Наноструктурирование кислотных красителей для меховой овчины для производства утепленной спецодежды

УДК 675.026

Р. Ф. Гайнутдинов

НАНОСТРУКТУРИРОВАНИЕ КИСЛОТНЫХ КРАСИТЕЛЕЙ ДЛЯ МЕХОВОЙ ОВЧИНЫ

ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА УТЕПЛЕННОЙ СПЕЦОДЕЖДЫ*

Ключевые слова: специальная одежда, меховая овчина, плазма, технология, физико- механические свойства,

микроструктура, наноструктурирование.

В работе описывается технология наноструктурирования кислотных красителей для производства меховой овчины и специальной одежды, которая должна поддерживать требуемую температуру в пододежном пространстве, обладать гигиеническими свойствами. Произвести подобное управление микроструктурой меховой овчины возможно за счет разработки наукоемких плазменных технологий в меховом производстве, которые позволяют улучшить комплекс физико-механических свойств материалов, используемых для специальной одежды рабочих энергетического, строительного, нефтехимического и оборонно-промышленного комплекса.

Keywords: special clothing, fur sheepskin, plasma, technology, physical - mechanical properties, microstructure, nanostructuring.

The paper describes the technology of nanostructuring of acid dyes for fur production and special service, which must maintain the required temperature in Pogodina space, to have hygienic properties. To perform such control microstructure fur sheepskin possible through the development of high-tech plasma processes in fur production, which can improve the mechanical properties of the materials used for the special service working energy, construction, petrochemical and military-industrial complex.

Актуальность производства высококачественной окрашенной меховой овчины, которая одновременно удовлетворяет множеству требований, часто взаимно противоречащих друг другу, в текущий период не вызывает сомнений. Это вызвано еще и тем, что предложенная технология крашения меха модифицированными красителями позволит достичь уникальных результатов: сократить расход дорогостоящих красителей, улучшить их равномерность окрашивания, глубину и повысить насыщенность цветового тона окрашиваемого полуфабриката, сохраняя при этом высокое качество за счет применение нетрадиционного метода обработки красителей потоком плазмы высокочастотного емкостного (ВЧЕ) разряда пониженного давления [1,2]. Такое предложение по модификации дорогостоящих красителей послужит стимулом для производителей меха. Как показывает анализ научной и патентной литературы [3,4], в последние годы во всем мире данные разработки являются приоритетными и непосредственно связаны с созданием так называемого нового красителя, то есть обладающего многофункциональностью и насыщенностью как на поверхности кожевой ткани, так и в объеме волоса, разрабатываются новые принципы крашения меховых полуфабрикатов, например, путём образования химический связи красителя с волосом.

Получение модифицированных красителей для меховой овчины зависит от совершенствования технологических процессов в меховом производстве. Поскольку эффективность отделки волосяного покрова меха зависит в равной степени от видов и концентрации применяемых красителей, и от совершенствования технологических процессов красильного производства, где полуфабрикаты подвергаются электрофизическим и химическим методам воздействия.

Традиционно применяемые красители для меха не могут дать желаемых результатов и значительно-

го расширения области их применения. Они не позволяют удешевить выпускаемую продукцию и повысить их качество за счет интенсификации технологических процессов крашения, а также получить насыщенный цвет, высокую устойчивость к сухому и мокрому трению, атмосферным воздействиям (снегу, влаге), улучшенные эксплуатационные свойства меховых полуфабрикатов и изделий из них, а в ряде случаев отличаются высокой трудоемкостью, токсичны и экологически небезопасны. Их осуществление сопровождается трудностями, вызванными особенностями соединения красителей с белком. От вида химических связей красителя с натуральными полимерными материалами кератином волоса и коллагеном кожевой ткани зависит их способность придавать им равномерные окраски.

Для крашения меха в основном используют кислотные красители, кислотно-протравные, кислотные металлокомплексные, окислительные, кубовые, прямые и сернистые и красители. Одну из наиболее важных групп составляют кислотные красители.

Кислотный краситель - органический краситель, содержащий функциональные кислотные группировки в молекуле (сульфогруппы, карбоксильные группы и др.) и имеющие кислую среду раствора. Кислотными красителями также называют водорастворимые соли органических кислот, главным образом сульфо- , реже - карбоновых кислот, иногда соли фенолов.

К типичным представителям кислотных красителей относятся кислотный красный 2С и кислотный антрахиноновый ярко-зеленый Н2С.

По количеству марок в мировом ассортименте кислотные красители занимают первое место. В отечественном ассортименте насчитывается более 60 наименований кислотных красителей, ими окрашивают мех, кожу, белковые волокна [5].

