CC BY
21
УДК 678.6:675.024
А. В. Островская, Т. Ю. Сайфуллина, И. И. Латфуллин, И. Р. Фахрутдинов
ОБ ИЗМЕНЕНИИ СВОЙСТВ ПОЛУФАБРИКАТА ШУБНОЙ ОВЧИНЫ, НАПОЛНЕННОЙ МОДИФИЦИРОВАННЫМ АМИНОАЛЬДЕГИДНЫМ ОЛИГОМЕРОМ
Ключевые слова: олигомер, модификация, 1,1,3-тригидротетрафторпропанол, наполнение, шубная овчина.
Изучено влияние наполнения модифицированным аминоальдегидным олигомером на кожевую ткань шубной овчины. Установлена концентрация рабочих растворов. Обнаружено, что фторсодержащий олигомер обладает как наполняющим, так и додубливающим действием, о чем свидетельствует повышение температуры сваривания на 11—13°С. Происходит повышение гидрофобных свойств при сохранении гигиенических показателей.
Keywords: oligomer, modification,1,1,3-trihydrotetrqfluoropropanol, filling, fursheepskin.
Studied the influence of modified aminoaldehyde oligomer on the filling of the leather tissue fur sheepskin. Set the concentration of working solutions Discovered fluorine-containing oligomer has both filling and retanning ability as evidenced by the increase in temperature resistant on 11-13°C There is an increase in hydrophobic properties while maintaining hygienic indicators.
Введение
В настоящее время исследователи вновь обратили внимание на аминосмолы как додубливающие и наполняющие реагенты в кожевенно-меховом производстве [1-3]. Объясняется это специфическим комплексом свойств, присущих олигомерам подобного строения [4].
Следует отметить, что наибольший интерес представляют олигомеры на основе карбамида, модифицированные спиртами.
В данной работе исследовалось влияние карба-мидоформальдегидного олигомера, модифицированного фторпропанолом, на изменение свойств полуфабриката шубной овчины.
Фторсодержащие органические соединения обладают уникальными свойствами. Это, в частности, высокая стойкость к атмосферным и механическим воздействиям, а также способность придавать гидрофобные свойства обрабатываемым объектам, что объясняется чрезвычайно низким поверхностным натяжением 6-8 мН/м, тогда как у воды поверхностное натяжение составляет 71 мН/м.
Методика получения фторсодержащего карбами-доформальдегидного олигомера и применения его в кожевенном производстве была разработана ранее [5].
Своеобразие шубной овчины в сравнении с кожевенными образцами заключается в наличии волосяного покрова, который может служить дополнительным барьером для проникновения раствора оли-гомера в толщу дермы.
Хорошими растворителями для смол подобного строения являются биполярные апротонные диме-тилформамид и диметилсульфоксид. Оба эти растворителя наряду с уникальной растворяющей способностью обладают пенетрирующим действием. В воде не удается получить прозрачный раствор даже при низких концентрациях.
Обсуждение результатов экспериментов
В данной работе исследованию подвергались растворы синтезированных олигомеров в смеси во-да:диметилсульфоксид в соотношении 90:10 и 70:30.
Выбор диметилсульфоксида (ДМСО) в качестве растворителя обусловлен еще и тем, что он менее токсичен по сравнению с диметилформамидом (ДМФ). ДМСО относится к малоопасным веществам (4 класс опасности), тогда как ДМФ относится к 2 классу опасности. Для сравнения изопропиловый спирт, достаточно широко используемый в меховом производстве, относится к умеренно опасным веществам (3 класс опасности).
Концентрация рабочих растворов находилась в пределах 2,1-2,8 %. Наполнению подвергались образцы как нестандартной, так и сортовой овчины. Температура наполнения поддерживалась в пределах 50-62°С, продолжительность составляла 3 часа. Процесс вели при перемешивании во встряхивателе LOIR LS-110.
Установлено, что изменение концентрации в указанных пределах не оказывает существенного влияния на свойства наполненных образцов. Исходя из экономических соображений, дальнейшим исследованиям подвергались растворы с концентрацией 2,1 %. Увеличение температуры при наполнении до 60-62°С способствует интенсификации диффузии синтезированного олигомера в толщу дермы.
