автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.01, диссертация на тему:Покрывные пигментные концентраты для кожи на основе дисперсных минералов

ЯЕРМВНЙИ HHIBEPCHTET "ЛЫНВСЬКА П0Л1ТЕХН1КА

<s

r.r?.

u. ' На правах рукописи

o_ -

ШКШЬКИИ Микола Петрович

П0КРЙВН1 _ ШГКЕНТШ КОНЦЕНТРйГИ ДЛЯ 1К1РИ Hfl OCHOBI ДИСПЕРСИЯХ М1НЕРАЛ1В

05.17.01 - технология неорган!чних речовин

АВТОРЕФЕРАТ

дисертацП на здобугтя наукового ступеня кандидата техн!чних наук

ЛЬВ1В - 1995

Дисертащею е рукопис.

Р и и С 7 У '¿пи С Меи! и ни »'¡О.'^ 0,Цр А иЬиЛхТпШО! 1 Д о рЙСШ Л и I 0

университету "Льв1всьна пол1техн1ка" 1 ф!рм! "Барва", м.1ва-но~ Чранк1вськ,

Науковий кер!зник:

Доктор х1м!чних наук, прсфееср Успенська 1нна ГсрдП'зна Науковий консультант:

Доктор х1м!чних наук, професор Ятчишин Йосип йссипович

0ф1ц1йн1 опоненти:

1. Доктор хШчних наук, доцент Яремко Зенов1й Михайлович

2. Кандидат техШчних наук, доцент Пона Нирон Григорович

Провщна установа:Укра!'нський науково-дослгдний шетитут »К1р4Шй-Воу77ьБ01' ЛрОииСЛиБиСГ1, и« КиТБ,

Захист в!дбудеться " " 1995 року о год,

на зас!дант ппец1ал1зованоТ Вчено! Ради К 04.06,12 при Державному ун1верситет1 "Льв^вська пол!техн1ка" (290646, Льв1в-13, пл.Святого Юра 9, ауд. 114).

3 дисертацхею можна ознайомитися у науково-техн1чн!й б 1бл1-отец1 Державного ун1верситету "Яьв1вська пол1техн1ка" (вул. Про-«ресорська, 1).

Автореферат роз1слано " ^^ 1995 року.

Вчений секретар спец1ал!зова-ноТ ВченоУ Ради К 04.06.12, канд. техн. наук, доцент

Бахула 9.1.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ.

ЙКТЯАЛЬШСТЬ РОБОТИ. Р1 ст виробництва високозк1г.но'{ ик1ри вимагае нозих технодог!й для одеряання х!м1чних композшпйних матер1ал!в з метою 1I оброблення. Ця проблема е особливо актуальною для покривних пзгментних концентрате, як! виготовляять на основ! деф!цитноГ сировини: неорган!чних тгмент1в та харчо-вого бика - казеУну 1 мають ряд недолШв - низьку агрегативну стШкть при збер1ганн1, невисоку криючу здаттсть, загнивають без антисептика, характеризуются вузькою гамои кольор1в.

0 цьому план! безсумшвне заигкавлення викликашть покривн1 концентрат« на основ! природних дисперсних м1нерал1в: монтмори-лон!ту, каолш1ту 1 барвнимв. Економ1чна доц1льн!сть викорис-тання «1нерал1в зумовлена наявнктю значних промислових родовит в ЗкраШ ( Черкаське, Горбське, Глух1вське) I техшчною простотою 1'х видобування: каукова - ун!кальними властивостями цих М1-нерал1в: адсорбщйними, катал!тичними. 1онообм1нними; практична - можливкти розробити водн! тиксотропн! покривн! концентрати з повнош замшою зв'азрчого - харчового б1лка - казеуну на органом!нерал. Використання барвник!в дае момлив!сть синтезува-ти органоьйнеральн! гпгменти широко'1 кольоровоУ гами, но е пер-спективним для створення п!гментних покривних концентрапв з но-вини колористичними характеристиками.

Йктуальн1стъ роботи пЦтвердяуеться включениям П в план на 1991-1993 рр. Державного Ком!тету з науки 1 техн!ки: позиц!я 4.1.1.20, тема - "Розробка технолог 11' комплексно!" переробки природних дисперсних м1нерал!в ЯкраУни на гостродеф1цитн! фарби".

МЕТА РОБОТИ. Створення нових покривних шгментних концентратов на основ! дисперсних м1нерал1в; розробка наукових 1 прак-тичних основ способу отримання органомшеральних п1гмент!в; до-

слгдзення механ!зму íx утворення i мовливостей використання для обробки ишри.

HAHKOBfl НОВИЗНА РОБОТЙ полагав в :

-розробцх способу отримання реакц{йкоздатних органом1нера-Л1в шляхом xitc 1чного мсдиф1куванкя монтмсрилон!ту та кзол!к!ту г1дрол13атои колагену 1з bíjxoaíb игпряного виробництва, ах о дае зкогу циеспрямовано сиктезувати органом1нералып гйгменти з певним комплексом властивостей;

-синтез! нового чорного барвника для iek!ри на ochobí одер-каноТ за новой технологе® д1азоскладово'1 - 4,4'- д1ам1нодифе-н!лсульфам1ду илахом И д1азотуваБня, сполучення отримано! д1-азосполуки з динатр1евои с!ллв йи-кислоти, д^азониробензолом та метафенгленд1аи1ном; вивченн! йоге кояористичних та х1м1чних властивостей;.

