автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.05, диссертация на тему:Модификация синтетического жира и применение его для жирования кож

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I

1.1. Общие понятия о строении коллагена,как объекта взаимодействия с жирующими веществами.

1.2. Взаимодействие жирующих веществ с коллагеном. Сульфатированные и сульфированные жирующие вещества, их свойства и применение в кожевенной промышленности.

1.3. Изменение жира в коже в процессе ее хранения и эксплуатации.

ГЛАВА 2.

2.1. Объекты исследования.

2.2. Методы исследования.

2.3. Метод статистической обработки результатов экспериментальных данных и оценка точности эксперимента.

2.4. Планирование эксперимента и получение математической модели процесса сульфатирования синтетического жира.

ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СУЛЬФАТИРОВАНИЯ

СИНТЕТИЧЕСКОГО ШИРА.

3.1. Сульфатирование синтетического жира и исследование полученного продукта с помощью инфракрасной спектроскопии.

3.2. Исследование синтетического жира и продукта его сульфатиро вания методом жидкостной адсорбционной хроматографии.

3.3. Термоаналитическое изучение синтетического жира и продукта его модификации.

3.4. Вязкость и поверхностная активность сульфатиро-ванного синтетического жира.**»***********».»**

3.5. Изменение свойств сульфатированного синтетического жира в процессе его длительного хранения.*•«•

ГЛАВА 4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЖИРУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ С КОЛЛАГЕНОМ.

4.1. Изучение распределения сульфатированного синтетического жира в структуре коллагена методом электронной микроскопии. •*••••••••.*•••••••••••«

4.2. Сравнительное исследование взаимодействия модифицированного синтетического жира и других жиров с коллагеном методом инфракрасной спектроскопии.

ГЛАВА 5. ЖИРОВАНИЕ КОЖ ХРОМОВОГО МЕТОДА ДУБЛЕНИЯ ЖИРОВЫМИ ЭМУЛЬСИЯМИ С ПРИМЕНЕНИЕМ В ИХ СОСТАВЕ СУЛЬФАТИРОВАННОГО СИНТЕТИЧЕСКОГО ЖИРА.*.

5.1. Влияние степени сульфатирования синтетического жира на жирующую способность полученного продукта.

5.2. Составы жировых композиций и методика выполнения жирования в полупроизводственных условиях.

5.3. Химический состав и распределение жира по слоям кожи хромового дубления.***•.

5.4. Физико-механические свойства готовых кож.

5.5. Гигиенические свойства готовых кож.*•*•••. Ю

5.6. Адгезия покрывной пленки к коже.*.**••••

5.7. Краевой угол смачивания кожи хромового дубления, жированной сульфатированным синтетическим жиром и другими жирующими веществами.•••*••••••.**••• Ю

5.8. Степень отдушистости лицевой поверхности полуфабриката.••••••»••*•»•••••••••••.*•*•• из

5.9. Шлифуемость лицевой поверхности полуфабриката.».*.

5.10. Исследование процесса старения кож хромового дубления, жированных жировыми эмульсиями с применением в их составе сульфатированного синтетического жира.».

5.II. Полупроизводственная апробация применения сульфатированного синтетического жира для жирования перчаточных кож из свиньи.

5.12* Производственная апробация применения сульфатированного синтетического жира для жирования кож хромового дубления и перчаточных кож из козлины. вывода.

В качестве главной задачи пятилетнего плана экономического и социального развития народного хозяйства СССР на I981-1985 годы и на период до 1990 года, поставленных ХХУ1 съездом КПСС, является "обеспечение дальнейшего роста благосостояния советских людей на основе устойчивого, поступательного развития народного хозяйства, ускорения научно-технического прогресса и перевода экономики на интенсивный путь развития, более рационального использования производственного потенциала страны, всемерной экономии всех видов ресурсов и улучшения качества работы" /1 /.

Принятая майским (1982г.) Пленумом ЦК КПСС Продовольственная программа, является важной составной частью экономической политики партии на современном этапе / 2 /. Программа предусматривает замену ценных натуральных продуктов, используемых для технических целей, синтетическими. Она направлена на дальнейшее укрепление социалистической экономики и носит комплексный характер. Это значит, что в ней воедино связаны многие отрасли экономики. Свое место среди них занимает кожевенное и меховое производство.

В настоящее время в кожевенной цромышленности применяется еще значительное количество ж!фов животного и растительного происхождения, которые наряду с дефицитностью, а также необходимостью их прямого использования как жирующего материала для жирования кожи, обладают существенными недостатками /95/. Эти недостатки заключаются в изменяемости химического состава и физических свойств натуральных жиров и масел, связанные с разветвленной структурой триглицеридов, наличием в ряде жиров ненасыщенных связей, что предопределяет их склонность к окисляемости, осмолению и другим изменениям, отрицательно влияющих на качество кожи в условиях ее цроизводства и хранения.

