ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНДИКАТОРНОГО ПРЯМОГО ДИСАЗОКРАСИТЕЛЯ В ПРОЦЕССЕ КРАШЕНИЯ ХЛОПЧАТОБУМАЖНЫХ ТКАНЕЙ

Кононова О. С.; Атрепьева Л. В.

УДК 677.027.423.13

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ИНДИКАТОРНОГО ПРЯМОГО ДИСАЗОКРАСИТЕЛЯ В ПРОЦЕССЕ КРАШЕНИЯ ХЛОПЧАТОБУМАЖНЫХ ТКАНЕЙ

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

Курский государственный университет

В настоящее время синтезировано достаточно большое количество прямых дисазокрасителей, использующих для создания рН-чувствительных систем, позволяющих проводить непрерывный анализ и мониторинг рН среды с использованием тестовой формы в режиме реального времени. Для получения таких рН-сенсоров необходимо подобрать оптимальные условия крашения индикаторным красителем.

Ключевые слова: стильбеновый индикаторный азокраситель, прямые красители, крашение хлопчатобумажных тканей, технологический режим, оптические рН-сенсоры.

JUSTIFICATION OF TECHNOLOGICAL SOLUTIONS TO INCREASE THE EFFICIENCY OF USE INDICATOR DIRECT DISAZ DYE IN THE PROCESS OF DYEING COTTON FABRICS

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

e-mail: [email protected]

Kursk State University

Currently, a sufficiently large number of direct disaz dyes have been synthesized, which are used to create pH-sensitive systems that allow continuous analysis and monitoring of the pH of the medium using a test form in real time. To obtain such pH sensors, it is necessary to select optimal dyeing conditions with an indicator dye.

Keywords: stilbene indicator azo dye, direct dyes, dyeing of cotton fabrics, technological regime, optical pH sensors.

В НИЛ органического синтеза на базе Курского государственного университета был получен новый прямой индикаторный стильбеновый азокраситель, содержащий финилендиаминовый фрагмент для работающих в интервале значений рН 4,0-6,0 оптических рН-сенсоров [5]. Стильбеновые азокрасители окрашивают хлопчатобумажные и другие целлюлозные волокна в присутствии электролитов

непосредственно из водных растворов, поэтому эти красители часто называют прямыми или субстантивными.

Индикаторный краситель имеет линейную структуру молекулы и располагается в одной плоскости. Структура данного красителя представлена ниже на рисунке 1. Краситель фиксируется на волокне за счет большого количества водородных связей и удерживается активными центрами целлюлозы в течение всего периода эксплуатации текстильного изделия.

N42

H,N

S03H nW3° H2N

Рис. 1. Структурная формула красителя стильбенового дисазокрасителя с финилендиаминовым фрагментом

Новый изучаемый краситель представляет собой мелкие темно-коричневого цвета кристаллы, плохо растворимые в воде и спирте, растворимые в ДМСО. С увеличением щелочности водной среды растворимость красителя возрастает, что связано с переходом полярных сульфогрупп в натриевую форму. Солеобразование способствует усилению диссоциации красителя и, как следствие, его растворимости в красильной среде.

Затем с помощью прибора ЦУ-1800 были проведены спектрофотометрические исследования, в результате которых было установлено, что смещение длин волн ДХмакс. составляет примерно 20 нм, что даёт основание утверждать, что краситель проявляет кислотно-основные свойства и является индикатором-основанием [3]. На рисунке 2 представлены спектральные характеристики красителя в разных рН-средах.

1.500

0.500

S00.00 длина волны, нм

Рис. 2. Спектры максимума поглощения растворов стильбенового дисазокрасителя с финилендиаминовым фрагментом при разных значениях рН среды: желтая линия - рН=3,0; синяя - рН=6,0; красная - рН=7,0; зеленая - рН=10,0

Кононова О. САтрепьева Л. В.Обоснование технологических решений для повышения эффективности использования индикаторного прямого дисазокрасителя в процессе крашения хлопчатобумажных тканей На основании спектральных характеристик для определения интервала рН-перехода построили зависимость изменения длин волн максимума поглощения от рН водной среды, представленный на рисунке 3.

520

515

св

Л

510

505

500

495

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 рН среды

Рис. 3. Динамика изменения максимума поглощения растворов стильбенового дисазокрасителя с финилендиаминовым фрагментом при разных значениях рН среды

Из представленного графика видно, что краситель с финилендиаминовым фрагментом имеет рН-переход от 6,0 до 8,0 в водной среде.

Стильбеновый краситель относится к классу прямых красителей, поэтому необходимо определить технологические параметры для его растворения в красильной среде [4]. Для этого выяснили, как влияет рН среды на изменение оптической плотности растворов красителя, а следовательно, и концентрации его в растворе (рис 4).

н с О

1,976 2,01 2,077

1,397

0,893

2,25 2

1,75 1,5

1,25 1,075

1 ,л

0,75 0,5 0,25 0

рН=4,0 рН=5,0 рН=6,0 рН=7,0 рН=8,0 рН=9,0 рН=10,0 рН=11,0

рН среды

Рис. 4. Диаграмма зависимости оптической плотности водных растворов красителя от рН среды

Из диаграммы видно, что оптическая плотность растворов красителя монотонно повышается с ростом водородного показателя от 4,0 до 11,0. Отмечено, что, начиная от рН=9,0, растворимость красителя практически не изменяется. Уровень растворимости красителей формирует соответствующий технологический режим крашения. Полученные данные позволяют обосновать решение проводить процесс

крашения хлопчатобумажной ткани при рН=9,0 путем введения необходимого количества гидроксида натрия в состав красильного раствора.

Чтобы изучить процесс растворения красителя при разном температурном режиме, провели эксперимент по влиянию температуры на изменение оптической плотности растворов красителя (рис. 5). Из полученных графиков видно, что в дистиллированной воде (зависимость желтым цветом) краситель начинает растворяться при температуре выше 70оС. При рН=7,0 (зависимость зелёным цветом) уже при 50оС краситель частично растворяется и при достижении температуры 85оС его растворимость увеличивается почти в 7 раз, а при рН=9,0 краситель начинает уже растворятся при температуре 20оС, а при температуре 70оС его растворимость возрастает в 4 раза по сравнению с первоначальным значением.

2,5

(■Н

з 2

£ 1,5 1

£ 0 9 0,5

и

0 • 20

30 40 50 60

температура,°С

0

70

80

90

Рис. 5. Зависимость растворения красителя от температуры

Таким образом, оптимальный температурный режим был достигнут при окрашивании хлопчатобумажной ткани на кипу, в течение 15 минут, с использованием массы красителя 0,1%, в щелочном растворе. Промывку окрашенной ткани проводили в холодной проточной воде. После промывки до чистых вод краситель не вымывается.

Установленные технологические параметры позволили добиться наилучшего результата в крашении. Получена равномерная и яркая окраска ткани с почти полной выбираемостью красителя целлюлозным волокнистым материалом.

Аналитический сигнал на полученном текстильном рН-сенсоре реализуется при рН<5,5 в виде изменения малиновой окраски ткани в тёмно-фиолетовую, что демонстрируется на рисунке 6.

pH

4,5

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

7,5

8,0

Рис. 6. Изменение цвета окрашенных образцов хлопчатобумажной ткани при разных значениях рН среды

Таким образом, были исследованы свойства нового прямого дисазокрасителя с финилендиаминовым фрагментом и обоснованы технологические решения для формирования эффективной технологии периодического крашения хлопчатобумажных тканей. Полученный индикаторный целлюлозный материал выполняет функции оптического рН-сенсора и может быть использован в медицинских приложениях [1]. Такие оптические рН-сенсоры можно применять в качестве диагностических тест-средств для контроля и постоянного наблюдения за процессом

Кононова О. САтрепьева Л. В.Обоснование технологических решений для повышения эффективности использования индикаторного прямого дисазокрасителя в процессе крашения хлопчатобумажных тканей заживления ран, в ходе которого происходит изменение pH раневой секреции [2], а также для различных патологических процессов, протекающих в живом организме в интервале значений рН=4,0-6,0.

Библиографический список

1. Атрепьева, Л. В. Использование полисахаридов для получения некоторых материалов медицинского назначения / Л. В. Атрепьева, С. А. Ефанов, М. А. Любимова, С. А. Ржаных, Л. Н. Замыцкая // Нанотехнологии: образование, наука, инновации: сборник докладов участников IX Всероссийской научно-практической конференции / под редакцией П.А. Белова, Е.В. Дериглазовой, О.В. Смолиной. - 2018. - С. 133-138.

2. Григорьян, А. Ю. рН-чувствительный перевязочный материал в мониторинге течения раневого процесса / А. Ю. Григорьян, А. И. Бежин, Т. А. Панкрушева, Л. В. Жиляева, С. А. Ефанов, Л. В. Атрепьева // Медицинский вестник Северного Кавказа. - 2023. - Том 18. - № 1. - С. 59-62.

3. Ильина, А. В. Изучение индикаторных свойств кислотно-основных азокрасителей / А. В. Ильина // Горизонты биофармацевтики: сборник научных трудов по материалам VI Всероссийской научно-практической конференции. - Курск, 2020. -С. 151-152.

4. Кононова, О. С. Выбор и обоснование процесса приготовления красильного раствора дисазокрасителем на эжекторной красильной барочной машине / О. С. Кононова, 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. 87-89.

5. Кудрявцева, Т. Н. Индикаторный дисазокраситель стильбенового ряда для работающих в интервале значений рН 4,0-6,0 оптических рН-сенсоров и способ его получения: Патент на изобретение RU 2742270 С1, 04.02.2021. Заявка № 2020120528 от 20.06.2020 / Т. Н. Кудрявцева, С. А. Ефанов, Е. В. Грехнева, В. Атрепьева, И. Б. Кометиани

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Кононова О. С., Атрепьева Л. В.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Кононова О. С., Атрепьева Л. В.