-встановленш механ1зму модидпкдвання монтморилошту та ка-ол!н3.ту гхдрол^затои колагену, доведенн! структури модиф1куючих шар!в, визначент параиетр1в елементарноГ коьйрки органомонтмо-рилониу;

- розробленн! способу одержання новкх кольорових гпгмент1в шляхом осадяення на органом!нералах ан1онних барвншпв, вивчен-hí ix будови, топох1к1чних та коло1'дно-х1м1чних властивостей;

-розробленн! водних тиксотропних паст нових покривних nir-ментних концентрат1в без бокового зв'язушчого - казешу; виз-наченн! íx ф!зико-х1м1чних властивостей i встановленн1 склад!в агрегативно спйких конпозиц1й (апретур) для обробки ишри;

- розробц! технолог1Чного режиму i технологímhoT схеми одержання покривних гпгментних концентратов.

ПРАКТИЧНА ЩйНЮТЬ РОБОТЙ полягае"в тому, що отриман! в нíй експеримвнтальн1 залежност! i розвинуп на i'x ochobí уявлен-ня про вплив xi«i4noro модиф!кування г!дрол1затом колагену на

реакц!йну здатн!сть м1нералу як наповнювача дали змогу розроби-ти технолог!ю опеожання кпльпппйну гргмон'Нп 1 ид уу оснг?! -аокривних п!гментних'концентрат1в для обробки шк!ри.

Налагодкено за нсвим способом проиисловий випуск покривних гигментних концектрапв чорного, червоного, жовтого. бордового, темно-коричневого кольор1в та барвника ан!онного чорного для лк!ри на 1вано-Франк1всък1й ф1рм1 " Барва ". Проведено 1'х про-мислове випробування для фарбування шк!ри на Льв1вському шк!р-об'еднанн1 "Св1танок".

Розроблеш технолог1чн1 регламенти 1 техн!чн1 умови ТУ 636-0205603-21-91 "Орбенти.Концентрати покривних фарб" та ТУ 636-0205601-18-92 "Барвник оргатчний ан1онний чорний для вшри".

ЙПРОБАЦГЯ Р0Б0ТЙ. 0сновн1 результати роботи допов1дались на М1Янародн1й науково-техн1чн1й конференц!'].' "Розвиток техн1ч-но'1 х!м11" в УкраШ" ( Харк1в, 1995 ),XIII Укра1'нськ1й конферен-цп з неорган1чно"1 х 1 м 1 "1 С Загород, 1992 конФеренцП "Сучас-ний стан 1 перслективи розвитку барвник^в та текстильно-допо-й1гних речовин" (Барнаул,1991), науково-техн1чних конференц!ях Льв1вського пол!техн!чного 1нституту (1991-1994 рр.).

ПУБЛ1КЙЦ1I. За матер!алами дисертацП' опубл1Ковано 2 стат-т1, 3 тези допов1дей. отримано 1 авторське свЦоцтво на винах1д, 1 патент УкраТни на винахЦ, 1 позитивне р1аення на видачу ав-торського св!доцтва на винах!д.

ОСОБИСТИЙ ВНЕС0К дисертанта полягае в проведенн! експери-«ентальних досл1дяень, обробц! отриманих результапв, впровад-женн! результатов роботи у виробництво, формулювант основних положень та висновк1в.

0Б'£М РОБОТИ.Дисертац1я складаеться з1 вступу, 4 роздШв, висновюв, списку л!тератури та додатк!в. Робота викладена на 112 стор!нках машинописного тексту, и!стить 19 таблиць, 26 ри-

- 6 -

сунк1в. Список лНератури складае 105 дкерел.

0СН0БНИЙ ЗЙ1СТ Р0Б0ТИ.

ДОСЛЩЕННЯ ПРОЦЕСУ М0ДИФ1КНВЙННЯ ДЙСПЕРСНИХ Н1НЕРАЛ1В ПДР0Л13АТ0М КОЛАГЕНУ.

Як адсорбенти використовували м!нерали двох основних тигпв шаруватих сшикапв: з рухомим скелетом алвмокреьшйкиснево! ре-ипки (монтморилон1Ги асканський 1 черкаськмй) 1 яорстким - ка-

-5" -5"

олШт глуховецький з обм1нноп еын1стю 98- 10, 7 1- 10 та

-у

1,5-10 кмоль(екв )/кг, в1дпов1дно.

Як модиф1катори-адсорбати були обран! гЦрол!зат колагену ГК СМг=320 ,вмкт азоту 13,7 7. мае.) та амшований г1дрсшзат колагену - АГК (Мг=370,вм1сл азоту 13,0 7. ыас.).ГК 1 АГК - про-дукти гЦрол1зу колагенвм1стимо! шк1ряноа сировини в1дпов!дно у сульфатна кислот 1 1 сульфат! амонгю з формальдепдом.

