Новые наполняющие агенты в производстве меховых овчин Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Е. А. Панкова, В. А. Сысоев, И. Ш. Абдуллин НОВЫЕ НАПОЛНЯЮЩИЕ АГЕНТЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ МЕХОВЫХ ОВЧИН

Исследована возможность наполнения шкур меховых овчин хромового дубления путем их предварительной обработки уретаносодержащими соединениями. Сделан вывод о целесообразности применения данных соединений в процессе хромового дубления.

Проблема рационального использования природных ресурсов является в настоящее время одной из основных в развитии экономики. Изделия меховой промышленности изготавливаются из сырья природного происхождения, которое в процессе превращения в меховой полуфабрикат может терять до 27% исходной площади. Потери происходят в основном в результате технологической усадки и из-за обрывов при механических операциях. Известно, что хромовый полуфабрикат имеет значительную усадку по площади в процессе сушки. Ее значение колеблется от 20 до 35%.

Согласно современным представлениям возникновение технологической усадки объясняется взаимодействием незаблокированных групп коллагена при их сближении с образованием в основном физических связей различного характера в процессах сушки. Поэтому один из путей сохранения исходной площади основан на максимальном блокировании функциональных групп коллагена на различных стадиях обработки до высушивания. Увеличение прочностных показателей, которое происходит в операциях дубления и наполнения, приводит к снижению обрывности и соответственно также к сохранению площади. Поэтому использование эффективных дубителей и оптимального технологического оформления процессов дубления является актуальной задачей.

Для решения данной проблемы нами были получены соединения, способные легко проникать в кожевую ткань и образовывать различные типы связей с активными группами коллагена [1]. Синтез [2] данных соединений проводили по следующей схеме:

сн9о_

СН3-----ОН----- СН2 + ИНз—► СН3----- СН -- СН2--- ОС

II I 11

0 0 он с

\ / с= о

1-------► СНз------сн-------сн2-----ос-------мн

I II

он о

сн2— ос— мн— ос—сн2—сн----------------СН3

II II

0 0 ОН У Г-2

На первой стадии мономерный циклический карбонат обрабатывался раствором аммиака с образованием уретанового спирта (УС). Далее из уретаноспирта синтезировали

2---------СНз— СН —

ОН

уретангликоль двумя способами. В первом случае УС обрабатывали эквимолекулярным количеством формальдегида в условиях щелочного катализа. Во втором случае УС взаимодействовал с избытком ПК. Для упрощения технологии синтеза и с целью исключения возможного влияния свободного формальдегида на процесс дубления мы синтезировали уретангликоль в одну стадию на основе пропиленкарбоната и моноэтаноламина. Реакция проходила по следующей схеме:

Контроль за ходом реакций осуществляли по падению аминного числа, из чего следует, что реакция заканчивается практически через 4 часа.

Строение полученного уретангликоля (УГМ) подтверждается данными ИК-спектроскопии. Наличие гидроксильных и метиленовых групп подтверждается соответственно в областях 3300-3500 и 3100 см-1. Отчетливо проявляется полоса поглощения 1730 см-1, характерная для уретановой группы, которая сдвинута под влиянием метиленовых групп в высокочастотную область спектра [2].

Химическая структура УГМ определяет возможность его прочной фиксации коллагеном в основном с помощью водородных связей. Способность гидроксильных групп к образованию подобных связей общеизвестна.

Уретановая группа близка по строению к пептидной связи как по конфигурации, так и по величине энергии когезионного взаимодействия.

Поэтому очевидно, что реагент с подобными функциональными группами хорошо экранирует структурные элементы дермы, выполняя роль своеобразного наполнителя, препятствующего их склеиванию в процессе сушки, что способствует увеличению выхода шкур по площади.

УГМ в области используемых концентраций является полностью водорастворимым продуктом с невысокой молекулярной массой, вследствие чего не должно возникнуть препятствий для его равномерного распределения в кожевой ткани.

Вторая функция УГМ может состоять в том, что, блокируя наиболее активные группы коллагена, он будет способствовать более быстрой и равномерной диффузии хромового дубителя в толщу дермы.

Наполнение образцов перед пикелеванием позволяет достичь температуры сваривания 79 0С за 5 часов дубления (рис.1). Последующая сушка до постоянной влажности в данном случае показала усадку на 3.5 % от первоначальной площади. Параллельно проводимые исследования на контрольном образце показали достижение температуры сваривания 73 0С после 5.5 часа дубления. При этом усадка образца после сушки составила 9%.

