CC BY
38
5. Власова Е.В. Исследования свойств межоперационных покрытий /Власова Е.В., Карасик Т.Л., Никифорова Н.А. // Теория и практика металлургического производства.- 2007.- № 2.- С.53-57.
6. Власова Е.В. Исследование покрытий, полученных из водных растворов фосфатов./Власова Е.В., Карасик Т.Л., //Металлургическая и горнорудная промышленность.- 2010.- № 5.- С.89-91.
7. Шахпазов Х. С. Производство метизов /Шахпазов Х.С., Ориничев В.И. - М.: Металлургия, 1977. - 392 с.
8. Пат. 35572 Україна, МПК С23F11/06 Склад для нанесення захисного покриття на металеву поверхню. Карасик Т.Л., Власое ва О.В. - NU200805382 Заявл. 24.04.2008; Опубл. 25.09.2008, Бюл. 18 - 4 с.
-----------------□ □-------------------
У статті наведені результати досліджень методом ІЧ-спектроскопії гідрофобізуючих фторорганічних
препаратів, які використовуються для надання кислотозахисних властивостей текстильним матеріалам
Ключові слова: ІЧ-спектроскопія, фторорганічні препарати, кислотоза-хисна обробка
□-----------------------------□
В статье приведены результаты исследований методом ИК-спектроскопии гидрофобизирую-щих фторорганических препаратов, используемых для придания кислотозащитных свойств текстильным материалам
Ключевыеслова:ИК-спектроскопия, фторорганические препараты, кислотозащитная отделка
□-----------------------------□
The results of researches by a method of IR-spectroscopy of fluoro-organic finishing preparations, which are processed for giving the acid proof properties to the textile materials, are presented in the article
Key words: IR- spectroscopy, fluoro-organic preparations, acid proof finishing -----------------□ □-------------------
УДК 677.862.52 : 677.016.67
ИЗУЧЕНИЕ ИК-СПЕКТРОВ ФТОРОРГАНИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ КИСЛОТОЗАЩИТНОЙ
ОТДЕЛКИ
Д.Г. Сарибекова
Доктор технических наук, доцент Профессор кафедры химической технологии и дизайна
волокнистых материалов Херсонский национальный технический университет Бериславское шоссе, 24, г. Херсон, 73008 Контактный тел.: 0505893242 Е-mail:[email protected]
Г.А. Скрипко
Кандидат технических наук, ведущий эксперт отдела специальных видов исследования НИЭКЦ при УМВД Украины
в Николаевской области. Научно-исследовательский экспертно-криминалистический центр при УМВД Украины в Николаевской области.
ул. Акима 2а, г. Николаев, 54003 Контактный тел.: +38-050-3916194 Е-mail: [email protected]
Свойства веществ и характер взаимодействия с другими соединениями, как известно, во многом зависят от их химического строения.
Фторорганические препараты (ФОП) имеют общее строение С^2п+1 - X, где Х - активные группы, в качестве которых могут быть остатки линейной (б) или циклической мочевины (в), а также акриловой кислоты (а) (Рис. 1) [1].
Это препараты для придания гидро- и олеофоб-ности текстильным материалам. Фторсодержащие полимеры, используемые для отделки текстильных изделий, состоят из полимерных структур на основе полиакрилатов, полиуретанов и др., содержащих в бо-
ковых цепях макромолекул перфторированные группы. Большое влияние на свойства готового продукта оказывают длина и форма основной цепи макромолекулы, а также характер концевых групп фторсодержащих боковых цепей.
Основными производителями фторорганических препаратов является ряд известных иностранных фирм «Ciba» (Oleophobol), «Rotta» (Dipolit), «Color-tech» (Repellent), «Крата» (Кратан ВГО).
Расширение возможностей современной ИК-спектроскопии связано с появлением ИК-комплекса AVATAR 360 - CONTINUUM, в комплект которого входят микроскоп, ИК-Фурье спектрометр, компьютер
уз
с программой математического преобразования ин-терферограмм, полученных на Фурье-спектрометре. Комплекс дает возможность проводить исследования с большой точностью и скоростью сканирования. Использование поляризованного ИК-излучения расширяет возможности ИК-спектроскопии. Применение приставки нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО), имеющейся в комплекте, позволяет проводить съемку ИК-спектров с поверхности пленок и исключить этап подготовки препаратов [2,3].
О
е„г2п+1 СН2ОС------СН----СИ;
а)
О
СН2ОН
/
С^^^ОС--------------^
^СН2ОН
б)
Рис. 1. Схематическое строение фторорганических препаратов: а) — остатки акриловой кислоты; б) — остатки линейной мочевины; в) — остатки циклической мочевины.
CnF2n+1 CnF2n+1
HOH2C-N N CH2OH
V
O
в)
Цель исследования
В связи с тем, что все применяемые для кислотозащитной отделки фторорганические препараты выпускаются зарубежными фирмами и их состав и химическое строение являются «коммерческой тайной», целью данной работы являлось получение и расшифровка ИК-спектров фторорганических препаратов, используемых для придания тканям кислотозащитных свойств. Это позволит установить наличие в молекулярной формуле характеристических групп, определяющих их химическую активность и характер взаимодействия с целлюлозой текстильного материала.
Объекты и методы исследований
Исследование проводилось на ИК спектрометрическом комплексе AVATAR 360 - CONTINUUM.
Для анализа были взяты фторсодержащие отделочные препараты: Олеофобол SL, Олеофобол С (фирма «Ciba», Швейцария) и Диполит 450 и 481 (фирма «Rotta», Германия).
Результаты исследований и их обсуждение
Для получения ИК-спектров отделочных препаратов микропробу раскатывали на слайде до тонкой пленки толщиною 3-5 мкм. Спектры препаратов представлены на рис. 2-3.
Анализ последних исследований и публикаций
Особенности в строении и физико-химических свойствах фторор-ганических препаратов позволяют их использовать для придания тканям комплекса свойств: водо-, масло-, грязеотталкивающих, а также кислотозащитных. Однако изучение кислотозащитных свойств ряда фторорганических пре-паратов[4] показало, что не все ФОП могут придавать целлюлозосодержащим материалам необходимые кислотозащитные свойства.
Накопленные знания в области ИК-спектроскопии и совершенствование методик исследования позволяет решать широкий ряд научно-исследовательских задач и использовать этот метод в расшифровке химического строения исследуемых препаратов. [5 - 7].
2000 1800
Волновое число (см-1)
Рис. 2. ИК-спектры отделочных препаратов: 1 — Диполит 450; 2 — Олеофобол SL.
Интерпретация функциональных групп полос поглощения ИК-спектров препаратов дана в табл. 1.
2
2500
1600
1400
1200
1000
800
3
Волновое число (см-1)
Рис. 3. ИК-спектры отделочных препаратов: 1 — Диполит 481; 2 — Олеофобол С.
Таблица 1
Интенсивность полос поглощения характеристических групп ИК-спектров фторорганических препаратов
Препараты Волновое число полосы спектра, см-1
3475 2920 2850 1740 1460 1375 1340 1200 1150
Внутриплоскост валентные колеб ные ания Внутриплоскостные деформационные колеб ания
ОН СН СН2 С=О СН2 СН ОН *^3, CF2, С^
Интенсивность пропускания, %
Олеофобол SL 7 38 24 7 18 15 18 87 89
Диполит 450 6 61 45 6 30 17 20 97 98
Диполит 481 3 *12/13 8 3 *6/5 7 11 93 96
Примечания: *наблюдается уШирение полосы поглощения и ее расщепление;
**область перекрытия, характерная для колебаний насыщенных и ненасыщенных фтору-глеродных связей - 1350 - 1000 см-1.
Исследование спектров поглощения отделочных препаратов Олеофобол SL, Диполит 450, Диполит 481 способом наложения (табл. 1) позволило установить, что максимумы полос поглощения в сравниваемых кривых лежат в одной области волновых чисел. Анализ полос поглощения при 2920 см-1, 2850 см-1 и 1460 см-1 в ИК-спектре препарата Диполит 450 показал, что их интенсивность выше, чем в спектрах препаратов Олеофобол SL и Диполит 481. Это позволяет предположить, что Диполит 450 содержит в своем строении большее количество СН и СН2 групп, связанных с гидроксильными группами. Диполит 481 отличается от исследуемых препаратов наличием в молекулярном строении большего числа CF (CF2) групп, а смещение полос поглощения в его ИК-спектре можно объяснить присутствием примесей.
