ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СТИЛЬБЕНОВОГО АЗОКРАСИТЕЛЯ В ПРОЦЕССЕ ПОЛУЧЕНИЯ рН-АКТИВНЫХ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛО Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 677.027.423.13

ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СТИЛЬБЕНОВОГО АЗОКРАСИТЕЛЯ В ПРОЦЕССЕ ПОЛУЧЕНИЯ рН-АКТИВНЫХ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

© 2024 В. Н. Фоменко1, Л. В. Атрепьева2, С. А. Ефанов3

1 студент 4 курса направления подготовки «Химическая технология» e-mail: vika. fomenko. 0322 @ mail. ru 2 кандидат технических наук, доцент кафедры химии e-mail: LVAtrepeva@yandex. ru

3 старший научный сотрудник НИЛ ОС КГУ, доцент кафедры химии e-mail: [email protected]

Курский государственный университет

Ацидохромный текстиль становится все более актуальным инструментом для экспресс-мониторинга благодаря своей уникальной способности изменять цвет в зависимости от уровня pH среды. Этот текстиль изготавливается с использованием технологии прямого крашения. Учитывая, что для создания тестовых образцов требуется минимальное количество ткани, предлагается внедрение периодического метода крашения, что делает процесс более эффективным и экономичным.

Ключевые слова: стильбеновый азокраситель, pH-активные текстильные материалы, свойства азокрасителей, рН среды.

STUDY OF THE POSSIBILITY OF RATIONAL USE OF STILBENE AZO DYE IN THE PRODUCTION PROCESS pH-ACTIVE TEXTILE MATERIALS

© 2024 V. N. Fomenko 1, L. V. Atrepyeva2, S. A. Efanov3

1Student of the 4th year of the Chemical Technology training course e-mail: vika.fomenko. 0322 @ mail. ru 2Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Chemistry

e-mail: [email protected] 3Senior Researcher at the Institute of Organic Synthesis of KSU, Associate Professor

of the Department of Chemistry e-mail: [email protected]

Kursk State University

Acidochrome textiles are becoming an increasingly relevant tool for rapid monitoring due to their unique ability to change color depending on the pH level of the medium. These textiles are made using direct dyeing technology. Given that a minimum amount of fabric is required to create test samples, it is proposed to introduce a periodic dyeing method, which makes the process more efficient and economical.

Keywords: stilbene azo dye, pH-active textile materials, properties of azo dyes, pH of the medium.

Современные тенденции в области химической технологии текстиля требуют разработки новых функциональных материалов, которые могли бы не только сохранять

свои физико-механические свойства, но и выполнять дополнительные функции, такие как индикация водородного показателя изучаемых объектов. Одним из таких материалов является рН-активный текстильный материал, который изменяет цвет в зависимости от рН среды.

В научно-исследовательской лаборатории органического синтеза КГУ был синтезирован новый прямой индикаторный стильбеновый азокраситель (КР.22) с фрагментом 1,3-дигидрокси-2-метилакридин-9-карбоновой кислоты по разработанной технологии синтеза [3]. Краситель получен для расширения ассортимента кислотно-основных индикаторов с целью создания твердофазных индикаторных текстильных тест-образцов путем крашения целлюлозных волокнистых материалов, используемых для всех режимов экспресс-контроля, включая и непрерывный [1].

Краситель представляет собой серо-фиолетовый порошок, хорошо растворимый в воде, обладает высоким потенциалом для использования в качестве кислотно-основного индикатора в составе текстильных материалов.

Чтобы проверить индикаторные свойства полученного красителя, изучили его свойства в водных растворах при разных значениях рН среды с помощью спектрофотометра иУ-1800. По полученным спектрам поглощения построили зависимость изменения длин волн максимума поглощения от рН водной среды (рис. 1). Как видно из рисунка, краситель проявляет индикаторные свойства в интервале рН от 6,0 до 10,0, а следовательно, может использоваться для создания рН-активных текстильных материалов. X, нм 495

490

435

430

475

470

0 2 4 6 8 10 12 14 16 рН

Рис. 1. Динамика изменения максимума поглощения растворов стильбенового азокрасителя (КР.22) при разных значениях рН среды

В рамках нашего исследования была разработана оптимальная технология окрашивания хлопчатобумажных тканей с использованием красителя КР.22. В процессе оптимизации технологии крашения варьировали: массу красителя, используя концентрации 0,05, 0,5 и 0,7% от массы ткани; водородный показатель красильной среды от 6,0 до 9,0, используя гидроксид натрия в качестве реагента. Было установлено, что наиболее интенсивный цвет и контрастный рН-переход на окрашенной хлопчатобумажной ткани проявляется при следующем составе красильного раствора: масса красителя - 0,5% от массы текстильного материала, концентрация электролита хлорида натрия - 5 г/л; рН красильного раствора - от 5,5 до 6,0. Температурный режим крашения по периодической схеме соответствует типовому способу, используемому для прямых красителей [4]. Получена ровная и яркая

Фоменко В. Н., Атрепьева Л. В., Ефанов С. А.

