Ой лбірлерін бояуда бояуларды зара рекеттесуіні химиялы табиаты

UDK 667:675.6                          

Кіріспе

ТацыIрыIпIтыI танIдаудыI дэйектеу, мацсатыI мен мінIдеттеріi. БелсенIді боягыIштардыIц цундыI цашиеті жумсац жаIгдайда талшыIцпен оньщ1 зацы[мдануыIн цоспаганда, химиIялыIц эрекет-тесу цабілеті болыIп табыIладыI. СыIртцыI эсер-лерге ете сезімтал жYн талшыIцтарыI ушін бул ете мацыIздыI. Ресей Ф едераци[ясыIныIц галыIм-дарыI Р.Ф. ГайнIутдинов, Ф.С. Ш арифуллин, И.Ш . Абдуллин, А.П. КиIрпиIчников жургізген улбір буйыIм1дарыIн бояудыIц ттмдіiпIроцесін эзірлеу туралыI аппарат бар [1]. ХимиялыIц материалдар негізінде улбір ш ииз3атыIн ецдеу-діц жаца технологиIяларыIн авторлар Б.С. ГриIгорьев, Л.А. КомIисарова1, Л.Л. Щ еголева [2], сонIыIмен цатар жаца химиIялIыIц материалдар мен улбір мен цой улбірлерін ендеу техно-логиIясыI (РФ патенIті 2170262), цой улбірлерін ецдеудіц жаца эдістері (патент 2312898 РФ) [4] усыIнIыIлгуда [3]. Yлбір шиюiзатыIнIыIц биоза-цы[мдануыIн болI,дыIрмаудыIц жаца мумкіндік-терін іздеуге Н.П. Кутепова1, Н.З. ВалыIиин улес цостыI [5], жYнді цой улбірлерін бояу нэтижелерін жацсарту Y1шін улбірді бояу Y]рдісін модифи[кациялау усыIнIыIлдыI [6].

[7] ж<умыIста боягыIштардыIц тегістеуіш ретінде цолданыIлатыIн синтезделген беттік белсенIді заттардыIц цатыIсуыIмен плазмалыIц ецдеу мен цой улбірін бояудыI біріктіретін технологияныIц тиімділігін дэлелдедіi. Кой улбірін темен цыIсыIмдыI плаIзмамен алдыIн ала ецдеу судыI сіціру цабілеті жогарыI, тусі ашыIц жэне ж<умсацтыIгыI жогарыI цой улбірін алгуга мумкіндік береді [8]. Бояу процесін1е келетін болсац, кез келген химиялы.1ц реак- цияныI басцаратыIн жагдайлар бояу проце-дурасыIна эсер ететіні атап етіледі. УацыIтты , температураныI, рН жэне концентрациIяныI бацыIлау цажет [9].

Белсенді боягыIштармен бояуга сілтгілIі жэне гидротропIтыI заттардыIц эсер ету ерек-шелIіктерін аныIцтауга арналган талдау аныIц жургізілмеген, бул пIроцесті бацыIлаудыI цныIн-датадыI. БояудыIц эртурлIі кез ; ецIдерінiде физи-калыiц пiроцестер де, химиялыіц реакциiялар да журеді. Кой улбірін бояуда бір мезгілде энер-гети[калыIц сипаттамалардыI ескеру цажет. М ун-дай цажеттілік бояу пIроцесінIіц негізгі параметр-лерініц температуралыIц тэуелділіктерін бол-ж<ау кезінIде туыIндайды.1. Бул белсенді боягыIш-тармен бояу кезінде болатыIн эртурлі пIроцес-терді терец зерттеуді талап етеді. Бул мэселе-лерді шешу езектгі болыIп табыIладыI, ейткенIі ол жунді цой улбірін бояу пIроцесініц ттмділігін жэне белсенді бояулардыI цолданудыIц толыIц-тыIгыIн арттыруга мумкінIдік бередіi.

