CC BY
148
Г. Г. Лутфуллина, Л. М. Хайдарова, А. В. Островская,
Р. И. Лутфуллин, Я. В. Ившин
О ВЛИЯНИИ СИНТЕЗИРОВАННОГО АМИНОСОДЕРЖАЩЕГО ПАВ
НА ПРОЦЕСС ОТМОКИ МЕХОВОГО СЫРЬЯ
Ключевые слова: ПАВ, меховое сырье. surface-active substance, fur raw materials.
Синтезировано аминосодержащее катионактивное поверхностно-активное вещество на основе побочного продукта производства олеиновой кислоты. Изучены его поверхностно-активные свойства. Получены и испытаны составы для отмоки мехового сырья с применением синтезированного ПАВ. Разработана технология отмоки меховой овчины с участием синтезированного ПАВ. It is synthesized amino compound cationic surface-active substance on the basis of a by-product of oleic acids. Its surface-active properties are studied. Obtained and tested compounds for wet process fur sheep leather with the use of synthesized surface-active substances. Technology of wet process fur sheep leather is developed with participation synthesized surface-active substances.
Введение
Номенклатура химических добавок чрезвычайно велика и разнообразна: это консерванты, антисептики, другие вспомогательные материалы, к которым относятся и поверхностно-активные вещества (ПАВ). Последние, повышающие эффективность рабочих растворов, как правило, применяются на таких стадиях технологического процесса, как отмока, мойка, обезжиривание, дубление, жирование, крашение и др.
ПАВ находят широкое применение в промышленности, сельском хозяйстве, медицине. Мировое производство ПАВ постоянно возрастает, причем выпуск неионогенных и катионных веществ в общем выпуске все время увеличивается [1].
Качество меховых шкур во многом зависит от подготовительных процессов, в частности от отмоки. Актуальным является как совершенствование проведения процесса отмо-ки, так и удешевление применяемых составов, за счет упрощения их синтеза и применения менее дорогостоящего сырья.
Цель данной работы - получение ПАВ на основе побочного продукта производства олеиновой кислоты - флотогудрона (ФГ), а также триэтаноламина (ТЭА), разработка составов для отмоки с участием синтезированного ПАВ, разработка технологии отмоки в меховом производстве.
Использование побочных продуктов производства позволит снизить себестоимость отмочных составов.
Практически все катионактивные ПАВ (кПАВ) являются бактерицидами. Обращает на себя внимание и способность ПАВ подобного строения проявлять себя и как катионак-тивные, так и неионогенные вещества.
В кислых средах они являются катионактивными, а в нейтральной и щелочной средах
- они неионогенны. Катионактивные ПАВ обладают высокой поверхностной активностью в воде и технологических растворах, способны адсорбироваться на любой твердой поверхности.
Экспериментальная часть и обсуждение результатов
В данной работе в качестве кислотного компонента при синтезе кПАВ использовался ФГ - побочный продукт производства олеиновой кислоты.
Азотсодержащим компонентом служил ТЭА - реагент широко используемый в органическом синтезе и достаточно доступный.
При эквивалентном соотношении реагентов реакция идет по схеме:
КСООН + М(СН20Н20Н)э ^ Ы—(С^С^ОНЬ + Н2О,
|
СН2-СН20-С0-К где К-СНэ(СН2)7СН=СН-(СН2)7- или СНэ(СН2)7СН=СНСН2СН=СН(СН2)4-.
Получен карбоксилатамин ФГТА. Температурно-временной режим синтеза ФГТА представлен на рис. 1.
Рис. 1 - Температурно-временной режим синтеза ФГТА
Контроль реакции осуществлялся по изменению кислотного числа, которое уменьшалось, достигая в конце процесса 6-8 мгКОН/г. Полученный ПАВ при комнатной температуре представляет собой жидкую смолообразную массу коричневого цвета [2].
Строение полученного карбоксилатамина подтверждается данными ИК-спектроскопии [3]. В спектре ФГТА содержатся характерные функциональные групп: гидроксильные, карбоксильные, сложноэфирные группы.
Наличие солевой структуры Ы+ -ООС, подтвержденное данными ИК-
спектроскопии, указывает на катионактивный характер синтезированного карбоксилата-мина. Полученный кПАВ растворим в ароматических углеводородах (ксилол, толуол) и в биполярном ДМФ, легко растворим в четыреххлористом углероде. Карбоксилатамин образуют устойчивую эмульсию в воде при рН =7, при рН=5 он набухают в воде. Содержание сухого остатка 95,8%. Далее синтезированный ПАВ применялся в составах для отмоки меховой овчины мокросоленого способа консервирования.