Процес адсорбцП зд1йсннгаали на натр1й-формах ыонтнорило-н1ту 1 каол!н1ту з водних розчин1в г1дрол1запв колагену в умо-вах встановлених пошуковими до сложениями: рН 5-6, теиперату-р1 - 293 К, концентрацп твердо! фази 1 кг/м-? тривалосп дос-л1ду 4? год.

Капони г!дрол1запв колагену адсорбуються на «1нералах в к1лькостях, що перевищують 1'х 1онообм1нну зда'тн!сть: для ионтмо-рилонпу в 4,6 - 4,9 раз1в, каол!н1ту - в 10-13 раз!в (табл. 1, рис 1.)

Величина гранично!" адсорбцП залевить в!д обманно! здатно-ст! м1нералу та будови амшофрагменту Пдрол1зату колагену. Так, значения гранично! адсорбцП' для капсн!в АГК на иахарадзевсько-му На-монтморилон1т1 на 172 биьие в!д а» на черкаському Иа-монтморилонШ, як1 в 38-46 раз1в вищ1 в1д показника для као-л1н1ту.

- ? -

Рис.1Лзотерми адсорб-Ц1Y KaîioHiB г iдрол!-3aTiв колагену на чер-каському (2,4) i маха-радзевському (1,3) На-монтморилониах, Na-каол1н1тах (5-6); АГК (1,2,5). ГК(3,4,6).

О кО SO Цй /О.-lff«»MbttK§)

' ' А Таблица 1.

Результати адсорбц1ï /а/ i десорбцП /а'/ капон!в

пдрсшзатчв колагену на мшералах.

* N йдсорбат Адсорбент Адсорбц1я, а-105 киоль(екв )/кг Лесорбщз а'- 1(Г (кмоль(екв)/кг

пп гранична íoho- обьйнна С по Na+) понад-еквава лентна

0.1 н HCl 0.1 н NaCl

1. АГК монтнорилон!т 463 81 382 3 2

2. АГК 380 65 315 4 3

3. ГК 395 78 31? 3 2

4. - ГК 347 63 284 2 2

5. АГК каол1н1т 12.5 1 11,5 5 3

6. ГК 10,5 1 9,5 з- 2

*

1.3 - махарадзевський ионтморилони;

2.4 - черкаський монтморилошг.

Збгльшення адсорбцп, цо спостерхгаеться для ЙГК в пор^в-нянн1 з ГК, зумовлене тим, цо кат!они ам1нованого пдрол1зату колагену забезпечують больше розшрення м!жплощинного простору мшералу 1 енергетично виг!дну незворотну упаковку внутр!шнього М1жпло1динного мару адсорбату.

Як встановлено за допомогою рентгенограф1чного анализу, орган1чн1 кат!они, адсорбуючись на поверхн! монтморилон!ту, про-никаютъ в його м1отаровий прост!р. Це випкае 13 ствставлення зкачень величини мтмарового розикреннядс! , товщини пакету з двох с!ток кремнекисневих гетраедр1в з октаедричною с1ткою, р1в-ною 0,92 нм та величини трьох розм1р!в ¡дентичност! колагену -0,84; 1,13 та 0,40 нм. Якщо базальна м!нплощинна в1дстань для вих1дного черкаського монтморилон1ту складае 1,5В нм, то в ор-ганомонтморилонт .з ЙГК при максимальному насиченн! вона сягае

4,05 ны, а з ГК - 2,65 нм (рис. 2).

гм

Збыыиення ступеня ыодиф1ку-вання монтморилон1ту орган1чними канонами призводить не лише до зростання величини базалъно!" ы!ж-площинно! в1дстан1, але 1 до зб!ль-шення сер 11' рефлекс1в 001, що по-в'язано з р!знов ор!ентац1еи кат1-он!в в ^¡¡¡шаровому простор!,

Рис.2. Дифрактограми черкаського Иа-монтморилон1ту, модиф!ко-ваного ЙГК (1-3) ! ГК(4-6).

14 11 8 5 2 28 СиКа

Ступ!нь модиф!кування ( обм, емн. ):2,0(1.4);4,0(2,5);8,0 (3,6).

Зм1ншючи м1жшарову в!дстань монтморилон1ту .капони г1дро-л1зат1в колагену залииашть незм1нною кристал!чну структуру ша-р!в. Так, 6лектронограф1чн1 досл1дкення м1нерал1в та органом1-нерал1в показали, що базис ксшрки залииаеться незм1нним (а= =0,520—0,002 нм; Ь=0.902*0,004 нм).

Досягнута величина м1зкшарового розширення монтморилошту в 3,13 нм (4,05 нм-0,92нм) при максимальному насиченн! ЙГК - дещо менша трьох найб1льших розм^ргв !дентичност1 колагену (1,13нм-3= =3,39нм), тобто адсорбц!йний иар АГК м!стить три молекули в р1з-них комб1нац1ях. При модиф1куванн1 монтморилонпу ГК величина м1жшарового розширення дс1 не досягае величини двох максималь-них розм1р!в Центичност! колагену (тобто 1,13 нм>2-2,26нм, фак-тично 2,85 нм-0,92нм=1.93нм), а е лиме р1зними комб!нац1ями двох молекул колагену (0,04 1 1,13 нм).

