Плазмохимическая обработка кремнийорганическими соединениями и ННТП кожевенного материала из шкур овчины

УДК 675

Д. Р. Шатаева, Д. М. Семенов, Г. Н. Кулевцов, А. А.Чижевский

ПЛАЗМОХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ И ННТП КОЖЕВЕННОГО МАТЕРИАЛА ИЗ ШКУР ОВЧИНЫ

Ключевые слова: кожевенный полуфабрикат, плазмохимическая обработка.

Работа посвящена исследованию механизма плазмохимической обработки кожевенных материалов из шкур овчины.

Keywords: semifinished leather, plasma-chemical processing. Work is devoted to the study of the mechanism ofplasma chemical processing leather materials of sheepskin pelts.

Введение

Традиционные технологии получения кожевенного полуфабриката, не позволяют достигнуть комплексного улучшения характеристик последнего, так как достижение одних заданных свойств сопровождается ухудшением других.

В последнее время большую актуальность приобретают электрофизические методы обработки натуральных высокомолекулярных материалов, среди которых перспективным является способ обработки потоком высокочастотного емкостного (ВЧЕ) разряда пониженного давления, воздействие которого определяется технологическими параметрами плазмы. При этом необходимо учитывать химическую природу и строение обрабатываемого материала.

Результаты и их обсуждение

Основной задачей работы являлось исследование влияния неравновесной

низкотемпературной плазмы (ННТП) на кожевенный полуфабрикат из шкур овчины, обработанный раствором силана марки А-187, на химический состав кожи.

Проведенный элементный анализ образцов кожевенного полуфабриката подтвердил присутствие в опытном образце кремния в количестве 4,9 %. Энергодисперсионные спектры приведены на рисунках 1 и 2.

Полная шкала: 14Э31 2000015000100005000-

Курсор: 450йкэВ

Сг Сг

Рис. 1 - Энергодисперсионный спектр кожевенного полуфабриката из овчины, обработанный раствором силана и ННТП

По данным элементного анализа можно сделать вывод, что отдельные элементы коллагена четко структурируются. Соотношение количества атомов кремния на коллагеновую цепь 1:2. Наличие активной функциональных групп в молекуле силана и среднюю

длину цепи порядка 100 ангстрем позволяет предположить, что идет взаимодействие гидролизованных ОН-групп кремния с гидроксо-группами коллагена с образованием эфирной связи (конденсация) и взаимодействия эпоксидной группы с раскрытием цикла и образования эфироспиртовой группы другой коллагеновой спирали. Указанное выше соотношение атомов кремния к основному элементному составу коллагена показывает не единичность такого взаимодействия, а образование структурированной цепочки за счет спейсерного соединения силана марки А-187.

Полная 20000 -

15000 -10000 50000

Курсор: 4500юВ

S

0 2 4 6 8 10

кэВ

Рис. 2 - Энергодисперсионный спектр контрольного образца кожевенного

полуфабриката из шкур овчины

Взаимодействие гидроксо-групп силана с молекулами коллагена подтверждаются

инфракрасными спектрами, полосы поглощения 8ЮС средней интенсивности. В процессе обработки плазмой (режим иа=3кВ, 1а=0,45А, 1=6 мин, Р=30 Па; в=0,04г/с, f=13,56МГц) происходит плазмохимический процесс активации эпоксидной группы, а также ориентирование коллагеновых цепочек с возможностью химического взаимодействия. Дополнительно предполагается в механизме внутримолекулярной сшивки

коллагеновой цепи, а также образование связи 81-С-81-ОС с коллагеном, что подтверждается улучшением физико-механических свойств по аналогии с сера спейсированием в резине, улучшающее механические свойства каучука. Улучшение пористости и гидрофобности происходит за счет образования регулярной структуры. Цепи коллагена не переплетены как в обычном материале, а обращены в одну сторону и выстроены в упорядоченном структуру с образованием дополнительных поровых каналов

Литература

1. Калимуллина Г.Р. Влияние плазменной модификации на физические свойства натуральных кож/ Г.Р.Калимуллина, Г.Н.Кулевцов, Д.Р Шатаева., Р.Р.Мингалиев //Всероссийская молодежная конференция «Химия под знаком Сигма» - Казань: Изд-во КНИТУ, 2012. - С.129-131

2. Шатаева Д.Р. Исследование влияния плазмохимической модификации на свойства натуральных высокомолекулярных материалов / Д.Р.Шатаева, И.Ш.Абдуллин, Г.Н.Кулевцов // Кожа и мех в XXI веке: технология, качество, экология, образование. Материалы VIII Международной научно-практической конференции. - г.Улан_уде, Изд-во ВСГУТУ. - 2012.-С.67-70.

3. Шатаева Д.Р. Получение кожевенных материалов из шкур овчины и КРС с улучшенными гигиеническими свойствами при помощи обработки ННТП и кремнийорганическими соединениями / Д.Р. Шатаева, Г.Н. Кулевцов, И.Ш. Абдуллин // Вестник Казанского технологического университета.-2014.- № 11.-С.86-88.

4. Кулевцов Г.Н. Возможность применения силана в процессе додубливания кожевенного полуфабриката из шкур овчины / Г.Н. Кулевцов, Д.М.Семенов, Д.Р. Шатаева // Вестник Казанского технологического университета.-2013.- № 19.-С.80-83.

© Д. Р. Шатаева - аспирант кафедры плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, dinysik-86@mail.ru; Д. М. Семенов - к.т.н., директор ООО «Базис С»; Г. Н. Кулевцов - д-р техн.наук, проф. кафедры плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, gkulevtsov@rambler.ru; А. А. Чижевский -с.н.с. кафедры плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ.

© D. R. Shataeva - graduate student of Department plasma technology and nanotechnology high molecule weight material, KNRTU, dinysik-86@mail.ru; D. M. Semenov - director, OOO «Basis С»; G. N. Kulevtsov - ful professor of Department plasma technology and nanotechnology high molecule weight material, KNRTU, gkulevtsov@rambler.ru; A. A. Chigevskii - senior researcher of Department plasma technology and nanotechnology high molecule weight material, KNRTU.