Оценка свойств ПАВ и определение их технического назначения представляет обширную и сложную область исследования, в которой лабораторные испытания должны сочетаться с испытаниями в реальных условиях применения.
Технологические принципы использования ПАВ основаны на их способности адсорбироваться на поверхности раздела фаз и понижать поверхностное натяжение, влиять на адгезию жидкостей к твердым поверхностям, способствовать эмульгированию и стабилизировать эмульсии, оказывать влияние на смачивание (гидрофобизировать или гидро-филизировать поверхности), образовывать и стабилизировать пену, пластифицировать различные технологические смеси и растворы [1].
На стадиях подготовительных процессов производства меха должен реализоваться комплекс важнейших свойств ПАВ: смачивание, диспергирование отмываемых веществ, стабилизация образующихся частиц, предотвращение повторного осаждения их на поверхность мехового сырья. Кроме этого, необходимыми условиями считается наличие
моющих, пенообразующих и антисептических (бактерицидных) свойств у применяемых в отмоке, мойке, обезжиривании вспомогательных веществ [4].
В работе в качестве анионактивного ПАВ (аПАВ) применялся алкилбензолсульфо-нат натрия (АБСТ Ыа), полученный в лабораторных условиях омылением алкилбензол-сульфокислоты (АБСК) раствором 0,1н ЫаОН до рН = 6.
В качестве неионогенного ПАВ (нПАВ) в составах использовался неонол АФ 9-12. В качестве кПАВ применялся синтезированный ФГТА и Катамин АБ. Полученные составы для отмоки представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Составы отмочных ванн
Количество, г/дм 3
№ состава Атезан ЛПВ н о ч ч е и 3 л 4 а и а ч о о ат н о л ч с ч к и ч А Формалин А н и е ей £ н о 3 ч о К о е К 3 н к 2 а ат
Кі 1 1 0,3 - - - - - -
К2 1 - - - 1 0,5 1 - - -
2 - - - - - 0,5 2 - -
3 - - - - - 0,5 - 1 -
4 - - - - - - 0,5 - 0,5
5 - - - - - - 0,25 0,5 0,25
6 - - - - - 0,25 0,25 0,5 -
Представлялось целесообразным оценить поверхностно - активные свойства исследуемых ПАВ: способность к пенообразованию, моющую способность и стабильность эмульсии и пены. Способность к пенообразованию характеризуется кратностью пены -отношением объема пены к объему раствора ПАВ. Результаты исследований представлены на рис.2. Полученные данные по определению объема пены подтверждают тот факт, что именно аПАВ обладают наибольшим пенообразованием, обуславливающим хорошую моющую способность. Способность к образованию пены у синтезированного катионак-тивного ПАВ наименьшая.
В то же время, как было отмечено ранее, синтезированный ПАВ может проявлять и неионогенные свойства (в нейтральной и слабощелочной средах). Поэтому полученный карбоксилатамин достаточно легко совместим со всеми исследуемыми ПАВ при рН 7-8.
Сравнительная оценка стабильности образующейся пены у применяемых отмочных составов проводилась по истечении 10 минут существования пены. Устойчивость пены во времени для всех составов примерно одинаковы (10-15 минут). Судя по результатам анализа пенообразующей способности, наибольшая пена наблюдается в тех составах, в которых доля аПАВ превышает долю всех остальных реагентов. В то же время не следует забывать, что
ПАВ, интенсифицирующие отмоку, не должны вызывать чрезмерное вспенивание сточных вод и ингибировать их биологическую очистку [5].
Результаты определения стабильности пены и эмульсий подтверждают наличие способностей нПАВ и кПАВ стабилизировать пену. Все эмульсии стабильны в течение 2 часов наблюдений. Полученные данные свидетельствуют о том, что все исследуемые реагенты для отмоки обладают поверхностно-активными свойствами.
Как известно, в процессе отмоки состояние мехового сырья максимально приближается к парному. В ходе отмоки из сырья удаляются консервирующие вещества, кровь, грязь, растворимые белки.
При проведении отмоки не следует забывать, что меховое сырье вследствие своего биологического происхождения, даже при хорошем консервировании, является носителем огромного количества бактерий, которые в водной среде активизируются, особенно при повышенной температуре. Поэтому, обязательным условием проведения отмоки является добавление в раствор антисептиков для подавления развития бактериальной флоры, которое может быть причиной повреждения луковицы волоса и, как следствие этого, теклости волоса [6].
