Разработка рациональной технологии колорирования кератина и фиброина в присутствии металлосодержащих комплексообразующих соединений

По опытным данным производителя термоусаживаемой кабельной артматуры величина сшивки (доза облучения) считается оптимальной и однородной, если относительное удлинение для всех образцов при нагрузке 2 кг/см находится в пределах 150450%. Если относительное удлинение составляет менее 150%, то материал переоблучен (высокие степени сшивки); если более 450%, то степень сшивки недостаточна (доза облучения мала).

Из приведенного на рис.4 графика видно, что обе исследуемые композиции имеют достаточные степени сшивания при данной дозе облучения, причем композиция НГ-2 проявляет меньшую деформацию по сравнению с композицией НГ-1 при приложении одинаковой нагрузки, очевидно, за счет приобретенной в процессе облучения более высокой степени сшивания.

Исходя из полученных данных, можно сделать вывод о пригодности композиций НГ-1 и НГ-2 для производства кабельных термоусаживаемых изделий.

Список литературы

1. Каменский, М.К. Оценка долговечности пожаробезопасных кабелей/ М.К. Каменский, А.А. Крючков, В.А. Байков// Кабели и провода. - 2007. - №4. - 76 с.

2. Копылов, В.В. Полимерные материалы с пониженной горючестью/ В.В.Копылов, С.Н.Новиков, Л.А.Оксентьевич и др.. М.: Химия. - 1986. - 224 с.

3. Патент РФ № 2114134 от 27.06.1998. Огнестойкая полиолефиновая композиция, имеющая низкое дымообразование и токсичность.

4. Финкель, Э.Э. Радиационная химия и кабельная техника/ Э.Э. Финкель, С.С. Лещенко, Р.П. Брагинский. - М.: Атомиздат. - 1968. - 313 с.

УДК 677.3.027.4.016

А.Е. Третьякова, Н.Н. Почеховская, В.В. Сафонов, А.И. Черняк Московский государственный текстильный университет им. А.Н. Косыгина, Москва, Россия

РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ КОЛОРИРОВАНИЯ КЕРАТИНА И ФИБРОИНА В ПРИСУТСТВИИ МЕТАЛЛОСОДЕРЖАЩИХ КОМПЛЕКСООБРАЗУЮЩИХ СОЕДИНЕНИЙ

Use of ions of metals in processes dyeing of textile materials from albuminous fibres allows to reach many of tasks in view, including increase color parameters of painting, and also its durability to operational conditions, decrease in expenses for a power consumption and reactants, maintenance of stable ecological safety.

Применение металлосодержащих комплексообразующих соединений в процессах колорирования текстильных материалов из белковых волокон позволяет достичь многих из поставленных задач, включая повышение колористических параметров окраски, а также ее прочности к эксплуатационным условиям, снижение затрат на расход энергии и реактивов, обеспечение стабильной экологической безопасности.

Катионы металлов оказывают существенное влияние в процессах отделки текстильных материалов. Из литературы известно, что катионы металлов образуют различные по прочности и строению комплексы как с красителем, так и с волокном, оказывают влияние на электрохимические свойства волокна, структуру и жесткость воды.

Ионы металлов могут выполнять роль дополнительных активных центров сорбции на волокне.

Известно, что взаимодействие металла с красителем в процессах крашения может привести к изменению колористических параметров, прочности окраски и прочности самого волокна.

Одной из основных проблем колорирования текстильных материалов из белковых волокон является устойчивость окраски к мокрым обработкам и действию света, поэтому поставлена задача использовать ионы переходных металлов с целью упрочнения окраски, а также улучшения колористических характеристик.

Выбор красителей сделан произвольно, и обусловлен различными строением и различными свойствами применяемых красителей: прямой азокраситель (прямой алый) и прямой светопрочный (прямой синий светопрочный); в случае кислотных, взяты красители с различным сродством к волокну: кислотный ярко красный антрахиноновый Н8С со средне-выравнивающейся способностью, и кислотный фиолетовый антрахиноновый с плоховырав-нивающейся способностью. Выбор ионов металлов обусловлен тем, что они расположены в пятом ряду периодической таблице Д.И. Менделеева и являются d- металлами. Исключение составил &+2, который является токсичным и канцерогенным. С позиции биоцидности взята соль ^ (II), который так же является d - металлом. Результаты накрашиваемости оценивались при помощи коэффициента Гуревича-Кубелки-Мунка относительно эталонного образца, окрашенного по стандартной технологии, согласно НИИОПиК.

Экспериментальные данные по изменению накрашиваемости показали, что в ряде случаев применение катионов металлов эффективно и интенсивность окраски, в среднем повышается на 40-70%. Исследование влияния числа электронов на внешнем энергетическом уровне d - металлов, в процессах натурального шелка и шерсти различными красителями показало, что способностью увеличивать накрашиваемость обладают металлы, имеющие промежуточное число электронов Mn+2, Fe+2, ^+2.