Ж умыIстыIц мацсатыI - эр ту I рлі белсенді боягыIштармен цой улбірін бояу пIроцесініц физика-химиIялыIц негіздерін жэне санды.1ц сипаттамасыIн одан эрі дамыIту; температу-раныIц, ортаныIц рН жэне басца фактор-лардыIц эсерінен ту I кті цой улбірін бояу пгроцесініц тшiмділігініц керсеткіші мен бекіту дэрежесініц езгеруін болжаудыIц теориялыIц негізін эзірлеу болыIп табыIла1дыJ.

Зерттеу материалдары мен эдістері Зерттеу обjьектіiл1еріi: тарацтыI таIспа ту-рінIдегі 64К жYн талшыIцтарыI; жартыIлай биIязыI жYЦДІ цой улбірі, жаIзда цы[рцыIлган, бір техно-логиIя бойыIнша алыIнган, алдыIн-ала ецдеудіц келесі сатыIларыIнан еткен: ж<ібіту, майсыIз-дандыIру, сыIгу, цыIрцу, терісін тазарту, пиIкелдеу-илеу; боягыIшта1р: цыIшцыIл бордо С, белсенIді ашыI^ цыIзыIл 5СХ, белсенIді цоц[ыIр 2ЖШ, белсенIді ашыIц кек 5ЗШ.

Бул зерттеуде цолданыIлатыIн эдістер3: цой Yлбірін арнайыI цурыIлгыIда бояу эдісі, боягыIштардыIц цурамыIн аныIцтау эдісі, ИК-спектроскоп1и1я.

Нэтижелер жэне оларды талцылау

КурамыIнIда виниIлсульфон топтарыI бар белсенIді боягыIштармен жартыIлай фабрикат-тардыI бояу пIроцесін олардьщ1 химиIялыIц таби-гатыIнIыIц ерекшеліктеріне байланIыIстыI екі негізгі кезецIге белу/ге боладыI. Бірінш і кезенде (цы(шцыIл немесе бейтарап ортада) бояу диф-фузиIясыI ерітінIді бетіне жэне одан эрі талшыIц цурыIлыIмыIна терецIірек тараладыI. БояудыIц екінші кезецIі сілтілі орта жагдайiыIн[да етеді, ол белсенIді бояудыIц реакционды[-цабшетп1 фор-масыIныIц тYЗiІлуіне цажет, ол кераганніц фунIк-ционалдыIц топтарыIмен коваленттік байланыIс арцыIлыI кYшті байiланIыIсадыI, бул бояудыIц тутас тиімIділігін цамтамаIсыIз етеді. Молекулада бірден кеп белсенді топIтарыI бар бифунк-ционалдыI белсенді боягыIштардыIц пайда болуыIмен эдебиетте талшыIцпен химиялыIц эсерлесу/і статистикал^1ц ыIцтималдыIгы[н[ыIц жогарыI болуыIна байланIыIстыI олардыIц бекіу дэрежесінIіц жогарыIлау'ыI туралыI дэлелдер келтірілген. Бірац бул баIгыIтта тэжк1рибелш зiер>т-теулер ете аIз немесе мIYлдем жYргізілмеген [10].

Зерттелетін эртурлі табигаттагыI бел-сенIді боягыIштардыIц реакционIдыI цабілетті-лігін аныIцтау, сондай-ац олардыIц кераган1-н1іц цурыIлыIмIдыIц элементтерімен байiланIыI-сыIнIыIц сипатыIн анIыIцтау Y1шін жунді цой Yлбірініц Y лгілерін цыIшцыIл[дыI бордо С жэне белсенді ашыIц цыIзыIл 5СХ боягыIштармен бояу цурыIл-гыIсыIнда [11] зертханалыIц бояу эдісі бойiыIнша жургізілді ^^лЛггіi маIссасыIныIц %0) [12, 13]:

боягыIш цыIшцыIл бордо С 2

сірке цыIшцыIлыI4,1I глаубер тузыI10

белсенді ашыIц цыIзыIл 5СХ 2

СНзСООН 5,2

ОП-10     0,22

(сорбиIрленген боягыIштыI бекіту) натрий гидрокарбонаты.14,6

ЖYнді цой Yлбірін  бояуыI  келесі режимедер        б(оcйiыDнpшIаa       жYргIізілді:

