ВЛИЯНИЕ ГИДРОФОБНОЙ ОБРАБОТКИ НА СВОЙСТВА ОБУВНЫХ КОЖ С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЛИЦЕВОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

АННОТАЦИЯ

Данная работа это исследование свойств композитов на основе акриловых полимеров и поливинилэтинилдигидроксихлорсилана, представляющих интерес в качестве гидрофобизирующих отделочных материалов. Поэтому было интересным исследовать влияния гидрофобизированной кожи на комплекс физико-механических свойств.

ABSTRACT

This work is a study of the properties of composites based on acrylic polymers and polyvinylethynyldihydroxychlorosilane, which are of interest as hydrophobizing finishing materials. Therefore, it was interesting to study the influence of hydrophobized leather on a complex of physical and mechanical properties.

Ключевые слова: поливинилэтинилдигидроксихлорсилан, смачивания материала, микрорельеф по­верхности, угол смачивания, угол скатывания.

Keywords: polyvinylethynyldihydroxychlorosilane, material wetting, surface microrelief, contact angle, rolling angle.

Введение

В условиях обострения конкурентной борьбы на мировых обувных рынках перед отечественной обувной промышленностью ставится задача разработки и выпуска конкурентоспособной кожаной водонепроницаемой обуви с улучшенными потребительскими и эксплуатационными свойствами. Стремление создать обувь комфортную, легкую, которая приносили бы удовольствие от ходьбы и улучшали качество жизни людей, является «философией» современной обувной промышленности, а натуральная кожа, наиболее полно отвечающая эксплуатационным, гигиеническим и эстетическим требованиям, предъявляемым к обуви, еще долго будет оставаться основным материалом при её производстве.

Расширение производства высококачественных изделий специального назначения в настоящее время весьма, актуально. Поскольку использование изделий в экстремальных условиях внешней среды требует обеспечения высокого уровня защиты в течении всего срока эксплуатации. Следовательно, одной из наиболее важных задач кожевенно-обувной промышленности является расширение ассортимента высококачественных кож для верха обуви, в том числе кож повышенной водостойкости.

В связи с выше изложенными, можно сказать, что, многими зарубежными исследователями рекомендуется большой ассортимент гидрофобизирующих материалов. Это обусловлено, во-первых, постоянно растущим спросом на кожевенные изделия повышенной водостойкости и, во-вторых, созданием новых функционально-активных композиционных материалов. Среди них наряду с традиционными, можно также наблюдать широкое применение кремнийорганических и фторорганических соединений, хотя их стоимость довольно высока. [1].

Рассмотрена эффективность гидрофобизирующие композиции на основе поливинилэтинилдигидроксихлорсилана для обуви из кож хромового дубления. Показано, что модификация структурных элементов поверхности позволяет изменить режим смачивания материала – от гомогенного к гетерогенному, и способствует повышению влагостойкости обуви.

Результаты и обсуждение

Цель исследование; влияния гидрофобных составов на основе поливинилэтинилдигидроксихлорсилана на влагостойкость кожи верха обуви. В качестве объекта исследования выбраны кожа хромового дубления для верха обуви. Обработке подвергали готовые, пол­ностью отделанные кожи, так как гидрофобизация полуфабрикатов кож гидрофобизирующей композицией на стадии отделочных операций производства. [2-3].

В исследованиях в качестве опытных образцов использовали полимерно-композиционные материалы на основе поливинилэтинилди-гидроксихлорсилана, метакрил эмульсия, гидролизованные полиакриламид, эмульгированные углеводород, пенетратор[4] и др. а в качестве контрольного полиэтилгидросилоксан. Композиции готовили перемешиванием растворов исходных полимеров при различных соотношениях при температуре 20–22 °С в течение 3-4 часа. [4-5]. Взаимодействие гидрофобизаторов исследовалось на образцах натуральной кожи хромового дубления «яловка» из шкур КРС (ГОСТ 939–94) производства Узбекистан. (ГОСТ 939-88). Мо­дификацию поверхности проводили используя такие гидрофобизаторы как гидрофобизирующие композиции на основе поливинилэтинилдигидроксихлорсилан, полиэтилгидросилоксан и исходный не гидрофобизированные.