Для каол1н!ту, який характеризуемся ¡коротким скелетом алю-мокремн1йкиснево\" ревитки, адсорбц1я кат1он1в г!дрол1зату проходить лиие на зовншшй поверхн1. Так, значения йп01 для каол1н1-ту 1 його модиф1кованого аналога - майже однаковН 0,71 1 0,?3нм) ВЦповЦно, ¡зотерми адсорбц! 1 для монтморилон!ту (рис. 1) в област1 низького ступеня модиф1кування С1-2 обм. емн.), коли величина м1жплощинного розширення практично не згпннеться, м!с-тять прямол!н1йн! д1лянки. В област1 високого ступеня модиф1ку-вання (4-8 обм. емн.), коли формуються другий 1 наступи! модиф!-куюч1 шари, величина (1аш змгниеться стрибкопод!бно 1 1зотерми мають ступ1нчастопод1бну область. 9 випадку каолШту, коли в процес1 адсорбц!I бере участь лише зовн!иня поверхня, 1зотерми адсорбцн в обох випадках модифакування (низького та високого) мають однакпвий характер,

йдсорбц!я кат!он!в г1дрол!зат1в колагену на минералах проходить за 1онообмшним механ!змом, що вит1кае з результат1в ви-

значения перемещения i он i е натр1в (табл. 1), На в!дм1ну в1д д1-smíhíb, коли 1онний механ!зм, як вЦомо, майже еквёвалентний, у випадку, б!лыа високомолекулярних ГК i ЙГК, bíh затруднюеть-ся i к1льк1сть перемщених íohíb натр1н не досягае 10-122 об-míhho'í емност! монтморилонёту. Кат1они г1дрол1зат1в колагену Ф1ксуиться на поверхн1 м!нералу м!цно i не десорбушть п!д д1ею катIohíb воднш i натр1в, Для bcíx зразк!в отриманих органои1не-рал'1в величина десорбцП не перевищувала 1-3%, тсбто знаходи-лась, практично, в менах похибки експерименту.

Д0СЯ1ДЯЕННЯ АДСОРБЦП АНЮННЙХ БАРВНИК1В ОРГАНОМ 1НЕРЙЛЙМИ.

Ahíohhí moho-, д i с- i трисазобарвники були вибран1 з про-мислового асортименту 1зано-Франк1всько1 фёрми "Барва": кислот-ний аовтий метанёловий С Мг-375: Л=445/420нм); солан!л бордо R (Нг-5ЭЗ,5; л -530нм); ан!онний червоний 8С (Мг=938,8; л=510нм); ан1онний коричневий 673 (Мг-798,6; Я=450нм); ан1онний коричне-вий 46 (Мг=782,7; Я=403нм); ан!онний чорний "3" для шк!ри, СМг-927,9; ^ =585/480 нм); ан!онний чорний для nmipn, (Mr=905,3;л = 470/480 нм). fihíohhi барвники застосовували у форм1 нап1впро-дукт!в готових форм барвник1в, тобто без дом1шок: наповнювачхв i знепилювач!в.

Для розширення асортименту чорних покривних п1гментнйх кон- 'центрат1в в якосг! адсорбату використали новий барвник - ан!он-ний чорний для MKipn, який синтезували з hoboí д1азоскладово'1 -4,4'- д!ам1нодифен1лсульфам1ду. Основний компонент для отриман-ня цього натйвпродукту - п-сульфохлоридацетанШд - пром!аний продукт у виробництв! с!рчанокислого еф!ру 4-В - оксёетилсуль-фон!ланШну цеху активних барвникёв.

Процес адсорбцП" барвниюв проводили з ix водних розчиюв

на монтйорилонШ 1 каолШп. попередньо модиф1кованих ГН 1 АГК. Умови ведения процесу: концентрата твердо! фази 10 кг/м5, температура 293 К; концентрац1я барвинка в розчин! - 1 мае. У.,

Таблиця 2.

Ф1зико-х!м!чн1 властивост1 органомонтморилон!тових п1гмен-пв, отриманих осадженням ан!онних барвниюв на органомонтмори-лан1т1 з аоо г1дрол1зат1в колагену.

и* п/п Модиф1катор-барвник ВихЦ п! г-ментц У. К1льк1сть осадаено-го барвника, г/100 г органом!-нералу р03чинн1сть п1гменту в г/100 г Св 1 г- ло- ст1й-к1сгь, бал

0,1н. МаОН с2%он

1. ГК-червоний 8С 98,3 105,0 2,1 3,3 7

2. ГК-коричневкй 46 97,3 98,5 4,1 5,2 5

7 о , ГК-чорний для шк!ри 98,8 104,0 5.? 4,8 6

4. АГК-аовтий металлов. 94.5 101,2 10,0 11,1 б

5. АГК-бордо Я 95,3 102,3 7.0 7.3 7

0. АГК-червоний 8С 98,7 125,2 2,0 3,1 7

7. АГК-коричневий 673 98,8 120,1 3,7 4,8 6

8. АГК-чорний для мк1ри 99,0 123,0 3.1 4,0 6

9. АГК- чорний "3" 98,9 123,3 2,0 2,3 6

10. АГК-червоний 8С 97,6 104,0 2,2 3,0 7

11. АГК-бордо й 94,3 93,0 7.0 7,3 7

12. АГК-чорний для шк1ри 98,? 101,0 3,2 3,7 6

13. АГК-червоний 8С 96,0 10,1 2,1 2,7 6

14. АГК-бордо И 95,6 10,3 2,3 2,8 0

* - NN 1-9 - на махарадзевському монтморилонт; • NN 10-12 - на черкаському монтморилон!т!; NN 13-14 - на глуховецькому кагшнт.