1-сурет- ^ышкылды бордо С боягышпен бояу режнмі

2-сурет - Белсенді ашык; кызыл 5СХ бояу режнмі

А - СНзСООН жэне ОП-10

Б - белсенIді ашыIц цыIзыIл 5СХ боягыIшыI В - натрий гидрокарбонатыI

Бояу температу'раIсыI 35-ден 55°С-ца дейін езгердіi. Ж алпIыI бояу уацыIтыI жуудыI цосцанда цыIшцыIл[дыIц бояу ушін 140 минут, белсенIді бояу ушін 160 минут болдыI. БоягыIш ерітінIді 0,7 мI/с ж{ыIлдам1дыIцпен боялатыIн субстрат арцыIлыI еткізілдіi.

БояудыIц бірінші кезеці улгініц салмагыI бойыIнша 2%0, ЖК=5, T=55°C жэне рН 3,5 боягыIштыI шыIгыIныI кезінде жузеге асыIрыIлдыI; ол 100%0 сірке цыIшцыIлыI арцыIлыI реттеледіi.   90 минIуттан кейін боягыIш ерітінIдісініц рН натрий   гиIдрокарбона1тыI арцыIлыI 8,5 дейін кетГеріiлдіi. СалыIстыIру уш ін тэжірибеде типтік эдіс бойыIнша цы[шцыIлдыI бояу цолданыIл1ды.1 .

Yлбір жартыIлай фабрикатыIныIц бояу-дыI сорбциIялау шамасыI, жуудыI ескере отыIрыIп, фотометриIялыIц эдіспен аныIцталган, бастапцыI жэне цалдыIц ванналар концен-трациIясыIныIц цаты[насыIн келесі формула бойыIнша            есептейді            [4].

С i р = 100%>- (С л %0+ Сжу%:)

Ковалентті байланыIспаган белсенді боягыIштыIц улесі цой улбірініц улгілерін пиIридиннщ1 цайнаган 25%о сулыI ерітінIдісімен экстракциIялау арцыIлыI кептіргеннен кейін келесі формула бойыIнша аныIцталды.1 .

Сбайл = (Сбаст - Сэкстр)* 1 0 0 %0

ТэжК1рибе нэтижелері керсеткендей1, бел-сенIді жэне цыIшцыIл боягыIштардыI жунді цой улбірін бояу ерітінI,дісінен бірдей алыIнады , атап айщКанIда жалпIыI сорбцияланIган боягыIш-тыIц жалпыI мелшерінен 72,2-78,5%о децIгей1інде зертеледіi.

100 T

12   3   4

A B AB A 8

1 - белсенді коцыр 2ЖШ; 2 - белсенді ашыщ-кызыл 5СХ;3 - белсенді ашык-кек 5ЗШ; 4 - кышкылды бордо С;(А - боягыш сорбциясы; В - боягышты бекіту)

3 - сурет - ЖYн керашнімен боягыштардыц сорбция келемі жэне кайтымсыз бекітілу мэндері

Нэтижелердіц уцсастыIгыI жогарыIда аталган боягыIштардыIц негізінен жалпIыI «цы[шцы[лдыIц»> сипаты[на байланыIстыI. Белсенді боягыIштардыIц коваленттік беку'і олардыIц цурамыIндагыI белсенIді топтардыIц санIыI артцан сайыIн артадыI. Сон[ыIмен, монофункционалдыI белсенIді ашыIц-кек 53Ш сорбциIяланатыIн боягыIштыIц жалпыI мелшерінIіц 72,2%0-ыIныIц тек 56,7%0-ыI гана коваленттік байланIыIспен, моно-бифункционалдыI белсенIді цоцыIрда -73,7%0-ыIныIц тек 65,9%0-ыI, гетеро-бифунк-цIионалдыI белсенIді ашыIц-цыIзыIлда 5CX -77,1%0-ыIныIц тек 71,6%0 -ыI бекітіледіi.