В водных растворах кислотные красители диссоциируют с образованием цветных анионов красителя. Компенсиррующим катионом чаще всего является катион натрия №+, реже аммония КН4+. В качестве хромофора используют моноазо-, диа-зо-, антрахиноновые и трифенилметановые структуры. В качестве ауксохромов в молекулу вводят -ОН; -ЫН2; -ЫНЯ и другие полярные электроно-донорные или электроноакцепторные группы. Таким образом, чаще всего кислотные красители являются натриевыми солями сложных органических сульфокислот и имеют молекулярную массу 300-500 [4]. Общая формула кислотных красителей выглядит следующим образом Кр80з-№+.

Кислотные красители отличаются яркостью и сочностью окрасок, присущих хромофорам достаточно простого строения, а в целом красители этого класса характеризуются широким спектром цвета. Они обладают силами сродства между красителем и белком окрашиваемого материала, имеющим амфотерный характер (т.е. к волокнам кожевой ткани), и окрашивают их из водного раствора в присутствии кислот, вступая в солеобразование с молекулами этих веществ за счет содержания в них основных групп (-ЫН2), приобретающих положительный заряд (-ЫН3+). Отрицательно заряженный анион красителя Кр803- взаимодействует с волокнами кожевой ткани за счет ионных (солевых) связей

Крашение кислотными красителями проводят в присутствии нейтрального электролита №2804, который способствует более равномерной окраске (анионы 804-2 конкурируют с анионами красителя за положительные активные центры волокна кожевой ткани) [6].

В зависимости от ровняющей способности кислотных красителей изменяется рецептура и режим крашения. Для хорошо выравнивающих красителей красильная ванна содержит: красителя 3-6%, глауберовой соли 10%, серной кислоты 24% (рН=2-4). Для средне выравнивающих вместо минеральной кислоты вводят 30%-ную уксусную кислоту 3-5% (рН=4-5), а в случае использования плохо выравнивающих красителей -сульфат или ацетат аммония 3-5% (рН=6-7) меняется оттенок и ухудшается качество окраски.

С целью повышения природной окраски волосяного покрова мехового полуфабриката, сам кислотный краситель подвергался обработке в высокочастотном емкостном (ВЧЕ) разряде пониженного давления.

Режим плазменной обработки регулировался путем изменения входных параметров плазменной установки, которые варьировались в следующих пределах: мощность разряда (\Мр)=0,9 кВт; продол-

жительность обработки (1)=10-20мин; рабочее давление в разрядной камере (Р)=26,6Па и расход плазмообразующего газа (С)=0,04 г/с. В качестве плазмообразующего газа использовался аргон.

Заключение

Обработка потоком плазмы ВЧЕ разряда пониженного давления позволяла комплексно повысить физико-механические свойства меховой овчины, применяемые при производстве утепленной спецодежды: разрывную нагрузку на 17 % и относительное удлинение на 12, устойчивость окраски к сухому и мокрому трению на 30%, температуру сваривания на 6 0С, устойчивости окраски волосяного покрова к истиранию на 16%, а также достичь высокой выбираемости кислотного красителя до 85% и равномерного окрашивания.

*Проект выполняется в организации исполнителе (Получателе субсидии) при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в соответствии с требованием соглашения № 14.577.21.0019 о предоставлении субсидии на проведение прикладных научных исследований. Уникальный идентификатор прикладных научных исследований (проекта) К¥ЫЕ¥157714Х0019.

Литература

1. Гайнутдинов Р.Ф. Развитие эффективного процесса крашения меховых товаров / Р.Ф. Гайнутдинов, И.Ш.Абдуллин, Ф.С. Шарифуллин // Вестник Казанского технологического университета.-2014. -№ 14. -С. 192-194.

2. Гайнутдинов Р.Ф. Влияние плазменной обработки ВЧЕ - разряда на осветление мехового волосяного покрова / Р.Ф. Гайнутдинов, И.Ш.Абдуллин, Ф.С. Ша-рифуллин // Вестник Казанского технологичес-кого университета.-2013. -№ 8. -С. 61-63.

3. Бузов Б. А Материаловедение швейного производства / Б.А Бузов, Т.А.Модестова, Н.Д.Алыменкова. - М: Лег-промбытиздат, 1986. - 424 с.

4. Зурабян К.М. Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности: Учебник для высш. учеб. заведений /К.М. Зурабян, Б.Я.Краснов, Я.И. Пус-тыльник. - М.: Издательский центр «РЗИТЛП», 2003. - 384с.

5. Степанов Б.И., Введение в химию и технологию органических красителей, М., Химия, 1977.

6. Справочник по меховой и овчинно-шубной промышленности, под ред. А. М. Родионова, 2 изд., М., 1970;

7. Чацкий П. И., Технология крашения меха и шубной овчины, М., 1980; Обработка меховой и шубной овчины, М., 1983.

© Р. Ф. Гайнутдинов - аспирант кафедры ПНТВМ, КНИТУ, gainutdin_ruslan@mail.ru. © R. F. Gainutdinov - PhD graduate student, KNRTU, gainutdin_ruslan@mail.ru.