При изучении диффузии и распределения олиго-мера по слоям кожевой ткани путем последовательного срезания толщины ее шлифованием примерно на 10 % была выявлена следующая закономерность (рис. 1).
Вероятно, проникая как со стороны бахтармяно-го слоя кожевой ткани, так и со стороны волосяного покрова, синтезированный олигомер накапливается и взаимодействует с коллагеном, изменяя его структуру. Отмечено также, чем больше доля диметил-сульфоксида в смеси растворителей, тем больше полимера проникает в толщу дермы. И, соответственно, в большей степени изменяются показатели исследуемых образцов.
Измерение температуры сваривания наполненных образцов показало, что по сравнению с контрольным образцом термостойкость возрастает на 11-13°С. Следовательно, синтезированный олигомер
обладает не только наполняющим, но и додубли-вающим действием.
Рис. 1 - Время впитывания капли воды
Наличие фтора в молекуле синтезированного олигомера, а также дополнительное структурирование, как правило, способствуют повышению гидрофобных свойств кожевенно-мехового полуфабриката [6].
Гидрофильно-гидрофобные свойства наполненных образцов измерялись как по времени впитывания капли воды, так и путем определения краевого угла смачивания. Определение краевого угла смачивания проводилось на тензиометре DCAT-21 фирмы Dataphysics.
Как известно, краевой угол смачивания гидрофобных поверхностей находится в пределах 90° и выше. Измерение краевого угла смачивания поверхности образцов шубной овчины, обработанных фторсодержащей смолой, приводит к парадоксальному результату. Краевой угол смачивания уменьшается (табл. 1), тогда как измерение времени впитывания капли свидетельствует о заметной гидро-фобизации опытных образцов.
Таблица 1 - Динамический краевой угол смачивания
Определение смачиваемости гидрофильно-гидрофобных свойств поверхности путем помещения на нее капли воды известен и используется как в производственных условиях, так и в научно-исследовательских работах[7].
Измерение времени впитывания капли воды опытными образцами проводилось в сравнении с контрольным ненаполненным образцом. Следовательно, в данной работе определялось относительное (сравнительное) изменение гидрофильно-гидрофобных свойств. Измерения проводились при комнатной температуре с фиксацией времени нанесения каждой капли. Момент полного впитывания капли определялся визуально по отсутствию блеска (блика) на поверхности материала. Так, если время впитывания капли воды контрольным образцом составляло 14 минут 53 секунды, то время впитывания капли наполненными образцами увеличивалось в 2,4
-3,2 раза и составляло 35-48 минут в зависимости от применяемого растворителя (рис. 1).
Известно [8], что шероховатость оказывает влияние на величину краевого угла смачивания. Поскольку испытаниям подвергалась шлифованная овчина, имеющая повышенную шероховатость, наиболее достоверные результаты в данном случае дает метод определения гидрофильно-гидрофобных свойств по времени впитывания капли воды.
Данный метод позволяет достаточно просто с учетом шероховатости поверхности получить достоверные сведения об изменении поверхностных свойств полуфабриката шубной овчины без нарушения его целостности.
Наполнение кожевенно-мехового полуфабриката, в том числе и полуфабриката шубной овчины, веществами полимерного характера может привести к снижению пористости полуфабриката и, как следствие, к ухудшению гигиенических свойств.
Пористость шубной овчины определялась методом газо-жидкостной порометрии. Пористость наполненных образцов сохранилась на уровне контрольного образца. Однако произошло перераспределение пор. Независимо от соотношения вода: ди-метилсульфоксид в смесевом растворителе размер пор выравнивается (рис. 2, 3).
Как и ожидалось, в первую очередь смолой заполняются относительно крупные поры с размером 0,42 мкм и 0,55 мкм. Начинают преобладать мелкие поры с размером 0,2-0,3 мкм. Очевидно, за счет дополнительного структурирования появляются новые мелкие поры с размером 0,15-0,20 мкм.