Белсенді ашыIц цы[зыIл 5CX байцалатыIн ковалентті бекітілген боягыIштыIц макси-малдыIмелшері гетеро-бифункционалдыI боя-гыIштардыIц бекуі, жогарыI дэрежесі ту1ралыI эдебиет деректерінде расталдыI. Бул факт apTY1pni белсенді топтардыIц (винилсуль-фондыI, хлортрйазйнді) кератинге цатыIнасыI бойыIнша эрт[Yрлi белсенділік цабілеттілігі гана емес, соныIмен цатар ец жогары.1 молекулалыJц массага жэне осыI боягыIштыIц молекулаларыIныIц агрегациясыIна ец аз бейімділігіне байланыIстыI болуыI мYмкiн.

АлыIнIган нэтижелердi талдау кезінде, боягыIштыIц кейбір белігі су-пиридин ерітіндісімен жартыIлай Yлбiр фабрикатыIн[ыIц кера-тинiнен белініп алыIнадыI. Бул ф акт ковалентті бекуі формадан басца, белсенді боягыIш кератинде не цы[шцыIл боягыIштардыIц тYЛрi бойыIн-ша байланыIсцан гиIдролизденген кYЙде де, молекулааралыIц эсерлесу ^шитер{імviенi байла-ныIсцан белсенді тY]рде де болуыI мYмкiн екенін керсетедіi. Бояу аiяцталмаган кезде соцгыI ту Iрі немесе Y'PДІс ш арттарыI оцтайлыI болма-ган кезде пайда болуыI мYмкiн. Кыiшцыiлдыi боягыiштармен бояу кезінде сорбиiрленген боягыiштыiц жалпыI мелшерініц 63,7%0 сулыI пиридин ерітіндісі жояды.1 .

БоягыIштыIц цалган белігі Yлбiрдiц жартыIлай фабрикатыIнда боягыIш пен кератин арасыIнда тYЗІІлетiн координациIялыIц жэне ионIдыIц байланIыIстар арцыIлыI сацталады.1 .

Коллагенніц боягыIштармен эрекет-тесуін инфрацыIзыIл спектроскопиIя арцыIлыI зерттеуді [14] авторлар жY|ргiзген.

БелсенIді боягыIштардыIц жYн керати-німен эрекеттесу ерекшеліктері 2Ж Ш белсенді цоцыIр бояу арцыIлыI боялмаган жэне боялган желатинIдi пленкалардыIц И1К-спектроскопия-лыIц зерттеулерімен расталды .

-0.2

622 1005 1388 1771 2155 2538 2S21 3304 3687 4070 4453 см"1

1 - таза желатин; 2 - рН 3,5 кезіндегі белсенді боягыштармен боялган;3 - рН 8,5 кезіндегі белсенді боягыштармен боялган;

4 - сурет - Желатин пленкаларын сіцдірудіц ИК-спекторы

ТYCтi пленкалардыi сіц[діру ИIК-спектр-л ер ін тал д ау н эти ж есiн д е 3 3 2 0 -3 3 3 0 с м -1 аймагыIндагыI -NH 2 топIтарыIныIц концентрациIя-сыIнIыIц те3м1ендеуі мен -NH топтарыI аймагыIнIда (2990 см -1) сіцу ж олацтарыIныIц белсенділігі анIыIцталдыI, бу L л боягыIштыIц белсенIді топ-тарыIмен коваленттік байланIыIс тYзуге -NH 2 топтарыIнIыIц цатыIсуыIн растайды.1 .