Досл1дженнями встановлено,'що адсорбц1йне насичення орга-

ном!нерал1в досягаеться при малих р1вноважних концентрац!ях 1 заложить В1д будови модифшатора 1 барвника. МонтморилонН, мо-диф!кований амтнованим г1дрол1затом, в1др!зняеться б1льшои до-бхрнктв по в ^ношению до барвник1в, н!ж його неамшований аналог. Найнращов спор1днен1стю до органононтморилон1т!в волод1е барвник ан1онний червоний 8С (арс=125У. в1д маси адсорбенту), що пояснюеться його субстантивними властивостями.

Дан! проведено! 1Ч-спектроскоп1!' барвник1в у водному роз-чин! до адсорбцп та теля адсорбцп' С1 з фыьтрату ) св1дчать, що в першу че'ргу на поверхн! аи!ноорганом1нералу адсорбуеться сам барвник, а низькомолекулярн! дом1шки залишаються у фыьтра-Т1. Так, у випадку з барвником кислотним жовтим метан1Ловим Пз ф1льтрату) в!дсутн! валентн! коливання в облает! 1230,1190 та 1040 си', що характера для С АгБО^ Г М+ . Наявн1сть низько-молекулярних дом!иок у ф1льтрат1 п!дтверджуеться 1 результатами визначення молекулярно!" маси продукту у Ф1льтрат1 методом кр!о-скоп!1.

Висока ст1йк1сть забарвлення одержаних п1гмент!в до дП лу-Г1в та спирт1в зумовлена проникненням аниону барвника в м1жшаро-вий прост!р органомшералу. При цьому зб1льшуеться м!жплощинна в1дстань йт . (рис. 3), що св!дчить про добудову барвником моди-Ф1куичого адсорбц1йного шару. Отримане значения величини с!00, ор-ганомонтморилонпових п!гмент1в може бути иентиф1коване як роз-ширення за рахунок фетлъних ядер барвника.

Розмщення адсорбц1йного шару з г!дрол!зату колагену 1 барвника в м1кшаровому простор! м!нералу спричиняе високу терм!чну ст!йк1сть п1гменпв, що вказуе на !'х придатн!сть для процес1в обробки шк1ри.Так, териограв1ометричними досл1дженнями встанов-лено, що основна втрата маси (до 40-90 '/.) у дослхджуваних зраз-ках: п!гментах, органом!нералах 1 барвниках, спостер1гаеться до температур« 873-973 К.

3,30 2 2а А луо

14 11 & 5 г 28 СиКа

Рис, З.Дифрактограми орга номонтморилон1тових п1гме нпв на основ! барвникхв:

1.ан1онний чорний для пш ри;

2.ан1онний коричневий 673

3.ан1онний червоний 8С.

1,73 573 <Г?Э Г073 ТК

Рис, 4,Деривато-2р грами процесу те-рмоокисливально-го розкладу Ма-

4а

^ монтморилон1ту( 1 '.

"I АГК(2), барвника во

анюнного чорного для шири (3) та чорного пиг-

менту (4).

273 ¿,73 673 ¿73 Г073 Т.*

На першому етап! нагр!вання п1гмент1в в температурному интервал! 293-423 К проходить дег1дратац!я зразк!в. Починаючи з температури 473 К для органом1нерал1в 1 573 К-873 К для п!гмен~ т!в наступав розклад адсорбованйх орган!чних речовин. Крив! ДТй

вёдзначаються ендо- 1 екзоефектами, як! йдуть посл!довно ё ён-тенсивн!сть яних зростае з! зб1льшенням ступеня покритта алюмо-кремн1йкиснево'1 поверхн1 адсорбатом. Монтморилон1т сповёльнке розклад органичного барвника та п1двицуе терм1чну стп'нпсть от-риманого п1гменту. Висок1 значения Еакт 1 дН розкладу орган!ч-них речовин в органсмёнералах 1 п!гментах вказують на хемосорб-цёйну силу зв'язку гёдролззату колагену ё барвник1в.

0триман1 дан1 по адсорбцП г!дрол1зат1в колагену на монтйо-рилон!т1 1 каолШп та барвншйв на органоы!нералах, а такоя IX найважлив1м1 ф1зико-х1м1чн1 1 рентгенограф!чн1 характеристики використан! при виконанн! матер1альних 1 твхнолог!чних роз-рахунюв процесу отримання покривних П1гментних концентрат!в,

ТЕХНОЛОГ 1Я ОТРИМйННЯ ПОКРИВНИХ П1ГМЕНТНИХ К0НЦЕНТРЙТ1В 1 IX Б/ШСШ0СТ1.

На основ! отриманих результатёв була розроблена функЩо-нальна технолоПчна схема поту®н1стш 900 т концентрат1в в р1к на 1вано-Франк1вськ1й ф!рм1 "Барва".