- б

Вопросы качества продукции неразрывно связаны с вопросами технологии. Применение для жирования кож хромового дубления натуральных жиров и масел, а также эмульгаторов на их основе, обеспечивает высокие упруго-пластические и эксплуатационные свойства кожи* Однако дефицит натуральных жиров, высокая стоимость, а зачастую и низкое качество ставят задачу замены их синтетическими жирующими материалами, не уступающими по технологическим свойствам натуральным / 4 /.

Два обстоятельства привели в последние года к усугублению вопроса о создании для кожевенной промышленности высокоэффективных жирующих материалов. Первое из них - резкое сокращение производства натуральных жиров, в том числе рыбьего и жира морских животных, после принятия в январе 1962 года закона об охране некоторых видов исчезающих животных. Второе - изменение ассортимента вырабатываемых кож - увеличение выпуска мягких хромовых кож, в особенности из сырья тяжелых развесов, требующих эмульсионного жирования, для которого в качестве эмульгатора используется дефицитная сульфированная воровань.

В связи с ограниченностью природных сырьевых ресурсов, а также теми задачами, которые поставлены перед кожевенной промышленностью - увеличение выпуска продукции, улучшение качества и расширение ассортимента, кожевенная промышленность освоила применение синтетических жирующих материалов, но пока ограниченного ассортимента /120/.

В целях расширения ассортимента синтетических жирующих материалов и эмульгаторов на их основе, и применения их взамен дефицитных и дорогостоящих натуральных иди природных жиров в процессах цроизводства кожи в данной работе была поставлена задача -получение на основе цромышленного синтетического жира модифицированных продуктов, обладающих улучшенными жировыми свойствами, разработка способов их использования в сочетании с другими жирующими материалами при условии замены букетов жиров природных жирующих веществ.

ВЫВОДЫ

1. В результате анализа патентных данных, научно-технической литературы и практического опыта кожевенных предприятий обоснована необходимость замены дефицитных и дорогостоящих натуральных жиров, применяемых для жирования кож в кожевенной промышленности - синтетическими жирующими веществами, полученных из продуктов переработки нефти. В связи с этим перспективным является получение нового синтетического эмульгирующего и жирующего материала - сульфатированного синтетического жира.

2. Разработан новый состав для жирования кож с применением сульфатированного синтетического жира при следующем соотношении компонентов, масс.%:

Синтетический жир 4,55-47,62

Сульфатированный синтети

Неионогенное поверхностноактивное вещество 4,76-9,09

Приоритет на состав защищен авторским свидетельством № 1000464 от 28.02.83г.

3. Методом математического планирования эксперимента найден оптимальный режим проведения процесса сульфатирования синтетического жира.

Анализ математической модели процесса сульфатирования синтетического жира показал, что искомой области оптимума соответствуют значения факторов: температура сульфатирования - 30°С и расход концентрированной серной кислоты - 30% от массы жира. ческий жир

Хлорированные парафины с содержаниемм хлора 13-47%

Веретенное масло

27,27-47,62

9,52-54,54 4,55-9,52

4. С помощью функционального анализа, ИК-спектроскопии, жидкостной адсорбционной хроматографии, термоаналитического анализа сделана попытка объяснить возможный механизм взаимодействия серной кислоты с синтетическим жиром при модификации последнего серной кислотой.

Установлено, что при модификации синтетического жира методом сульфатирования происходит обмен водорода, находящийся в оС- положении к карбонильной группе на S - функцию с образованием С- 5 -связи. Выяснено, что при сульфатировании синтетического жира имеет место образование в основном сульфо- и дисульфокислот и в незначительной степени сульфатов.

5. В результате модификации синтетического жира концентрированной серной кислотой в полученном продукте произошло возрастание общего содержания связанной с жиром серной кислоты, снижение величины числа омыления, йодного числа, эфирного числа. После нейтрализации сульфатированного синтетического жира аммиаком также изменилось кислотное число модифицированного продукта.

6. С помощью электронной микроскопии показан характер изменения в тонкой волокнистой структуре дермы под воздействием жирующих веществ, в том числе и модифицированного синтетического жира.

Показано, что под воздействием жировых веществ имеет место расщепление крупных (по диаметру) коллагеновых волокон на более мелкие, причем в большей степени это заметно на микрофотографиях волокон, жированных сульфатированным синтетическим жиром. В результате жирования коллагеновых волокон модифицированным синтетическим жиром наблюдается более плотное и равномерное распр-деление жировых частичек между пучками и на пучках фибрилл, чем в случае жирования сульфированным рыбьим жиром и ализариновым маслом.

