CC BY
26
УДК 547.495
А. Р. Гарифуллина, В. А. Сысоев, А. А. Шайдуллина, Е. В. Белоусова
ВЛИЯНИЕ НЕИЗОЦИОНАТНЫХ УРЕТАНОВ НА КОЖЕВУЮ ТКАНЬ ШКУРОК КРОЛИКА
В ПРОЦЕССЕ ХРОМОВОГО ДУБЛЕНИЯ
Ключевые слова: кролик, дубление, температура сваривания. Исследовано воздействие неизоционатных уретанов на кожевую ткань шкурок кролика в процессе дубления.
Keywords: rabbit, tanning, welding temperature. The effect of urethane on neizotsionatnyh rabbit skin in the tanning process.
Введение
Для обеспечение населения высококачественными меховыми товарами, существует острая необходимость в повышении эстетических качеств изделий легкой промышленности, а так же их эксплуатационных свойств.
В настоящее время существуют большое разнообразие дубителей для меха. Однако альтернативы хромовому дубителю до сих пор не найдена. Разрабатываются и изучаются все новые способы дубления, позволяющие уменьшить степень использования солей хрома или полной его заменой другими дубящими соединениями, сокращению расхода химических материалов и воды. Рациональное использование солей хрома в процессе дубления, позволит предприятиям уменьшить их содержание в сточных водах. Содержание солей хрома в сточных водах предприятий можно снизить, используя их более полно в процессе дубления.
Дубление — один из основных процессов обработки пушно-мехового сырья. Сущность дубления сводится к взаимодействию в обводненном состоянии функциональных групп белковых молекул с дубящими соединениями. В результате образуются прочные поперечные связи между смежными цепочками структуры белка, приводящие к необратимому изменению свойств дермы. Вследствие дубления происходит повышение температуры сваривания кожевой ткани, уменьшается усадка шкурок в процессе сушки, увеличивается устойчивость к воздействию атмосферных осадков.
Соединение дубящих веществ с химически активными группами коллагена осуществляется одной или несколькими связями. Полноценными дубителями являются вещества, способные к полифункциональному взаимодействию с белковыми молекулами. К таким препаратам в первую очередь относятся соединения хрома.
Для дубления используют органические и неорганические или минеральные дубители. Существуют различные способы дубления:
1) алюминиевое дубление для пушно-меховых шкурок, соединениями содержащими 23...24% оксида алюминия. При дублении этими химикатами полуфабрикат становится мягким, сухим, белым, однако с низкой температурой сваривания;
2) достаточно широко в промышленных масштабах в последние годы стал применяться циркониевый дубитель. Он близок к хромовому, но обладает значительно большей наполняющей способностью, используется при дублении кожи;
3) в качестве дубителей разработаны водорастворимые или вододиспергируемые привитые сополимеры на основе протеинов;
3) титановый дубитель применяется аналогично циркониевому, но отличается от него большой скоростью диффузии в дерму, меньшей наполняющей способностью и придает полуфабрикату меньшую термостойкость и т.д.
Несмотря на широкое разнообразие существующих видов дубления, наиболее широко используемое все же является хромовое дубление. Однако данный вид дубления нецелесообразен. Последние годы сильно критикуют традиционный метод хромового дубления, справедливо указывая на проблемы с утилизацией хромсодержащих отходов и трудностями с выделением соединений хрома из сточных вод. Хром является одним из основных соединений, загрязняющих сточные воды и отходы коже-венно-мехового производства. В современных технологиях выделки пушнины в большом количестве используют маскированные высокомолекулярными органическими соединениями хромсодержащие дубители. Однако это не исключает негативного воздействия хрома на окружающую среду.
В рамках решения указанной задачи исследована возможность использования продуктов модификации пропиленкарбонаната (ПК), в частности уретангликоля (УГ), уретангликоля на основе эти-лендиамина (УГД) и уретанформальдегидного оли-гомера (УФО), при выделке шкурок кролика, для сокращения потребления хромового дубителя.
В работе показано, что применение продуктов модификации ПК позволяет снизить начальную концентрацию хромового дубителя. Это достигается за счет экранирования активных групп полипептидных цепей, что приводит к увеличению диффузионной составляющей хромового дубления, а также частичному структурированию кожевой ткани кролика мономерными уретанами.
Экспериментальная часть
Для повышения эффективности хромового дубления шкурок кролика и предварительного блокирования аминных групп нами исследована возможность применения неизоционатных уретанов (УГ, УГД и УФО). Эти продукты содержат первичные гидроксильные и уретановые группы. Уретано-вая группа обладает самой высокой энергией коге-зии, опережающей вторую по этому показателю амидную или пептидную группы. Очевидно, что схожесть строения указанных групп и их энергетических характеристик определяют и высокие показатели межмолекулярных взаимодействий их содержащих компонентов. Кроме того, уретановая группа и соседняя с ней гидроксильная способны к образованию водородных связей с соответствующими группами коллагена. Таким образом, блокирование азотсодержащих групп белка, должно предотвратить преждевременное связывание дубителя с коллагеном.
В данной работе использовалось сырье кролика пресно - сухого способа консервирования.