КыIшцыIл ортада (рН 3,5 кезінде) бел-сенIді боягыIшпен боялган желатиндi пленIка-ларды1ц сіцу спектрлерініц гиIдроксиIл тобы1на сэйкес келетін 3 420-3 5 90 см -1 айм агыIндагыI эртурлі царцыIндыIлыIгыI су'тегі байiланыIс-

тарыIныIц тYЗiІлуiн керсетедіi. рН 8,5 сілтілі ортада 1 650 см -1 (C =O ам иIд 1) жэне 1650-1620 см -1 (N -H ам иIд 2) аумагыIнI,да спекторларда кушті валенттік тербелістер ту'ыIндайдыI, олар коваленті жэне сутекті байланыIстардыIц пайiда болгуыIн білдіреді. Спектрлер сутегі мен коваленттіц тYЗiІлуiн керсететін аймаIгыIнIда кушті созыIлгу тербелістерін керсетедіi. Будан басца желаганді пленкада органикалыIц боя-гыIштардыIц бол[уыIн валентті тербелісті 16301 5 7 5 с м -1 ( а з о т о п т а р -N -N - ) , 1 5 6 5 - 1 5 4 5 с м -1 (нитротоптар R-NsOc2),), 30(70-3020смv-1 1 (цурамыiнда аiзотыi бар гетероциклдар) айма- гыIнIда анIыIктауга боладыI. БелсенIді боягыIштыIц реакцнондыI-кабілеті виниIлсульфон турінIдегі шыIгу1ыI (рН 8,5 кезінде) боягыIштыIц курыIлыI-мыIнIда С=С ^ос байланIыIс пайда болган кезде спектрде 1 47 5 -1 62 5 см -1 айм аLгыIнда валенIтік тербеліс айныIмалыIжйілікпен расталады.1 .

Жуfргізілген зерттеулердіц нэтйжесі бойыIнша кыIшкыIл ортада бояудыIц бірінші кезецінIде улбірдіц жартыIлай фабрикатыIмен белсенIді боягыIштардыI сорбциялануыI кыIш-кыIл боягыIштардыIц турі бойыIнша коорди-циондыI байланыIс, Ван-дер-Ваальс куші, ионIдыI жэне сутек байланыIстарыI аркыIлыI жу T ретінін керсетГедіІ.

Сілтілі ортада бекуі кезінде реак-ционды[-кабшетпi формасыI пайIда боладыI жэне боягыIш коваленті байланыIспен бекітіледі. Кератинщ1 боягыIшпен байланыIсыIныIц беріктігін ан[ыIктауда бифункционалдыI белсенді боягыIштардыIц ковалентті бекуі моно-функционалдыI боягыIштарга Караганда орташа елшемі 10-15%ожогары.1 .

Цорытынды

Тері-улбір ендірісінде тутыIнушыIлыIк ка-сиеттерінIіц жаксартыIлган максатыIнда кой ул-бірін алу ушін виниIлсульфон жэне хлоро-триаIзин топтарыI бар белсенIді боягыIштардыI колIданГу мумкіндігіне зерттеу жургіiзіiлдіi.

Yлбірдіц жартыIлай фабриIкаттагыI турлі табигаттаIгыI белсенIді боягыIштардыIц сорб-циIялыIк, диффузиIялыIк жэне коваленттік бекуі кинетикалыIк зацIдыIлыIктарыI анIыIкталды.1 .

Ж огарыI реакциялыIк кабілетіне байiла-ныIстыI гомо- жэне гетеробифункционалдыI белсенIді боягыIштардыIц сорбциялыIк мэндері монофунIкционалдыI боягыIштарга караIганI, да сэйкесінше 9 жэне 13%0 болса1, ал сорб-циIяланган боягыIштыIц кератиндепi ковалентті беку дэрежесі 10-15%0жогарыI болады.1 .

БоягыIштыIц талшыIк кератишІмен бай-ланыIсыIныIц беріктігін аныIктау жэне ИК-спектроскопиIялыIк зерттеулер аркыIлыI кыIш-кыIл ортада сорбция сатыIсыIнI,да белсенді боягыIш физикалыIк адсорбциIя жэне коор-динациIялыIк куштерініц эсерінен жун кера-тинініц функционалдыIк топтарыIмен эрекет-тесетіні дэлелдендіi.

Сілтілік ортаI, да беку кезецінде адсорб-циIяланган боягыIштыIц 93%0-га дейін кова-ленттік, соныIмен катар, координациIялыIк байланыIстар аркыIлыI бекітілетіні эксперимент ж<узінде аныIкталды.1 .

ПАЙДАЛАНЫЛЕАН ЭДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