CC BY
34
УДК 678.6:675.024
И. И. Латфуллин, А. В. Островская, И. Ш. Абдуллин, И. Р. Фахрутдинов, Л. А. Зенитова
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ АМИНОСМОЛЫ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ИЗОПРОПИЛОВЫМ СПИРТОМ НА ГИГИЕНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОРТОПЕДИЧЕСКОЙ КОЖИ ИЗ ОВЧИНЫ
Ключевые слова: ортопедическая кожа, физико-механические показатели, газопроницаемость, паропроницаемость.
Исследовано влияние карбамидоформальдегидной смолы, модифицированной изопропиловым спиртом на физико-механические и гигиенические свойства ортопедической кожи из овчины.
Keywords: orthopedic leather,strength properties,gas permeability, water vapor permeability.
Studied the influence of urea-formeldehyde resin modified by propanol-2 on strength properties and hygiene properties of orthopedic leather of sheepskin.
Введение
Как было установлено ранее [1] обработка кож хромового дубления из овчины аминосмолами, модифицированными изопропиловым спиртом приводят к повышению термостойкости, а также к умеренной гидрофобизации полуфабриката.
Также в работе [2] показано влияние фторсодержащих аминосмол на гидрофильно-гидрофобные свойства кожевенного полуфабриката из овчины.
Целью данной работы является исследование влияния модифицированной изопропиловым спиртом аминосмолы на гигиенические свойства кож хромового дубления из шкур овчины.
Экспериментальная часть
В качестве наполняющего агента в данной работе была выбрана карбамидоформальдегидная смола, модифицированная изопропиловым спиртом. Синтез ее осуществлялся по известной методике [3].
Избыток растворителя так же, как и в работе [2] проводили при помощи ротационного испарителя IKA RV 10 basic. Отгонку избытка растворителя вели до значения сухого остатка 1923 %. При этом выход смолы составлял 91-95 %.
На основе синтезированных смол были приготовлены рабочие растворы с концентрациями 1,8-2,2 %. В качестве растворителя использовали смесь диметилсульфоксида (ДМСО) с водой в соотношении 30:70. Применение в работе ДМСО в качестве растворителя обусловлено его преимуществами по сравнению с аналогичными растворителями применяемыми ранее [4], например, диметилформамидом.
ДМСО, известный также под названием димексид, является апротонным биполярным растворителем, обладающим прекрасными пенетрирующими свойствами. Помимо этого ПДК ДМСО составляет 20 мг/м3, что позволяет отнести его к веществам 4 класса опасности, т. е. малоопасным веществам. ПДК диметилформамида
равна 10 мг/м3 (2 класс опасности - высокоопасные вещества).
Результаты исследований и их обсуждение
Благодаря известной способности модифицированных аминосмол к избирательному наполнению кожевенного полуфабриката, интересным представлялось изучение физико-механических характеристик ортопедической кожи хромового дубления из шкур овчины по топографическим участкам.
Результаты физико-механических
испытаний наполненных образцов растворами модифицированной изопропиловым спиртом карбамидоформальдегидной смолы с концентрацией 1,8 % приведены в таблице 1.
Как видно из приведенных данных предел прочности полы при растяжении в случае нешлифованных кож увеличивается в 2,7 раза (3,39 МПа - контрольный образец, 9,26 МПа -опытный образец). Предел прочности хребтовой части увеличивается в 1,4 раза. В случае шлифованных кож наблюдается аналогичная тенденция: предел прочности при растяжении в поле увеличивается с 4,29 МПа до 8,23 МПа (возрастает в 1,9 раза), в случае хребтовой части с 4,38 МПа до 5,17 МПа (возрастает в 1,2 раза). Относительное удлинение при разрыве для нешлифованных образцов увеличивается незначительно -с 66 % до 72 % в поле и с 48 % до 49 % в хребтовой части. Относительное удлинение шлифованных кож при разрыве возрастает в поле с 80 % до 93 %, а в хребтовой части с 64 % до 69 %, что является адекватным результатом.
Для исследования пористости и газопроницаемости наполненных образцов впервые в работе применен метод газожидкостной порометрии с помощью прибора РОЯОШХ™ 100 (Германия). В порометрах серии РОЯОЬиХ применяется метод сканирующего давления. В ходе измерения единственный клапан открыт постоянно, поэтому давление и средний расход газа измеряются непрерывно. Данный метод является быстрым и
позволяет получать результаты с воспроизводимостью.
хорошей
Таблица 1 - Физико-механические показатели наполненной ортопедической кожи
Кожевенный полуфабрикат Топографический участок Предел прочности при растяжении, МПа Относительное удлинение при разрыве, %
конт. опыт. конт. опыт.
Овчина ортопедическая хромового дубления нешлифованная Пола 3,39 9,26 66 72
Хребтовая часть 2,54 3,45 48 49
Овчина ортопедическая хромового дубления шлифованная Пола 4,29 8,23 80 93
Хребтовая часть 4,38 5,17 64 69
POROLUX 100 измеряет точку пузырька, размер наибольшей поры, размер пор при усредненном потоке, размер наименьшей поры, среднее распределение пор по размерам и газовую проницаемость.