лл.

|дгк

Рис. 5. Функц1ональна технолоПчна схема отримання покривних п1гментних концентрат 1 в:

1-м1рник"ам1нованого г1д-ролёзату колагену;

2-струйний млин;

3-бункер сипучих продук-

4-реактор;

5-насос;

6-ф1льтр;

7-емн1сть концентрату.

- 15 -

ВсТановлений наступний технолог1чний режим основних стад!й процесу:

1 .Диспергування монтморилон1ту - тривал!сть 0,5 год./100кг м1нералу, тиск - до 300 кПа (3 ат), температура довкиля.

2.Йдсорбц1я ам!нованого г1дрол1зату колагену монтморилон1-том - рН середовища 5-8, тривал1сть 2,0-2,5 год., темперлтура довкиля.

3.Адсорбция ан!онного барвника органом1нералом - рН середовища 5-6, тривалкть 1,0-1,5 год,, температура довк1лля.

4.Ф1льтрування водноУ дисперсГГ п!гментного концентрату -п1д вакуумом з перепадом тиску 20-50 кПа (0,2-0,5 ат).

Матер1альн1 витрати сировини для отримання п!гментних концентрате наведен1 в таблиц! 3.

Таблица 3.

Рецептури покривних концентрапв ( на 100 кг концентрату )

К С К Л й л о В А Вм1ст складовсЯ в концентратах: покривних мае .7.

п/п жовто- оран- жевий червоний ф1олето-во-бор-довий коричневий чорний

1. 2. Монтморилон1т черкась-кий Ам!нований г!дрол1зат колагену (35 X роз.чин) 9,0 19,0 10,0 15,5 9.0 19,0 10,0 15,5 9,0 15,0

3. #4. Барвники: кислотний жовтий мета-н!ловий ан!онний червоний 8С ан!онний коричневий 46 солан1л бордо й ан!онний чорний для ишри Ал!заринова ол!я 14,0 1.6 10,0 1.4 14,0 1,6 11,0 1.4 11Т 5 1,2

*5. Савенол 0,15 0,1 0,15 0,1 0.1

6. Пдроксид амон!ю (102) 0,9 0,9 0,9 0,5 0.9

7. Вода 55.,35 62,1 55,35 61,5 62,3

* - пластиф!куюч! добавки.

Отриман1 концентрати вЦзначаються доброю кривчок здатн!с-тю, не бронзять в акрилових покриттях, витримують максимально допустимий нагр1в, мають тиксотропну структуру 1 виняткову аг-регативну стаб1льн!сть Сне розшаровушться протягом двох рок!в спостережень) (табл. 4).

Таблиця 4.

Властивост! тгментних концентрапв.

- N п/п Кол1р п1гментного концентрату * В'яз- К1СТЬ Б 3—4. с Сухий за литок, У. мае. Кришча здат- н1сть, г/м2 Св1тло- спй- к1сть, бали рН Спй- К1СТЬ до роз- шару- вання

1. йовто-оранжевий 33 30,0 25,0 4 7.6 протя-

2. Червоний 3? 26,1 11.1 5 7,2 гом

о . (Молетово-бордовий 35 30,6 13,0 5 7,1 2-х

4. Коричневий 31 27,1 10,7 5 7,5 Р0К1В

5. Чорний 31 24,3 3,9 5 8,5 вис.

* - зг1дно рецептури табл. 3

Зм1иуванням концентрату з гшвкоутворювачами ( акриловими емульс!ями М-1.МБМ-3) та спец!алъними добавками (восковою емуль-с!ею, етиловим спиртом) отримували робоч! композицп (апретури) для обробки шк!ри. Доел!дкеннями агрегативно! ст!йкост! апретур 1 фтзико-хШчних властивостей плгвок з них були вибран! опти-мальн1 вар1анти для подалыаого 1'х використання в процесах по-кривного фарбування шюри.

Покривне фарбування ишри (опойок та бичок ) в промислових умовах проводили на Льв1вськ1й шк1рян1й фгрм! "Свпанок" за единою методикою обробки шк1ри для верху взуття. Встановлено, що забарвлена иктра в1др!зняеться доброю криючои здатн1стю, гладким покриттям. насичетстю та яскравктю покриття,б1льш високою с0ртн1стю. Ф1зико-механ1чн1 показники ( табл. 5 ), характерис-

тики мГцност! покрить на шкiрi bíдповёдавть нормам ТУ У, тер-мост iпкi с ть - 403 И.

На покриви! nirMeHTHi кснцентрати (кольоров1 i чорш) роз-роблен! технолог1чн1 регламенти та TexHÍ4Hi умови ТУ 6-360205603-21-91 "Орбенти. Концентрати покривних фарб" 1 ТУ 6-360205601-18-92 "Барвник органёчний анхонний чорний для ишри". Налагоджено промисловий випуск барвинка анионного чорного для ишри та п!гментних концентрат1в широко"! гами кольорёв.

Таблица 5.

Ф1зико-механ1чн1 властивостё покрить на iJKipi.

