NOз для пдрофоб1зацп тканин при об-робщ силжонами, а також виявлеш так недолжи при
застосуванн1 солеИ м1д1, як недостатня розчинн1сть при юмнатнш температур1 И змша вщтшку оброблено!
тканини.
Шляхом побу-дови кшетичних
Н3С Si О-Si-СН3 + Н2О кривих сорбцп по-
л1меру волокном встановлено, що ви-користання сполук метал1в дозволяе тдвищити сорбщю пол1метилпдро-силоксану маИже в два рази, прискорюючи швидюсть сорбцп на початкових етапах обробки, тим самим знижуючи час перебування текстильного матер1алу в плюсовщ. Отримаш даш дозволили знизити концентращю пол1меру в робочому розчиш до з0 г/л (за типовими технолопчними режимами обробки концен-тращя г1дрофоб1затора становить 50-100 г/л) [6].
Ще одшею особлив1стю кремншоргашчних пол1-мер1в е 1х властив1сть в моношарах згортатися в страл1 та знов розгортатися [7]. Можлив1сть утворювати ст-ралепод1бш та обернеш ним розгорнут структури також пояснюеться великим розм1ром атому Сил1щуму, за рахунок чого значно полегшуеться свобода обертань ланцюпв та груп-зам1сник1в.
Виходячи з наведених даних, в пдрофоб1зуючиИ склад нами було введено оргашчну штрогенвм1сну ре-човину, яка дозволила додатково зб1льшити сорбцш-ну емшсть пол1меру волокна, забезпечити необхвдну ор1ентащю макромолекул силжону та Иого додаткову фжсащю на волокш. На нашу думку, дана речовина викликае також змшу конформацп ланцюпв пол1меру з1 стралепод1бно1 на лшшну, яка ввдбуваеться тд час сорбцп 1 фжсацп пол1меру на текстильному матер1ал1, що забезпечуе наИб1льшиИ гщрофобниИ ефект. Вис-новок щодо змши конформацп ланцюпв пол1мер1в додатково тдтверджуеться змшою товщини утворено! пл1вки на матер1ал1 та п1двищеною стшюстю обробле-них зразк1в до стирання.
Таким чином, введення штрогенвм1сно1 речовини одночасно з с1ллю металу при г1дрофоб1зацп текстильних матер1ал1в емульаею пол1метилг1дросилок-сану дозволяе:
1) знизити концентращю пол1меру в робочому роз-чин! до з0 г/л;
2) виключити з технолог1чного режиму стад1ю тер-мообробки;
3) отримати ст1ИкиИ до багаторазового прання пдрофобниИ ефект з високими показниками водовщ-штовхування та водопоглинання.
Л1тература
1. Семак Б.Д. ИзносостоИкость тканеИ с отделкоИ силиконами. - М.: Легкая индустрия, 1977. - 192с.
2. Орлов Н.Ф., Андросова М.В., ВведенскиИ Н.В. Крем-ниИорганические соединения в текстильноИ и легкоИ промышленности. - М.: Легкая индустрия, 1966. - 2з9с.
3. Вельтцин В., Хаушильд Г. О силиконах и их применении в отделке текстильных изделиИ. - М.: Легкая промышленность, 1958. - 91с.
4. Адрианов К.А. КремниИорганические соединения. - М.: Легкая промышленность, 1955. - 52зс.
5.
6.
7.
Пащенко А.А., Воронков М.Г. Кремнийорганические защитные покрытия. - К.: «Техшка», 1969. - 252с. Применение силиконов в текстильной промышленности. - М., ЦНИИТЭИлегпром, 1968. - 117с. Водоотталкивающая и водоупорная отделка тканей из химических волокон. - М., ЦНИИТЭИлегпром, 1984.
- 44с.
УДК 677.027.625.
Стаття присвячена пробле-Mi стiйкостi гiдрофобiзуючого покриття до di'i ф1зико-х1м1чних та мехатчних факторiв. В стат-mi розглянуто фактори, як вплива-ють на стштсть обробки до пран-ня в мильно-содовому розчиш та розчиш СМЗ i запропоновано новий склад для гидрофобпзацп текстиль-них маmерiалiв, який забезпечуе високу стштсть обробки до прання при зменшених у 2-4 рази витратах полiмеру-гiдрофобiзаmору
П1ДВИЩЕННЯ СТ1ЙКОСТ1 ПДРОФОБНОТ ОБРОБКИ ТКАНИН КРЕМН1ЙОРГАН1ЧНИМИ
СПОЛУКАМИ
В.В. Назарова
Астрант*
Контактний тел.: 8(0552)23-67-89. E-mail: viktrijakulishva@rambler.ru
Г. В. Mi щен ко
Доктор техычних наук, професор, завщувач кафедри* Контактний тел.: (0552) 32-69-71, 32-69-70 E-mail: fizhim@kstu.edu.ua *Кафедра фiзичноT i неоргашчно'Т xiMiT Херсонський нацюнальний техшчний уыверситет Бериславське шосе 24, м. Херсон, 73008
Важливе значення в проце« використання тек-стильних виробiв будь-якого призначення мае стш-юсть отриманого на стадп заключного опорядження ефекту до дп фiзико-хiмiчних та мехашчних факторiв. Суттевим показником експлуатацшних властивостей текстильних матерiалiв з гщрофобною обробкою е стiйкiсть оброблених виробiв до прання та хiмiчного чищення, тому актуальним залишаеться питання про створення композицш, якi дозволять отримати стш-кий до прання та хiмiчноi чистки гiдрофобний ефект.
Метою даноi роботи було розроблення нового складу для гiдрофобiзацii текстильних матерiалiв на основi кремнiйорганiчних сполук (КОС), який вiдрiз-няеться низькою робочою концентрацiею полiмеру-гiдрофобiзатору.
Лабораторш та виробничi випробування показали, що, всупереч лiтературним даним, стiйкий пдрофоб-ний ефект при використаннi вичизняних силжоно-вих препаратiв спостерiгаеться лише тсля тепловоi обробки текстильного матерiалу при температурах 160оС-170оС впродовж 3-5 хвилин, що в умовах жор-
сткоi конкуренцii на ринку текстильноi продукцii е несприятливим для тдприемства. Таким чином, задача дослщжень базувалася також на рiшеннi проблеми енергозбереження при забезпеченш необхiдного ефекту водовщштовхування.
Аналiз лiтературних джерел показав також, що iснуючi даш щодо стiйкостi оброблених силiконами тканин до прання досить неоднозначш [1-3]. Це можна пояснити сукупшстю причин: неоднаковими умовами прання (температури, сили мехашчного впливу, часу обробки, використання рiзних миючих засобiв); на-явшстю великоi кiлькостi рецептур для гiдрофобiзацii тканин на основi силiконiв та технолопчних режимiв '¿х використання; рiзноманiтнiстю субстратiв, якi тд-лягають обробщ, а також ступенем пiдготовки цих субстрапв; i, накiнець, iснуванням деюлькох пiдходiв до оцiнки якостi гщрофобного ефекту.
Дослiдження проводилися на асортименп тканин Черкаського шовкового комбiнату, арт. 2701, 3055, 3112 та 3025, техшчш характеристики яких наведен у таблищ 1.