Рис. 1 -Зависимость температуры сваривания и технологической усадки

от способа обработки УГМ

Введение УГ-3 после пикелевания существенно не меняет картину процесса. Температура сваривания достигла 76 0С через 4.5 часа дубления, а технологическая усадка полуфабриката составила 4.1 %.

Применение УГМ, выполняющего, функции, подобные тем, которые выполняют нейтральные соли, может позволить исключить использование последних. Проведение процессов наполнения и пикелевания без ЫаО! практически не влияет на температуру сваривания (78 0С через 5 часов). При этом технологическая усадка практически отсутствует.

И, наконец, при введении УГМ после хромового дубления эффект наполнения проявился несколько слабее. Усадка составила 6.3%, что тем не менее почти на 3% меньше, чем в контрольном образце.

Таким образом, нами была доказана возможность успешного использования уре-тангликоля в качестве наполнителя для кожевой ткани меховых овчин.

Экспериментальная часть

В качестве объектов исследований были выбраны образцы меховой овчины. Все операции проводили по методике, соответствующей принятой единой технологии для указанного вида сырья.

Для определения термоустойчивости кожевой ткани меховой овчины применяли прибор для определения температуры сваривания по ГОСТ 938.25-73. ИК-спектроскопию осуществляли на спектрометре Spekord.

Для получение уретаноспирта в реактор с мешалкой и термометром загрузили 50 мл про-пиленкарбоната, по каплям прилили 63 мл водного 25%-го раствора аммиака ЫН3. Температура при смешивании компонентов составляла 30 0С. Взаимодействие происходило достаточно интенсивно с выделением большого количества тепла, поэтому реакционную смесь охлаждали холодной водой. После смешения компонентов смесь перемешивали в течение одного часа. Затем также при перемешивании смесь нагревали до температуры 50-60 0С ещё 1 час.

Для получения метилольного производного уретанового гидроксилсодержащего мономера на первой стадии получали уретаноспирт. В реактор с мешалкой и термометром загрузили 93.5 мл водного 20%-ного раствора аммиака ЫН3, по каплям прилили 84.6 мл пропиленкарбоната. Температура при смешении компонентов составляла 30 0С. Взаимодействие происходило достаточно ин-

тенсивно с выделением большого количества тепла, поэтому реакционную смесь охлаждали холодной водой. После смешения компонентов смесь выдерживали при температуре 50-60 0С в течение двух часов. Далее определяли аминное число. На второй стадии получали непосредственно метилольный производный уретановый гидроксилсодержащий мономер. К уретаноспирту добавляли 46.3 мл раствора 40%-ного формальдегида СН2О (1 моль). Температура при смешивании компонентов не должна была превышать 60 0С. Реакцию проводили в щелочной среде, для этого добавили 10 мл раствора КОН, рН стал 9.5-10. После смешивания компонентов смесь выдерживалась в течение двух часов. Контроль за ходом реакции осуществляли по убыванию формальдегида методом оксимирования.

Для получения уретангликоля на основе 1.2 пропиленкарбоната и моноэтаноламина в реактор с мешалкой и термометром поместили 18.73 см3 моноэтаноламина, по каплям прилили 27 см3 пропиленкарбоната. При смешивании компонентов поддерживали температуру 30 0С. А так как взаимодействие происходило с выделением тепла, реакционную смесь охлаждали холодной водой. После смешивания компонентов смесь выдерживали при температуре 50 -60 0С в течение 2 часов. Скорость протекания реакции определяли по характеру изменения аминного числа, аминное число - по стандартной методике.

Литература

1. Применение уретангликолей для увеличения эффективности дубления меховых овчин: Тез. докл. V Межрег. науч.-практ. конф. «Развитие меховой промышленности России», март 2003 г. М.: Меха мира, 2003. С.19-20.

2. Михеев В.В., Сысоев В.А., Зайнуллина Л.Т. // Лакокрасочные материалы и их применение. 2000. №5. С.22 - 25.

3. Беллами Л. Новые данные по ИК-спектроскопии сложных молекул. М.: Мир, 1971. 318с.

© Е. А. Панкова - асп. каф. технологии кожи и меха КГТУ; В. А. Сысоев - канд. хим. наук, доц. той же кафедры; И. Ш. Абдуллин - д-р техн. наук, профессор той же кафедры.