N п/п ! йпретура, цо М1СТИТЬ концентрати ¡ Вид вшрто-вару _1 Показники

Мокре терта (ИПК-II). ппоптн Багато-кратний згин (ИПК-2) ^ íi гтт* ои^ш йдге-з!я (мокра), г» /w гг/ м Товщи-на плевки, ___. /„Л* ffii г дм" Сорт- HÍCTb, У. пер-шосорт-НИХ ид.|

1 . Жовтий опойок 100 3 ГТоо~ 230 84,5

2. Червоний опойок 210 3 158 180 84,8

3. Червоний бичок 200 4 140 230 82,4

4. Червоний * бичок 200 4 138 228 82,0

5, ФЮлет.-борд,. бичок 100 3 85 310 81,4

6. Коричневий бичок 100 3 130 280 81,8

7. Коричневий * бичок 110 4 133 270 81,3

8. Чорний опойок 100 3 110 210 86,1

9. Чорний * опойок 100 3 110 230 85,1

10, Чорний бичок 100 4 105 220 83,0

И. Чорний * бичок 100 4 105 260 81,8

* - контролью.

• 3 метою розробки безв!дходно! технологи' встановлен1 зале-shoctí взаемоди органомонтморилон!ту з ан1онними барвинками були використан! для розробки процесу очистки ст!чних вод цеху

анiонних барвншпв ф!рми "Барва". Очистку води проводили шляхом сум1сного осадження барвник1в м!нералом (черкаським монтморило-нпом) та г!дрол1затом колагену, припускаючи утворення органом1-нералу безпосередньо в npoueci очистки.

Доведено, що сумарна к!льк!сть добытого барвника сягае май-«е ISO 7. в!д иаси м!нералу, а к1льк1сть г!дрол1зату колагену не-обх1дна для осв1тлення води, не перевивде 25 7. в1д маси барвника . Осад, отриманий з вказаних проб nicjia i'x очищения, додавали до цементу М—400 виробництва 1вано-Франк1вського цементно-шифе-рного комб1нату в к!лькост! (1-4/1) cyxoi речовини в!д маси цементу, Анал1з отринаних результате показав,що введения забарвле-них органом1нерал1в в цемент в к!лькост1 17. мае. сприяе збгль-шеннв м1цност1 Bcix досл!джуваних зразк1в.

В И С Н О В К И .

1. Розроблений метод отримання реакц!йноздатних органои1-нерал1в, як1 ы!стять понадекв1валенгнозв'язаний ам1н, шляхом адсорбц1йного ыодиф!кування м!нерал1в з еластичниы та жорстким скелетом алюмокремн1йкиснево'Г реиитки (монтморилон1т, каол!н1т) г1дрол1затом колагену.Доведена незворотсть процесу адсорбцП г!дрол1зату колагену на м1нералах п!д д!ею розчин1в кислот, лу-г!в та орган1чних розчинник1в. Встановлено, що взаемод1я г1дро-л!зату колагену з монтморилон1том пропкае за 1онообм1нним ме-хан1змом.

2. Досл1даена будова органом1нерал1в з еластичним та жорстким скелетом решнки. Визначет параметри елементарних комгрок органом!нерал1в. Встановлено, що молекула г1дрол!зату колагену зм!нюе параметр С Сз 1,56 до 4,05ни), проникаючи в м!ашаровий прост1р монтморилон!ту. В той же час, кристал1чна структура ша-р!в С базис ком!рки ) залишаеться незм1нним ( а=0,520-0.002 нм; Ь=0,902-0,004нм). Запропонована структура модиф!куичого шару в

м!жиар'овому простор!.

3. Синтезований чсрний трисазобарвник з метою використанн? в якосп адсорбату на органом1нералах на основ1 розробленоК технологи отримання д!азоскладовоТ - 4,4' - д1ам!нодифен1лсулыра-м!да шляхом сполучення П з динатр1евою с!ллю Йм-кислоти, д1а-зон!тробензолом та метафен1ленд1ам1ном.

• 4. Розроблений метод одернання нових кольорових п!гмент!в шляхом осадаення ан1онних барвинков на поверхн1 органом!нера-л!в. Встановлено,що молекули барвник!в зб1льмують параметр С органок!нералу, доповнвючи модйф1куючий вар адсорбату. йивчен] коло1'дно-х1м1чн1 та колористичн! властивосп п1гмент1в, ВстаноЕ лено.що барвники не десорбують з поверхн! наповнювача (органо-м!нералу) п!д д!ею кислот, лупв та орган1чних розчиннимв.

5. Визначен1 параметри к!нетичних констант процес13 депд-ратацП" 1 терм1чнаго розкладу орган!чних кат1он1в та барвник1в, як1 м1стяться в п!гментах. Показано, що м!нерали знияувть температуру процесу дег!дратацп гпгменпв, пЦвищувть терм1чну ст!йк1сть г!дрол1зату колагену 1 спов!льнкшть розклад органгч-ноУ компоненти. Встановлен! штервали терм!чно! стаб!льност1 п!гмент!в (до 573 К;.

6. На основ! органом1неральних п1гкент1в розроблен1 нов1 покриви! п!гментн! концентрати для обробки шк^ри.як! не м!стять зв'язувчого ( харчового б!лка-казе'1нумають високу агрегатив-ну ст!йк!сть та криючу здатн!сть, Встановлен! склади агрегатив-но стгйких шпвковмктимих композиц!й для обробки шири. Доведена технолог!чна доц!льн!сть обробки шири новими покривними концентратами С покращення якост1 ик!ри, гладке покриття, добра криюча здатн!сть, насичен!сть забарвлення ).