Фиброин и кератин, как и все белки, построены из остатков а- аминокислот, которые соединены между собой пептидной связью - NH-CO-, образующейся при взаимодействии соседних аминокислот.

В процессах крашения происходит изменение структуры полипептидов, как правило сопровождающейся частичной деструкцией, что связано с некоторой агрессивностью среды (pH, температура). По этой причине представлял интерес изучить влияние катионов d - металлов на прочность шелка, путем анализа структуры фиброина, окрашенного в присутствии ионов d- металлов.

Анализ потери массы образцов из натурального шелка и шерсти, окрашенных прямыми и кислотными красителями, соответственно, показал, что упрочнение структуры полимера в 3-4 раза, при этом, следует отметить, что при введении ионов металлов, во всех случаях, потери массы не превышают значения, соответствующего потере массы неокрашенного образца.

Таким образом, можно сделать вывод, что введение ионов d - металлов в красильные растворы, используемые для росписи натурального шелка и колорирования шерсти, в ряде случаев, не только повышают накрашиваемость, но и упрочняют волокно. Предполагается, что ионы металлов выполняют многофункциональную роль: 1. как показали ранние исследования, ненасышенная внешняя электронная оболочка d - металлов способствует повышению комплексообразующих свойств, т.е. появляется возможность образования так называемых комплексов - “сэндвичей” (краситель - металл -волокно). Такое взаимодействие сопровождается изменением интенсивности цвета, и как показали исследования, в большинстве случаев происходит углубление окраски; 2. способность металлов взаимодействовать с волокном, с образованием дополнительных активных центров сорбции, предполагает участие металлов в “сшивке” соседних мак-

ромолекул. Аминокислоты фиброина и кератина содержат функциональные группы -ОН, - СООН, - КН2, с которыми, возможно, ионы металлов образуют связи

Так же, как и при анализе зависимости накрашиваемости от числа электронов на внешнем энергетическом уровне d- металлов, сделана попытка проанализировать влияние числа электронов исследуемых металлов на прочностные параметры белков. Прослеживается тенденция к упрочнению фиброина при использовании ионов металлов со среднем значением числа электронов. Можно предположить, что природа красителя, помимо металлов, также оказывает определяющее влияние на прочностные параметры волокна.

Результаты проверки устойчивости полученных окрасок к условиям эксплуатации позволяют сделать вывод, что добавки катионов d - металлов эффективны для повышения устойчивости окраски к стирке увеличивают устойчивость на 1 -2 балла и 100% устойчивость к трению.

Кроме того, анализ светостойкости окрашенных образцов, что немаловажно для белковых волокон, позволяет сделать вывод о том, что в большинстве случаев наличие ионов металлов способствуют повышению стойкости полученной окраски к свету и погоде на 1 -2 балла, а использование катионов Со+2 в росписи прямым алым оказывает углубляющее воздействие на тон окраски.

Выводы. 1. Показано, что добавки катионов d - металлов способствуют повышению накрашиваемости в колорировании текстильных материалов из натурального шелка и шерсти водорастворимыми красителями. 2. Введение добавок ионов металлов способствует повышению устойчивости полученных при росписи окрасок к внешним воздействиям (к стирке, трению, свету и погоде), а так же способствуют упрочнению структуры волокна, например шелкового. 3. Разработана рациональная технология росписи текстильных материалов в присутствии ионов металлов.

Список литературы

1. Булушева, Н.Е. Отделка шелковых тканей/ Н.Е.Булушева, Т.Д.Балашева.-М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, ООО “Совьяж Бево”, 2004

2. Сафонов, В.В. Химическая технология отделочного производства: Учеб.для вузов.-М.: РИО МГТУ, 2002.

3. Генералов, Я.А. Приготовление красок, набивка и аэрография тканей из натурального шелка/ Я.А. Генералов, Т.С.Григорович.-М.: Гизлегпром, 1934.

4. Пушкин, А.И. Крашение и печать по натуральному и вискозному шелку/ А.И.Пушкин, И.М.Хайлов.-М.: Гисхимиздат, 1941.

5. Пичхадзе, М.В. Теория и практика крашения и печатания тканей из натурального шелка/ М.В.Пичхадзе, С.М.Сошина.- М., 1975.

6. ГОСТ 9733 4-83. Материалы текстильные. Методы испытания устойчивости окраски к стиркам. - М.: 1983. - С.21-23.

7. ГОСТ 9733.0-83. Материалы текстильные. Общие требования к методам испытаний устойчивости окрасок к физико-химическим воздействиям. - М.: 1983. - С.3-9.

8. ГОСТ 9733.2-83. Материалы текстильные. Методы испытания устойчивости окраски к свету и погоде. - М.: 1983. - С.14-16.

9. ГОСТ 9733.27-83. Материалы текстильные. Метод испытания устойчивости окраски к трению. - М.: 1983. - С.76-77.

10. ГН 2.2.5.1313-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны»