CC BY
7УДК 621.315.614
МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ МЕТАЛЛОКОМПЛЕКСОВ В СТРУКТУРЕ ХОЛОПКОВОГО ВОЛОКНА
Х.К. Раззоков1, М.С. Шодиева2
Аннотация
Разработаны нетрадиционные составы красящих композиций для получения окрашенных металлокомплексов в структуре хлопкового волокна, содержащие соль поливалентного металла, нитрит натрия и двухатомные фенолы. Определены условия модификации хлопчатобумажной ткани у-аминопропилтриоксисилан. Исследованы и выявлены закономерности образования металлокомплексов в структуре хлопкового волокна. Исследован механизм образования металлокомплексов в структуре хлопкового волокна.
Ключевые слова: красящие композиции, соли поливалентных металлов, нитрит натрия, ароматическое оксисоединение, хлопчатобумажная ткань, степень замещения, у-аминопропилтриоксисилан, металлокомплексы, прочность, удлинение, прочность окраски.
Как указывал Президент Республики Узбекистан И.А. Каримов «Создав мощную текстильную промышленность, как все развитые страны, Узбекистан должен торговать не хлопкам, а готовой продукцией». Узбекистан является одним из главных мировых производителей хлопка. В Республике ежегодно вырабатывается более 1,5 млн тонн хлопкового волокна. Однако в настоящее время основная часть выращиваемого волокна вывозится в другие страны в виде сырья. Республика при этом теряет значительную прибыл. Одной из причин создавшегося положения является недостаток в Республике необходимых для переработки хлопка химических материалов и красителей. В связи с этим одной из важных проблем, стоящих перед химической промышленностью республики является обеспечение предприятий текстильной промышленности необходимы химических материалами и красителями.
Структура природных волокон, в том числе и хлопка, размером пор от 0,7 до 10 нм является своеобразными нанореакторами для синтеза в них нанораз-мерных металлокомплексов, которые одновременно стабили-зируются макромолекулами целлюлозы. В связи с этим, наиболее рациональным решением проблемы колорирования текстильных материалов, используя местные сырьевых ресурсы, на наш взгляд, является разработка композиций на основе солей поливалентных металлов имеющихся в Республике, которые способны образовать в структуре волокна окрашивание металлокомплексы, способные улучшить потребительские свойства текстильных и трикотажных изделий на основе хлопка и образовать на волокнистых материалах окраски широкой гаммы цветов, прочных к действию различных физико-химических воздействий [1-2].
Наиболее простым и доступным способам получения металлокомплексов является синтез их в растворах при протекании различных реакций, в том числе и реакции комплексообразования, которая позволяет формированию частиц с контролируемым и узким распределением их по размеру.
Как известно сама целлюлоза не имеет высокую хелатирующую способность. Для получения в структуре целлюлозных волокон окрашенных металло-комплексов, способствующих придания им прочной окраски, необходимо ее функционализировать путем введения в структуру полимерного субстрата аминогрупп. Аминогруппы имеют неподеленную пару электронов на азоте и могут создать ковалентную связь с металлом. Наличие первичных аминогрупп в молекулах полимерного субстрата дает возможность их диазотирования с получением солей диазония, обладающих высокой активностью. При сочетании
1Раззоков Хасан Каландарович - кандидат технических наук, доцент кафедры «Химия», Бухарский государственный университет, Узбекистан.
2Шодиева Мухае Саъдулоевна - студент, Бухарский государственный университет, Узбекистан.
диазониевой соли с фенолом или аминами образуются окрашенные соединения.
Данной работы исследование и выявление закономерностей функциона-лизации хлопковых волокон аминогруппами для придания им устойчивой окраски образования металлокомплексов в структуре хлопкового волокна, создания и оптимизации составов нетрадиционных красящих композиций на основе композиций на основе солей поливалентных металлов и разработка технологии крашения ими хлопчатобумажных тканей.
В качестве объектами исследовании явились хлопчатобумажная ткань (ситец), у-аминопропилтриоксисилан, соли щелочных и поливалентных металлов, ароматические оксисоединения (резорцин и пирокатехин).
Предметом исследования явилась разработка процесса получения хела-тирующих лигандов (аминогрупп) в полимерном субстрате хлопковой целлюлозы, разработка условий получения металлокомлексов в структуре хлопкового волокна, разработка эффективных составов композиций для получения оптимального количества металлокмплексов в структуре хлопкового волокна, изучение свойств металлокмплексов и их влияния на свойства хлопчатобумажной ткани, на основе анализа проведенных исследований, разработка технологии крашения текстильных материалов на основе хлопка красящими композициями, путем получения окрашенных металлокмплексов металлокмплексов в структуре хлопкового волокна.
Целлюлоза обладает сравнительно невысокими хелатирующими свойствами, в то время как макролиганды на ее основе относятся к числу наиболее эффективных хелатирующих макролигандов. Высокая реакционная способность целлюлозы позволяет осуществляеть многочисленное химические превращения с целью получения на ее основе самых разнообразных макромолеку-лярных хелатов.
Анализ литературных данных показал, что для получения в структуре волокон окрашенных металлокмплексов, наибольший интерес представляет введение в структуру полимерного субстрата аминогрупп. Аминогруппы имеют неподеленную пару электронов на азоте и могут создать ковалентную связь с металлом.
Наличие первичных аминогрупп в молекулах полимерного субстрата даёт возможность их диазотирования с получением солей диазония, обладающих высокой активностью. При сочетании диазониевой соли с фенолами или аминами образуются окрашенные металлохелаты.