Исследовали влияния продуктов модификации ПК на свойства шкурок кролика, а также применение их в технологическом процессе для увеличения эффективности хромового дубления и физико-механических свойств. Была показана эффективность применения продуктов модификации ПК, за счет увеличения температуры сваривания. Однако значительное повышение температуры сваривания открывает возможность для снижения начальной концентрации хромового дубителя.
Все операции по выделке кролика до дубления проводили по методике, соответствующей принятой для указанного вида сырья. Процесс хромового дубления кролика проводили с добавлением в дубильные ванны неизоционатных уретанов с концентрацией 5 г/дм3 за полчаса до хромового дубителя при ЖК = 15, №С1 = 50 г/дм3.
Концентрацию оксида хрома у опытных образцов понизили на 15%, 20 % и 35%. Также проводили дубление контрольного образца по традиционной методике хромового дубления.
Процесс дубления контролировали по температуре сваривания кожевой ткани кролика, данные представлены на рисунках 1,2, 3.
Рис. 1 - Температура сваривания шкурок кролика (опытные образцы обработаны в растворах мономерных уретанов, концентрация хромового дубителя 1,3 г/дм3)
12 3 4
контр уг УГД УФО
Рис. 2 - Температура сваривания шкурок кролика (опытные образцы обработаны в растворах мономерных уретанов, концентрация хромового дубителя 1,2 г/дм3)
12 3 1
контрольный образец, образец, образец,
образец после после после
обработки обработки обработки
УФО УГД УГ
Рис. 3 - Температура сваривания шкурок кролика (опытные образцы обработаны в растворах мономерных уретанов, концентрация хромового дубителя 1,0 г/дм3)
Как видно из рисунков у опытных образцов температура сваривания после пролежки соответствует показателям ГОСТ и в среднем выше 65 0С, не смотря на снижение начальной концентрации хромового дубителя. Это является следствием ускорения диффузии хромовых комплексов в структуру коллагена, более полной их там фиксации. Значительное изменение температуры сваривания после пролежки доказывает непосредственное участия продуктов модификации ПК в процессе дубления. Так как температура сваривания у опытных образцов кожевой ткани кролика с концентрацией хромового дубителя 1,0 г/дм3 после дубления не достигает значений требуемых ГОСТом, поэтому для дальнейших исследований выбраны образцы выдубленные с концентрацией хромового дубителя 1,2 г/дм3.
Обработка неизоционатными уретанами в процессе дубления кролика приводит к увеличению температуры сваривания, что способствует повышению выбираемости хрома из дубильной ванны. А значит происходит и снижение хрома в отработанной ванне. Использование блокирующих агентов повышает диффузию дубителя в структуру кожевой ткани и позволяет существенно сократить его расход при сохранении основных закономерностей процесса. Несмотря на снижение начальной концентрации хромового дубителя на 20 %, массовая доля оксида хрома в кожевой ткани кролика увеличивается (рис. 4).
1.7
я 1:65
w X о4 1:6
о « 1:55
т: Ц
о е 1:5
в а я 1:45
я 7
- е
о п
*
я
1J
1.25
.Ill
контр
УГ
УФО
>ТД
Рис. 4 - Массовая доля оксида хрома в золе шкурок кролика
Таким образом, в представленной работе показано, что применение продуктов модификации ПК позволяет блокировать активные группы полипептидных цепей, что приводит к увеличению температуры сваривания, несмотря на снижение начальной
концентрации дубителя, к частичному структурированию кожевой ткани кролика. За счет интенсификации процесса хромового дубления кролика, открывается возможность дальнейшего снижения начальной концентрации хромового дубителя.
Литература
1. Сысоев В.А. Повышение эффективности хромового дубления при использовании продуктов модификации циклокарбонатов / В.А.Сысоев, И.Ш.Абдуллин, А.Р.Гарифуллина, А.М.Семенов, А.И.Салимова // Ко-жевенно-обувная промышленность.-2009.-.№3.-С.16-17.
2. Гарифуллина А.Р. Применение уретановых олигоме-ров для матричной изоляции наноструктуры коллагена / А.Р.Гарифуллина, Сысоев В.А. // Вестник Казанского государственного технологического университета №5, Казань: КГТУ. - 2011.-С.280-281.
© А. Р. Гарифуллина - канд. техн. наук, доцент кафедры плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, garalf@inbox.ru; В. А. Сысоев - д-р техн. наук, профессор кафедры плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, sisoev@kstu.ru; А. А. Шайдуллина - студетка гр. 434-М1 кафедры плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, ajgulchik2010@yandex.ru; Е. В. Белоусова - магистр гр. 434-М1 кафедры плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов.
© A. R. Garifullina - candidate of technical sciences, chairs Plasmochemical and nanotechnologies highmolecular of materials KNRTU, garalf@inbox.ru; V. A. Sisoev - doctor of engineering, professor chairs Plasmochemical and nanotechnologies highmolecular of materials KNRTU, sisoev@kstu.ru; A. A. Shaidullina - student gr. 434-М1 chairs Plasmochemical and nanotechnologies highmolecular of materials KNRTU, ajgulchik2010@yandex.ru; E. V. Belousova - student gr. 434-М1 chairs Plasmochemical and nanotechnologies highmolecular of materials KNRTU.