Кинетика изменения краевого угла смачивания

Рисунок 1. Кинетика изменения краевого угла смачивания исходного (VI) и полиэтилгидросилоксан (V) и гидрофобизирующие композиция на основе поливинилэтинилдигидроксихлорсилан (I, II, III, IV) кожевенных материлов верха обуви

По данным электронной микроскопии морфология поверхности кож верха обуви неоднородна по структуре и содержит множество капилляров, пор. неровно­стей каналов, размер которых не превышает 50-100 мкм. Микрорельеф по­верхности кож верха обуви предопределяет высокий краевой угол смачивания, но нанесенная капля быстро растекается и впитывается не более чем за 1 мин. На рис.1 приведена кинетика впитывания капли кожам.

Рисунок 2. Изменение красного угла смачивания со временем для опытных (I-IV) и контрольных (V) образцов кожи, (VI ) не обработанные кожа (30 минут)

Растекание и впитывание капли сопровождается изменением её геометрии. Через 10 с края капли становятся неровными, а спустя 60 с по окончании впитывания, ореол капли приобретает неопределенную форму. Процессы растекания и впитывания капли воды проходят преимущественно по механизму капиллярного течения, реализация которого свидетельствует о гидрофильности структурных элементов поверхности. [6].

Таблица 1.

Свойства исходного и поверхностно-модифицированного кож для верха обуви

Обработка материала гидрофобизаторами позволяет не только повысить краевой угол смачивания, но и резко уменьшить скорость впитывания капли (рис 1. кривые 3. 4). За 50 с наблюдения краевой угол смачивания модифицированных материалов остается постоянным (рис. 2), не наблю­дается и изменения ореола капли, он сохраняет форму круга. Полученные данные свидетельствуют не только о снижении уровня поверхностного натяжения структурных элементов кожи верха обуви, но и об изменении типа смачивания поверхности. а именно, обработка модификаторами способствует переходу от гомогенного к гетерогенному режиму смачивания (рис.2) [7-8]. 

Косвенным доказательством изменения типа смачивания кож верха обуви являются результаты определения водоупорности.

Так, при обработке гидрофобизирующие композиции на основе поливинилэтинилдигидроксихлорсилана эта характеристика возрастает в 2 раза (таблица). Следует отметить, что при нанесении гидрофобизаторов поверхность кожи, не претерпевает каких либо существенных изменений, т.е. не изменяется микрорельеф поверхности, не уменьшается размер капилляров и т.д. [9-10]

О гидрофобности поверхности модифицированных материалов свидетельствуют результаты, представленные в таблице.2.

После обработки кожи гидрофобизирующие композиции на основе поливинилэтинилдигидроксихлорсилана во всех вариантах значительно снижается влагоемкость и намокаемость материала. в то время как при использовании гидрофобизатора на основе полиэтилгидросилоксана эти показатели практически не изменяются. Такие характеристики кож верха обуви, как гигроскопичность, влагоотдача, паропроницаемость сохраняются на уровне исходного. Модификатор гидрофобизирующие композиции на основе поливинилэтинилдигидроксихлорсилана во всех вариантах более эффективен и позволяет повы­сить влагостойкость материала.

Комплексное исследование влияния гидрофобизированные композиции на основе пливинилэтинилдигидроксихлорсилана на свойства кож для верха обуви с гладкой лицевой поверхностью проведено на коже КРС хромового дубления (ГОСТ 939-88).

Поверхностные и объемные показатели гидрофобности, а также механические характеристики материалов (исходных и обработанных гидрофобизированные композиции на основе поливинилэтинилди-гидроксихлорсилан и полиэтилгидросилоксаном приведены в табл.2,

Таблица 2.

Свойства исходной и поверхностно-модифицированной кожи с гладкой лицевой поверхностью для наружных деталей верха обуви

Сравнение таких показателей материалов, как влагоёмкость, намокаемостъ и водоупорность, позволяет заключить, что применение модификатора гидрофобизированные композиции на основе поливинилэтинилдигидроксихлорсиланом изменяет эти показатели в лучшую сторону практически в 2 раза в отличие от полиэтилгидросилоксана. Помимо гидрофобных свойств, обработка гидрофобизированные композиции на основе поливинилэтинилдигидроксихлорсиланом позволила придать образцам кожи и высокие олеофобные свойства (120 усл. ед.), без изменения её механических, релаксационных и гигиенических свойств. ]Таким образом, гидрофобизация структурно-неоднородной поверхности кож верха обуви позволяет осуществить гетерогенный режим смачивания. который препятствует быстрому проникновению влаги в объем материала. [11-12]. Это существенно снижает скорость её впитывания и способствует улучшению эксплуатационных характеристик обуви из кож хромового дубления. Анализ кинетики впитывания капли является информативным методом оценки гидрофобных свойств материалов со структурно-неоднородной поверхностью.

Выводы

1. Полученные данные свидетельствуют не только о снижении уровня поверхностного натяжения структурных элементов кожи верха обуви, но и об изменении типа смачивания поверхности. а именно, обработка модификаторами способствует переходу от гомогенного к гетерогенному режиму смачивания.
2. Гидрофобизация структурно-неоднородной поверхности кож верха обуви позволяет осуществить гетерогенный режим смачивания. который препятствует быстрому проникновению влаги в объем материала. Это существенно снижает скорость её впитывания и способствует улучшению эксплуатационных характеристик обуви из кож хромового дубления.
3. Анализ кинетики впитывания капли является информативным методом оценки гидрофобных свойств материалов со структурно-неоднородной поверхностью.

Список литературы:

1. А.В.Хачатурян, С.М.Маркарян. Использование кремнийорганических препаратов при обработке натуральных кож. //Кожевенно-обувная промышленность. 2008. №4. С.112-115.
2. И.Е. Богданова, С.В. Захарова, В.Г. Глуховцев, Л.С. Беляев. Гидрофобная обработка кож кремний-фторорганическими препаратами. // Кожевенно-обувная промышленность. 1999. №5. -С. 32-34
3. Ахмедов В.Н. Получение, свойства и технология элементоорганических полимерных гидрофобизаторов для отделки кож. Дисс. . … канд.техн. наук. Ташкент. 2011. С.121-125
4. Кадиров Т.Ж., Рамазонов Б.Г., Ахмедов В.Н., Тошев А.Ю., Джалилов А.Т., Худанов У.О., Тоджиходжаев З.А., Джураев А.М. и др. «Пенетратор для отделки кож» Патент РУз. IAP 04089. Официальный бллетень №1 (105), 29.01.2010. - С.40-44
5. Головтеева А.А., Куциди Д.А., Санкин Л.Б. Лабораторный практикум по химии и технологии кожи и меха.- М.: Легпромбытиздат, 1987 .- С.311-313.
6. 6. Низамова, З.К. Повышение эксплуатационных свойств материалов для верха обуви методом поверхностной обработки  [Текст] / Низамова З.К., На правах рукописи Низамова З. Полунина. Л. М., Евсюкова Н.В., Серенко О.А. - Материалы международной научной конференции "Новое в технике и технологии текстильно» и легкой промышленности». 2011. Витебск. С. 89-90. (0.06 пл., авторский вклад 0.03 пл.)
7. Низамова З.К., Полухина Л.М., Серенко О.А. Исследование влияния гидро­фобной обработки материалов верха обуви на стойкость к истиранию /Текст/
8. Бородин. С.А., Исследование процесса растекания капли жидкости, нано­симой на поверхность подложки / Текст/ Компьютерная оптика. -2006г. – № 28. - С. 66 - 69.
9. Бойнович .Л.Б., Емельяненко A.M. Гидрофобные материалы и покрытия: принципы создания, свойства и применение / Текст/ Успехи химии. — 2008. - № 7. - C.6I9 - 637
10. Djuraev A.M., Kodirov T.J., Toshev A.Yu., Shoimov Sh.Influence of solar radiation insolation precipitation on hydrophobized leather for shoe uppers. Leather and Footwear Journal 21 (2021) 3pp.159-171.
11. Djuraev A.M., Kodirov T.J., Toshev A.Yu., Sodikov N. Diffusion of a hydrophobisis in the structure of chrome skin and the influenct of them on hygienic properties. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 839 (2021) 042067. pp. 1-12.
12. Djuraev A.M., Kodirov T.J., Juraeva G.А. Influence of sorption and vapor permeability in providing normal conditions when operating hydrophobized footwtar. A ES ISSN/ 2096-3246 Volume 54, (2022) Issue 02, October. pp. 3005-3015.