7. С помощью ИК-спектроскопических исследований выяснен характер химического взаимодействия модифицированного синтетического жира и хлорированных парафинов (ХП-600Б) с моделью коллагена - желатином.

Показано, что при введении в желатин сульфатированного синтетического жира происходит частичное разрушение водородных связей в желатине и образование нового типа ассоциации, в которой принимают участие амино-и амидные группы желатина и сульфогруппы сульфатированного синтетического жира.

Связывание хлорированных парафинов (ХП-600Б) с желатином осуществляется в основном л'Н-пептидными группировками и в меньшей степени л/Нg-и ОН-группами боковых цепей желатина.

8. Установлено, что лучшим жирующим и диспергирующим действием в отношении волокон дермы обладает модифицированный синтетический жир со степенью сульфатирования 30%.

Показано, что применение сульфатированного синтетического жира в составе жировых эмульсий в количестве 30-60% улучшает шлифуемость полуфабриката, физико-механические показатели, водостойкость, эластичность, гигиенические свойства и адгезию покрытия кож, уменьшает отдушистость лицевой поверхности полуфабриката - благодаря лучшей проникающей способности и более равномерному распределению сульфатированного синтетического жира в толще дермы. Показатели химического состава и физико-механических свойств опытных кож соответствовали требованию ОСТ 17-258-73, изменение №2, от 19.09.1975г.

9. После длительного хранения (в течение 2-х лет) химико-аналитические константы модифицированного синтетического жира изменились незначительно.

Кожи хромового дубления, жированные с использованием свежеприготовленного сульфатированного синтетического жира и сульфатированного синтетического жира после 2-х лет хранения, не отличались по химическому составу и физико-механическим свойствам и соответствовали требованию ОСТ 17-258-73, изменение №2 от 19.09.1975г.

После хранения (I год) кож хромового дубления, жированных жировыми эмульсиями с применением в их составе модифицированного синтетического жира, существенных изменений физико-химических и физико-механических свойств, цвета и мягкости обнаружено не было.

10. На основании проведенных исследований предложенный состав жировой эмульсии по авторскому свидетельству № 1000464 внедрен на Бакинском производственном объединении кожевенных предприятий при производстве кож хромового дубления для верха обуви (бычина тяжелая). Экономический эффект от внедрения р составил 520 руб. на выпуск I млн.дм кож.

Проведена производственная апробация применения сульфатированного синтетического жира в смеси с жирующими веществами, полученными из продуктов переработки нефти, взамен сульфированной ворвани на Васильковском кожевенном заводе для жирования перчаточных кож из козлины. Экономический эффект по данным р предприятия составил 1447 руб. на выпуск I млн.дм кож.

1. КПСС. Съезд, ХХУ1-Й. Москва. 1981. Материалы ХХУ1 съезда КПСС. -Политиздат, 1981. -223с.

2. Продовольственная Программа СССР на период до 1990 года и меры по ее реализации. Материалы майского Пленума ЦК КПСС 1982г.-М.: Правда. -94с.

3. Азингер Ф. Парафиновые углеводороды. Химия и технология. -М.: Гостоптехиздат, 1959. -623с.

4. Алаев Б.С., Маньковская Н.К., Шиман A.M. Производство синтетических жирных кислот. -М.: Пищецромиздат, I960, -168с.

5. Алексеев В.Н. Количественный анализ. Издание 1У. -М.: Химия, 1973. -504с.

6. Аширбаев А.И., Шкаранда И.Т. Исследование распределения фтор-органических соединений в структуре коллагеновых волокон методом электронной микроскопии. -Изв.вузов. Технол.легкой пром., 1978, №1, с.64-66.

7. Баймухамбетов Г.А. Исследование возможности устранения жесткости структуры у кож однованного хромового дубления, возникающее в процессе сушки. -Автореф.канд.дис.,К.: 1975. -27с.

8. Беззубов Л.П. Химия жиров. -М.: Пищецромиздат, 1956.-226с.

9. Бернштейн М.М., Краснов Б.Я., Евгрифова Н.Г. Исследование деформационных свойств натуральной и искусственной кожи. Кож.-обув.пром., 1980, №9, с.57-59.

10. Бондарь А.Г., Статюха Г.А., Потяженко И.А. Планирование эксперимента при оптимизации процессов химической технологии. -К.: Высшая школа, 1980. 259с.

11. Беллами Л. Инфракрасные спектры сложных молекул. -М.: Иностран.лит., 1963. -590с.12