По дифференциальным кривым
контрольного и опытного образцов хребтовой части (рисунок 1) видно, что в случае контрольного образца через поры, размером 0,54-0,90 мкм проходит 20-24 % газового потока. В случае наполненного образца ярко выделяется пик с размерами пор в области 0,55-0,75 мкм. При этом процент потока газа прошедшего через поры такого размера возрастает до 35 %. Из приведенного рисунка видно, что в результате наполнения преобразуются только поры, размеры которых не превышает 1 мкм.
ЛН?Н1 ьш о-:
/
7 V [ ^
г; "V" И гсропь ный образа
у/
—//— м
м о!: и,5 о 7 8 а 9 9 1,1 1,2 1 5 14 1 5 1Л 1 7 М 19 !
Рис. 1 - Корректирующие дифференциальные кривые контрольного и наполненного образца хребтовой части ортопедической кожи
Таким образом, можно сделать вывод, что в результате наполнения ортопедической кожи хромового дубления из шкур овчин размеры пор в хребтовой части усредняются. После наполнения слипшиеся пучки волокон дермы разделяются, расстояние между ними становится примерно одинаковым, что подтверждается КЛСМ-изображениями:
в) г)
Рис.2 - КЛСМ изображения ортопедической кожи хромового дубления из овчины, Х1000:
а) контрольный образец хребтовой части;
б) опытный образец хребтовой части;
в) контрольный образец полы;
г) опытный образец полы
В случае полы корректирующие дифференциальные кривые имеют несколько другой вид (рис. 3).
.контрольный образец
V
■наполненный образец'
5,в . ],! !,.<■ 1.6 5
Рис. 3 - Корректирующие дифференциальные кривые контрольного и наполненного образца полы ортопедической кожи
Так, размеры пор наполненного образца уменьшаются по сравнению с контрольным (0,63 мкм), и процент газового потока, прошедшего через них снижается.
Вышеприведенные графики и КЛСМ-изображения позволяют сделать вывод о способности синтезированной смолы избирательно наполнять исследуемые образцы кожи. Структура дермы под действием смолы стремится приобрести однородность по площади, сохраняя при этом гигиенические показатели. Так, хорошо сформированная, плотная структура хребтовой части дермы несколько разделяется и при этом не снижаются температура сваривания и физико-механические показатели, в то время как рыхлая и слабая пола упрочняется и в какой-то мере приближается по структуре и характеру распределения волокон в объеме топографического участка к хребтовой части.
Таблица 2 - Паропроницаемость ортопедической кожи из овчины
Паропроницаемость, мг/см2-ч
Кожевенный полуфабрикат Ч 3 1 i 0 Ü? 1 1 ET F 1 Г! ист 1 * !
t ^ ю о ^ ° J
Ко хре О хре
Овчина
ортопедическая хромового дубления, нешлифованная 2,00 2,35 2,10 2,45
Овчина
ортопедическая хромового дубления, шлифованная 1,80 1,93 1,80 2,02
шлифованных кож превосходит показатели контрольных.
Таким образом, модифицированная изопропиловым спиртом
карбамидоформальдегидная смола позволяет не только повысить термостойкость и гидрофобность [1] обрабатываемого полуфабриката, но и повысить физико-механические показатели, выровнять в какой-то степени свойства топографических участков, повысив при этом паропроницаемость.
Литература
И.И. Латфуллин, Л. А. Зенитова,
1. А.В. Островская, И.Ш. Абдуллин, А.Р. Латипова, Н.С. Гаврилова, Вестник Казанского технологического университета, 16, 22, 175-177 (2013).
2. А.В. Островская, И.Ш. Абдуллин, И.И. Латфуллин, И.Р. Якупов, Л.А. Зенитова, Вестник Казанского технологического университета, 17, 12, 54-57 (2014).
3. А.В. Островская, И.И. Латфуллин, А.В. Чернова, А.Р. Сафиуллина, Кожевенно-обувная
Экспериментальные исследования также промышленность, 1, 48-50 (2012).
показывают, что в результате наполнения 4. А.В. Островская, А.В. Чернова, И.И. Латфуллин,
аминосмолой, модифицированной изопропиловым Вестник Казанского технологического утжр^жта
спиртом, паропроницаемость опытных образцов как 14, 6, 48-50 (2011).
в случае нешлифованных, так и в случае
© И. И. Латфуллин - ассистент, аспирант каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ; А. В. Островская - к.х.н., доцент каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, [email protected]; И. Ш. Абдуллин - д.т.н., проф., зав.каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ; И. Р. Фахрутдинов - бакалавр каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ; Л. А. Зенитова - д.т.н., проф. каф. технологии синтетического каучука КНИТУ.
© I. I. Latfullin - graduate student, department of plasma-chemical and nanotechnology of macromolecular materials, KNRTU; A. V. Ostrovskaya - Ph.D. of chemical science, associate professor, department of plasma-chemical and nanotechnology of macromolecular materials, KNRTU, [email protected]; I. Sh. Abdullin - Doctor of Technical Science, Full Professor, head of department of plasma-chemical and nanotechnology of macromolecular materials, KNRTU; I.R. Fakhrutdinov - bachelor, department of plasma-chemical and nanotechnology of macromolecular materials, KNRTU; L.A. Zenitova - Doctor of Technical Science, Full Professor of department of technology of synthetic rubber, KNRTU.