Изучение возможности рационального использования стильбенового азокрасителя

в процессе получения рн - активных текстильных материалов окраска целлюлозного текстильного материала, краситель прочно фиксируется и не вымывается после промывки в проточной воде.

Далее исследовали проявление рН-ответа на окрашенной хлопчатобумажной ткани. Установлено, что при контакте тест-образцов с буферными растворами с известным значением рН среды индикаторный эффект реализуется при рН > 8,0 в виде изменения фиолетово-малинового цвета на красный цвет. рН-активные текстильные целлюлозные материалы, окрашенные с использованием азокрасителя КР.22, могут быть использованы в различных областях в качестве оптического датчика уровня рН, например как сигнал на развитие некоторых патологических процессов [2].

В следующей части работы изучали изменение концентрации красителя в процессе крашения хлопчатобумажной ткани. В ходе эксперимента отбирали пробы красильного раствора через определенные промежутки времени, измеряли их оптическую плотность, определяли концентрацию каждого образца по ранее полученному калибровочному графику. Степень истощения красильного раствора оценивали в процентах, получая значения выбираемости как индивидуальную характеристику исследуемого красящего вещества (рис. 2).

80%

Из полученного графика видно, что наибольшая выбираемость красителя 69 % достигается через 45 минут крашения, и практически третья часть красителя остается в остаточной красильной ванне. Для рационального использования красителя предлагается повторное использование отработанного красильного раствора с соответствующим его доукреплением до необходимой рабочей концентрации. Количественная оценка состава красильного раствора после завершения процесса обработки дает возможность реализовать повторно-оборотный вариант технологии крашения.

Одной из ключевых задач в разработке любой технологии является снижение негативного воздействия на окружающую среду. Для очистки сточных вод от остаточных красителей рекомендуется использовать биодеградацию с помощью штаммов бактерий рода АгозртШШиш, которые показали высокую эффективность в разложении азокрасителей [5].

В ходе выполненной работы изучена возможность рационального использования стильбенового азокрасителя в процессе получения рН-активных текстильных материалов. Оптимальная технология окрашивания обеспечивает прочную фиксацию кислотно-основного красителя на волокне и позволяет добиться яркого цветового отклика текстильных тест-образцов на изменение активной реакции среды.

Библиографический список

1. Атрепьева, Л. В. Способ исследования активной реакции среды для онлайн-мониторинга водных объектов и гидротехнических сооружений : патент на изобретение RU 2735487 C1, 03.11.2020. Заявка № 2020110864 от 13.03.2020 / Л. В. Атрепьева, Т. Н. Кудрявцева, И. Б. Кометиани.

2. Ефанов, С. А. Субстантивные дисазокрасители стильбенового ряда как чувствительный элемент оптического датчика уровня рН / С. А. Ефанов, Т. Н. Кудрявцева, Л. В. Атрепьева, И. Б. Кометиани // Молекулярные и биологические аспекты химии, фармацевтики и фармакологии: сборник тезисов докладов Шестой Междисциплинарной конференции / под редакцией К. В. Кудрявцева и Е. М. Паниной. - Москва, 2020. - С. 166.

3. Кудрявцева, Т. Н. Синтез нового азокрасителя для крашения текстильных материалов специального назначения / Т. Н. Кудрявцева, В. А. Гапеева, Л. В. Атрепьева, А. Ю. Григорьян // Актуальные проблемы химии, химической технологии и химического образования: материалы всероссийской научно-практической конференции с международным участием, посвященной 60-летию образования кафедры химии КГУ. - Курск, 2015. - С. 55-58.

4. Фоменко, В. Н. Обоснование выбора конструкции выносного теплообменника для периодического крашения прямым азокрасителем / В. Н. Фоменко, Л. В. Атрепьева, Е. Н. Розанова // Горизонты биофармацевтики: сборник научных трудов по материалам IX Международной научно-практической молодежной конференции, посвященной 89-летию Курского государственного медицинского университета. -Курск, 2024. - С. 85-87.

5. Towns, A. D. Developments in azo disperse dyes derived from heterocyclic diazo components / A. D. Towns // Dyes Pigments. - 1999. - 42. - P. 3-28.