Диаметрвор. мкм
Рис. 2 - Корректирующая дифференциальная кривая для образца, наполненного в смеси растворителей вода:ДМСО в соотношении 90:10
О ОД 0^2 э!з ОД 0^5 0,в 0^7 0^8 0^9 1 1,1 1,2 1^3 1,4 1^5 1^6 1,1 1^8 1^9 2 Диаметр пор, мкм
Рис. 3 - Корректирующая дифференциальная кривая для образца, наполненного в смеси растворителей вода:ДМСО в соотношении 70:30
Соотношение вода:ДМСО Краевой угол смачивания, град.
Контрольный 108,1
90:10 102,6
70:30 105,5
Как известно, кожевенно-меховой материал, наполненный немодифицированными аминосмолами, выделяет свободный формальдегид в процессе эксплуатации и носки изделия за счет реакции конденсации свободных метилольных групп. Уменьшение числа свободных метилольных групп в молекуле аминосмолы за счет модификации спиртами приведет, очевидно, к снижению возможной эмиссии формальдегида. Техническим регламентом таможенного союза установлены значения содержания свободного формальдегида в продукции легкой промышленности. Так, массовая доля свободного формальдегида в одежде и изделий из меха не должна превышать 300 мкг/г [9]. В работе установлено, что содержание свободного формальдегида в наполненных синтезированным олигомером образцах шубной овчины составляет 114 - 117мкг/г.
Таким образом, модифицированный спиртом аминоальдегидный олигомер способствует гидро-фобизации, а также повышению термостойкости полуфабриката шубной овчины. Обнаружено, что в процессе наполнения происходит перераспределение пор кожевой ткани шубной овчины.
Литература
1. А. В. Островская, А. В. Чернова, И. И. Латфуллин. Вестник Казанского технологического университета, 11, 584-585 (2010).
2. А. В. Островская, А. В. Чернова, И. И. Латфуллин. Вестник Казанского технологического университета, 14, 6, 48-50 (2011).
3. А. В. Островская, И. Ш. Абдуллин, И. И. Латфуллин, А. Р. Латипова, Н. С. Гаврилова, Л. А. Зенитова, Вестник Казанского технологического университета, 16, 22, 175177 (2013).
4. А. В. Островская, Т. Ю. Сайфуллина, И. И. Латфуллин, И. Р. Фахрутдинов. II Международная научно-практическая конференция «Модели инновационного развития текстильной и легкой промышленности на базе интеграции университетской науки и индустрии Образование-Наука-Производство»: сборник статей, изд-во КНИТУ, Казань, 2016, 270-272.
5. А. В. Островская, И. И. Латфуллин, А. В. Чернова, А. Р. Сафиуллина, Кожевенно-обувная промышленность, 1, 48-50 (2012).
6. А. В. Островская, И. И. Латфуллин, Вестник Казанского технологического университета, 15, 15, 114-116 (2012).
7. Пат. РФ 2111487 (1998).
8. Б. Д. Сумм, Соросовский образовательный журнал, 7, 100-103 (1999).
9. ТР ТС 017/2011 Технический регламент таможенного союза «О безопасности продукции легкой промышленности».
© А. В. Островская - к.х.н., доцент кафедры плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ alla.ru1941@mail.ru; Т. Ю. Сайфуллина- магистрант той же кафедры, kirinata27@yandex.ru; И. И. Латфуллин - заведующий лабораторией кафедры плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, доцент той же кафедры, lilatfullin@gmail.com; И. Р. Фахрутдинов - магистр той же кафедры.
© A. V. Ostrovskaya - Ph.D. of chemical science, associate professor, department of plasma-chemical and nanotechnology of macro-molecular materials, e-mail: alla.ru1941@mail.ru; T. Y. Sayfullina - master's in the same department, kirinata27@yandex.ru; 11 Latfullin - head of the laboratory department of plasma-chemical and nanotechnology of macromolecular materials, associate professor of the same department, lilatfullin@gmail.com; I. R. Fahrutdinov - master's in the same department.