Исследование особенность модификации хлопковой целлюлозы у-аминопропилтриэтококсисиланом. Проведенные исследования направлены на определение оптимальных условий проведения реакций аминирования целлюлозы у-аминоалкоксисиланом для получения высокой степени замещения.
Предполагаемый механизм крашения хлопчатобумажной ткани красящими композициями заключается в следующем: обработка хлопчатобумажной ткани водным раствором у-аминопропилтриэтоксисилана способствует получению аминированной хлопковой целлюлозы (1), обработка которого водным растворам, содержащим: соль поливалентного металла, ароматическое окси-соединение, нитрит натрия и кислоту, способствует получению динитрозоро-зорцина (2), который легко образует окрашенные металлические комплексы с катионами поливалентных металлов. Образовавшийся комплекс взаимодействует с диазотированной аминогруппой модифицированной хлопковой целлюлозы с образованием ковалентной связи (3).
0С2Н5 ОС2Н5
I I 2 5
С6Н7О2(ОН)3+С2Н5О- & - (СН2)3КН2 -► С6Н7О2(ОН)2-О -$ЦСН2)3КН2
(1)
ОС2Н5 ОС2Н5
°С2Н5 ОС2Н5
С6Н7О2(ОН)3+С2Н5О- - (СН2)3Ж2+НОШ-►С6Н7О2(ОН)2-О ^-(СН2)^ = N
ОС2Н5 ОС2Н5
ОН
N9
- ЮГ +
ОН2
I
Н'
С6Н7О2(ОН)2-О -Si-(CH2)3N = N + ОС2Н5
NO
Ре3 В
О
N.
Бе3
О
Бе3
\
(2)
(3)
Для количественной оценки энергии взаимодействия структурных элементов хлопкового волокна с образованными в полимерном субстрате волокна металлокомплексами была рассчитана энергия активации процесса разложения, которая составила 30,6 ккал/моль, тогда как для исходной хлопчатобумажной ткани этот параметр составлял 11,6 ккал/моль.
Разрывные характеристики хлопчатобумажной ткани
Наименование показателей Исходная ткань Аминорованная ткань Ткань, содержащая металлокомплексы
Железа кабальта
Разрывная нагрузка, н: основа уток 197,2 82,6 207.8 119.9 214,6 125,3 221,0 131,1
Разрывная удлинение,%
основа 17,0 17,7 17,8 17,5
уток 13,6 16,3 16,8 16,0
3
3
ОС2Н5
ОС2Н5
Полученные данные свидетельствуют об образовании в структуре хлопкового волокна металлокомплексов, которые прочно связаны с аминированной хлопковой целлюлозой.
Хлопчатобумажная ткань, содержащая металлокомплексы, благодаря ко-валентным связям между металлокомплексами и аминоцеллюлозами характеризуется хорошими термическими и механическими свойствами
Как видно из таблицы, придание таких свойств текстильным материалам на основе хлопка подтверждает образование металлокомплексов, способствующих образованию поперечных связей между макромолекулами и фибриллами хлопкового волокна и увеличению формоустойчивости текстильных материалов. Аминирование и крашение хлопчатобумажной ткани красящими композициями увеличивает несминаемость ткани - суммарный угол раскрытия возрастает на 15%.
В процессе эксплуатации изделия на основе хлопчатобумажной ткани подвергаются различным гидротермическим воздействиям: машинной стирке в горячей (60-700С) воде и при кипении, глажению запариванием, к действию мильного и мыльно-содового раствора. Установлено, что образованию прочного хелатного комплекса нитрозофенола с катионами поливелентного металла, который взаимодействует с модифицированным хлопчатобумажным волокнам с образованием ковалентной связи обуславливает высокую прочность металло-комплексов к различным гидротермическим воздействиям и следовательно высокую прочность окрасок, приданных хлопчатобумажным тканям металло-комплексами к различным физико-химическим воздействиям: к мыльным обработкам, свету, глажению с запариванием, сухому и мокрому трению.
Список литературы
1. Давиров Ш.Н., Амонов М.Р., Яриев. О.М. Разработка полимерной композиции в качестве шлихтующего компонента. Журн. Текстильная промышленность. Москва, 2002, № 5. -С. 20-21.
2. Амонов М.Р. Оптимизация состава композиции для загустки ткани. Журн. Пластические массы. Москва, 2002, №9. - С.44-45.
© Х.К. Раззоков, М.С. Шодиева, 2016
UDC 621.315.614
THE MECHANISM OF FORMATION OF METAL COMPLEXES IN THE STRUCTURE HOLOPHAGA FIBER
H.K. Razzokov, M.S. Shodieva
Abstract. Optimum structures of compositions are developed for reception dyed metal complexes in structure of the cotton fibre, containing salt of polyvalent metal, nitrite of sodium and diatomic phenols. Conditions of updating of a cotton fabric y-aminopropiltrietoksisilan are defined. Laws of formation metal complexes in structure of a cotton fiber are investigated and revealed. The formation mechanism of metal complexes in structure of a cotton fiber is investigated.
Keywords: the cotton fabric, replacement, degree, y-aminopropiltrietoksisilana, salts of polyvalent metals, sodium nitrite, aromatic oxycompounds, metal complexes, durability, lengthening, durability of coloring.
© H.K. Razzokov, M.S. Shodieva, 2016