В процессе отмоки контролируют состояние сырья (бактериальность), основные показатели режима (температура, ж. к., продолжительность), степень обводнения и степень упругости полуфабриката после отмоки [7].
Для предотвращения бактериального повреждения предлагается использовать синтезированное кПАВ - ФГТА как индивидуально, так и в смеси с другими ПАВ - аПАВ и нПАВ. Результаты определения бактериальной зараженности водных вытяжек образцов шкур меховой овчины после отмоки при участии исследуемых и контрольных составов подтверждают наличие бактерицидных свойств в ФГТА и позволяет исключить из отмочной ванны токсичные антисептики. В контрольных образцах бактериальная зараженность сырья после отмоки в основном слабая. Однако следует учесть, что препараты для отмоки, применяемые в настоящее время на производстве, содержат дополнительно различные вспомогательные вещества, в том числе и антисептики.
Обводненность сырья в конце отмоки в контрольных опытах К1 составила в среднем 65%, в контрольных опытах К2 - 50%, а при использовании исследуемых ПАВ - 65-
72%. Технология отмоки меховой овчины мокросоленого способа консервирования представлена в таблице 2.
Таблица 2 - Технология отмоки мокросоленого сырья
Процесс Ж. к. Т, 0С т, час Состав рабочих растворов, концентрации входящих веществ, г/дм3
Отмока 10 25-30 4 Состав для отмоки*, 1,0 - 2,5
Отжим ВП - 40 - Чистая вода
* Примечание: Составы для отмоки приведены в таблице 1.
Заключение
Таким образом, синтезирован аминосодержащий ПАВ на основе отхода производства олеиновой кислоты, изучены его поверхностно-активные свойства. Представленные результаты позволяют заключить, что наиболее эффективное влияние на процесс отмоки мехового сырья оказывают отмочные составы, содержащие ПАВ различной природы (аПАВ, нПАВ, кПАВ), что обусловлено сложной структурой коллагена, составляющего каркас дермы шкуры животного. Исследуемые ПАВ могут с успехом применяться на подготовительных стадиях обработки меховой овчины.
В процессе отмоки меховые шкуры приобрели состояние, близкое к парному по величине и равномерности распределения влаги в кожевой ткани. Наряду с обводнением, при отмоке предотвращено развитие гнилостных микроорганизмов.
Литература
1. Ланге, К. Р. Поверхностно-активные вещества: синтез, свойства, анализ, применение / К. Р. Ланге; под науч. Ред. Л. П. Зайченко. - Спб.: Профессия, 2004. - 240 с.
2. Пат. №2195499 Российская Федерация, МПК7 С14 С1/00, 1/08, 5/00, Б06 Р3/30. Способ обработки меховой овчины/ Г. Г. Лутфуллина, А. В. Островская, И. Ш. Абдуллин, В. А. Васильев; заявитель Казанский государственный технологический университет; патентообладатель Казанский государственный технологический университет, Открытое акционерное общество «Мели-та». -№ 2002104461/12; заявл. 21.02.02; опубл. 27.12.02, Бюл. №36 от 23.05.02. -11с.
3. Сильверстейн, Р. Спектрометрическая идентификация органических соединений / Р. Сильвер-стейн, Г. Басслер, Т. Морил. - М.: Мир, 1977.-592 с.
4. Левенко, П. И. Поверхностно-активные вещества в кожевенной и меховой промышленности / П.И. Левенко. - М.: «Легкая индустрия», 1974. - 160 с.
5. Горячев, С. Н. Экологичность и качество пушно-мехового полуфабриката: исследование, технология, практика / С.Н. Горячев.- М.: Изд. дом «Меха мира», 1999.- 64 с.
6. Влияние природы ПАВ на процесс отмоки кожевенного сырья. -М.: Кожевенно-обувная промышленность, 2003, №6.
7. Страхов, И. П. Химия и технология кожи и меха / И. П. Страхов. - М.: Легпромбытиздат, 1985.
- 496 с.
© Г. Г. Лутфуллина - - канд. техн. наук, доц. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КГТУ; Л. М. Хайдарова - асп. той же кафедры; А. В. Островская - канд. техн. наук, доц. той же кафедры; Р. И. Лутфуллин - асп. той же кафедры; Я. В. Ившин - д-р хим. наук, проф. каф. технологии электрохимических производств КГТУ. Е-шай: pankovaja@mail.ru