ИК-спектр препарата марки Олеофобол С существенно отличается от выше рассмотренных спектров препаратов Олеофобол SL, Диполит 450, Диполит 481, на что указывают следующие полученные данные:
- отличие в интенсивности полос поглощения при 2920 и 2850 см-1 (68 и 45% соответственно), 1375см-1 (13%), 1150 см-1 (56%);
- смещение полос поглощения 3475 см-1 и 1740 см-1 в сторону меньших волновых чисел 3310 см-1 и 1700 см-1 и увеличение интенсивности последней до 70%, а так же смещение полосы поглощения 1200 см-1 в сторону больших волновых чисел - до 1240 см-1;
- наличие ряда дополнительных полос поглощения: 1600 см-1, 1540 см-1 (интенсивностью 65%), 1475 см-1, 1450 см-1, 1075 см-1.
Согласно корреляционных диаграмм Колтопома
Н.Б. [7] область поглощения в пределах 1600 см-1 - 1540 см-1 является характеристической для аминогруппы первичных, вторичных и третичных аминов, полосу поглощения при 1450 см-1 можно интерпретировать с СН2 группой.
Наличие в препарате Оле-обофол С дополнительных полос поглощения, а следовательно, и функциональных групп позволяет предположить, что он имеет более сложное, чем Олеофобол SL, Диполит 450, Диполит 481 химическое строение или наличие иных компонентов.
Таким образом, при сравнительном анализе ИК-спектров исследуемых фторорганических препаратов установлено, что Олеофобол SL, Диполит 450, Ди-полит 481 имеют схожее строение, что предполагает идентичность характера их воздействия на структуру волокон хлопка. Присутствие в химическом строении препарата Диполит 450 большего количества активных групп СН и СН2, которые могут связываться с гидроксильными группами целлюлозы, на наш взгляд, свидетельствует о его способности к более прочному взаимодействию с волокнами по сравнению с препаратами Олеофобол SL и Диполит 481.
Наличие в ИК-спектре препарата Олеофобол С полос поглощения, не характерных для вышеуказанных фторорганических препаратов (Олеофобол SL и Диполит 481), позволяет предположить о присутствии в его химическом строении дополнительных функциональных групп, влияние которых может отразиться на характере взаимодействия препарата с целлюлозой волокна.
Выводы
Проведенные исследования показали, что фторор-ганические препараты имеют различное строение, что позволяет предположить о различном характере и степени взаимодействия с целлюлозным волокном при кислотозащитной отделке текстильного материала. Изучение характера взаимодействия отделочных препаратов с макромолекулой целлюлозы с применением
современного аппаратного метода - инфракрасной спектроскопии позволит определить условия придания кислотозащитных свойств целлюлозосодержащим текстильным материалам некоторыми гидрофо-бизирующими препаратами. Поэтому на следующем этапе работы будут проведены исследования механизма взаимодействия фторсодержащих отделочных препаратов с макромолекулой целлюлозы.
Литература
1. Кричевский, Г. Е. Химическая технология текстильных материалов [Текст]: учеб. для ВУЗов в 3-х т. / Г.Е. Кричевский. - М.,
2001. - Т. 3. - 298 с.
2. Инфракрасная спектроскопия полимеров [Текст]: монография / И. Дехант, Р. Данц, В. Киммер, Р. Шмольке. - М: Химия,
1976. - 472 с.
3. Гордон, А. Спутник химика [Текст] / А. Гордон, Р. Форд. - М: Мир, 1976. - 271 с.
4. Сарибекова Д.Г. Исследование влияния природы отделочных препаратов на кислотостойкие свойства хлопчатобумажной и
хлопколавсановой ткани [Текст] // Вісник Хмельницького національного університету. - 2005. - №6. - С. 240-243.
5. Никитин, В.И. Влияние меж- и внутримолекулярной упорядоченности на ИК-спектры поглощения полимеров [Текст] / В.И.
Никитин, Б.З Волчек // Успехи химии. - М, 1968, №11. - С. 504-534.
6. Исследование взаимодействия акриламида с целлюлозой [Текст] / Д.К Широкова, К.И. Зверевская, Б.Н. Мельников, П.Б.
Морыганов // Изв. ВУЗзов. Технология текстильной промышленности. - 1969. - №3 - С. 85-87.
7. Идентификация органических соединений [Текст] / Р. Шрайнер, Р. Фиозов, Д. Кертин, Г. Мори. - М: Мир, 1983. - 704 с.