?. Розроблений метод очистки органомгнералами стхчних вод в!д ан!онних барвник1в (ступ1нь осв!тлення води - 99,8 '/.), Бета-

- с. и -

ковлене, цо стдп1яь зев'тлекия залекить в!д оН середпяща ст:ч-них вод, температури та типа м1нералу. Осад п!сля осв1тлення ит1нкпх вод «оже оути використакий для наповнення цементного ка-кеню,

8. Налагодвений промисловий випцек покривних п!гментних кснцентрат!в та барвника ан!онного черного для вк!ри на 1вано~ Франк1вськ1й ф!рмI "Барва", розробяен! 1 затверджеш техн!чн1 умови ( ТУ 6-36-0205603-21—91 " Орбенти. Концентрати покривних .фарб" та ТУ 6-36-0205601-18-92 "Барвник орган1чний ан!онний чор-ний для ик1ри").

Основний за! от роботи викладений в наступних публ!кац1ях :

1. Успенская И.Г., ЫаткиБский Я.П. Дисперсные природные минералы, модифицированные полиаминами, /./в, книге "Вибротахко.югяя 92".-Одесса,-с.106-108.

2. Матк1вский М.П.Органобентониов! п!гментн1 концентрати для фарбування шк!ри.//В1сник дерк.ун-ту "Льв1в.пол1техн,"- N 270— Льв1в,-1993.-с.32-34.

3. Матк1вский М.П., Лучкевич Е.Р., Успенська 1.Г. Природн1 дисперсн! мшерали в процесах очистки води. //Тез.доп. на XIII Укр. конф. з неорг. х!м.. Ужгород.-1992.-с.253.

4. Озаркив Т.Т., Лучкевич Е.Р., Маткивский'Н.П., Литвин Б.Л. 4,4'-диаминодифенилсульфамид и красители на его основе. // Тез. докл. конф. на тему "Современное состояние и перспективы развития красителей и текстильно-вспомогательных веществ."-Барнаул.-1991.-с.12.

5. Успенська 1.Г.. Матк1вський М.П.., Пилипенко й.й. 0рганом1-нерали - активн! наповнявач1 1 структуроутворювач1 фарб // Ми-народна наук,-техн. конф. "Розвиток технхчног х 1 м 1Т в УкраШ".

— 2 х —

XapKiB. - 1393.- с.63-70.

С П - ~ V ,тт, И '"ПП » i а - :-----------...

и» nul W.< 1 >111 11 i W U^V^U-OillM IU1 UuUl uul U Г» » 1

центрату" /Колесников Б,Г., Чспенсъка 1.Г., Кисельова А,П.,Мат-к!вський Й.П.. К1стечко I.H. та 1шп/, МКл С 09 С 1/42, 3/03.

7. й.С.1798354. 'Способ получения пигментного концентрзта"/Ко-лесников В.Г,, Успенская И.Г.. Киселёва А.П., Маткивский Н.П., Кистечко И.Н. и др./,МКл С 09 С 1/42, 3/08. Балл, изобр. 1993,-N8.

8. Положительное решение по заявке N 4906306/05 от 17.12.90г. на выдачу а.с. СССР "Способ крашения кохи" /Горбачев й.й.,0рку-ша fi.Д., Репин Г.С., Маткивский Н.П., Кунц М.И., Кириченко Е.М. и др./.

Маткивский Н.П. Покрывные пигментные концентраты для кожи на основе дисперсных минералов.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.17.01 - технология неорганических веществ, Государственный университет "Львивська политехника", Львов, 1995. Вид диссертации - рукопись.

Разработаны органомонтмориллонитовые пигменты путем модифицирования минералов гидролизатом коллагена из отходов кожевенного сырья и осаждения на органоминералах анионных красителей. Получены на их основе новые безказеиновые покрывные пигментные концентраты /орбенты/ для покрывного крашения кояи.Проведены рентгенографические, термические, электроннографические исследования полученнх пигментов. Доказана практическая целесообразность использования проведенных исследований.

Matkivsky N. P. Synthesis of covering pigment concentrates for leather based on dispersant Binerais.

Bachelor of technical sciences thesisis with speciality 05.17.01 - t.enhnnlncw innrasn'r гЬол^Ьп, Ststs vr.ivcr Sity "Lvivska politécnica", Lviv,1995. Thesis form ~ lanask-ript.

Bevelopaent of crganosontaerilionite pipents by aeans of modification of linerals with hydrolysate of collagen from waste of leather raw aaterials and precipitation on orga-nominerals of anionic dyes. Prodaction on its base of neu uithout casein covering pigflient concentrates ( orbents 5 for covering dyeing of leather. Carrying out of roentgenographs, thermal, electronographics analysis of produced pigments. Evidence of practical expediency of executed analysis.

Клшчов! слова : монтморилотт, Пдрол1зат колагену, орга-Hi4Hi барвники, адсорбщя, базальна м!жплоцинна вЦстань, ендо-1 екзоефекти, покриви! пкментн! кснцентрати, обробка ик1ри.