Исследование структурообразования аминоальдегидных олигомеров во внутренней поверхности кожи

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассматривается структурообразование аминоальдегидных олигомеров во внутренней поверхности кожи, результаты изменения основных эксплуатационных свойств кожи при их введении.

ABSTRACT

This paper discusses the structure formation of amino-aldehyde oligomers in the inner surface of the skin, the results of changes in the basic performance properties of the skin during their introduction.

Ключевые слова: микроструктура кожи, аминоальдегидный олигомер, наполнение, комплексные показатели качества,  контрольные и наполненные образцы кож.

Keywords: leather microstructure, aminoaldehyde oligomers, filling, complex quality indicators, control and filled leather samples.

Внутренняя часть натуральной кожи представляет собой систему, состоящейся из капилляров, микро- и макро- структурных агрегатов. Известно, что обработка кожи гидрофильными полимерами способствует к снижению пористости кож [1]. Исходя из этого, большое значение имеет исследование структурообразование во внутренней поверхности кожи аминоальдегидных олигомеров.

В объем наших исследований входит изучение многочисленных физико-механических показателей свойств кож, установленных для исходных и наполненных аминоальдегидными олигомерами, которые приводятся в Таблице 1.

Таблица 1.

Физико-механические показатели исходных и наполненных аминоальдегидными олигомерами кож

*Содержание полимеризованного и непрореагировавщегося олигомера определялось на приборе Зайченко

Как следует из данных таблицы пористость образцов в результате наполнения резко уменьшается. Естественно, эффект зависит от вида наполнителя. Одновременно, замечено увеличение предела прочности образцов при растяжении. Так, при использовании модифицированных аминоальдегидных олигомеров, пористость составляет значительно меньше.

Чрезвычайно актуальным является выяснение комплексных показателей для более полной оценки химических и физико-механических свойств кожи, которые оказывают доминирующее влияние на процесс наполнения полимерами [2]. Для этого широко используются различные методы оценки качества сырья, полуфабрикатов и готовой продукции. Однако, известные методы очень длительны для наполнения, трудоемки и не всегда достоверны получаемые данные.

Сточки зрения влияния процесса наполнения кож аминоальдегидными олигомерами практически весьма важно использование комплексного показателя качества (КПК) для наиболее объективной оценки потребительских, химических и физико-механических свойств кожи. КПК определяли как площадь многоугольника, составленного из двенадцати основных показателей, определяемых экспериментально, характеризующих основные свойства кожи. Далее по выборочным показателям, составляющим КПК, строили многоугольники. Условно обозначая стороны треугольников а₁, а₂, а₃... а₁₂, угол α и площадь треугольников S₁, S₂, S₃,...S₁₂ вычисляли общую поверхность, как сумму поверхности отдельных треугольников:

S = S₁ + S₂ + S₃ +... + S ₁₂                                                                                       (1)

Площадь треугольника вычисляли по формуле:

                                                                             (2)

В формуле (2) для всех треугольников угол α равен 30°.

Отметим порядок значений, по порядку, отмеченных цифр на рисунках: I - Привес, %; II - Паропроницаемость, %; III - Общий объем пор, см³/г; IV - Пористость, %; V - Толщина образца, мм; VI - Жесткость, %; VII – Условный модуль упругости, МПа; VIII – Предел прочности при растяжении, МПа; IX - Удлинение при напряжении 9,8 МПа, %; X - Остаточное удлинение, %; XI - Удельный вес, (истинный) г/см³ и XII - Удлинение при разрыве, %.

По результатам расчета площадей треугольников, составляющих КПК эксперимента были составлены площади треугольников, которые указывают основные физико-механические свойства кож. При сопосталении площадей треугольников для контрольной и наполненных кож можно заметить, что площадь треугольника для кожи наполненной с МФКрАМКО имеет большую площадь по отношению к другим образцам. Это можно легко объяснить, так как площадь её многоугольника имеет наиболее максимальное значение КПК. У контрольного и КПК образца I имеет относительно низкое (614,57 и 747,51 против 883,14 ) значение.

Таблица 2.

Площади треугольников, составляющих КПК эксперимента

(Примечание: МФО – мочевиноформальдегидный олигомер;

МФКрАО – мочевиноформальдегидокротоново алльдегидный олигомер;

МФМКО -  мочевиноформальдегидо метакрилово кислотный олигомер;

МФКрАМКО – мочевиноформальдегидо кротоново альдегидный олигомер модифицированный метакриловой кислотой)

Таким образом, использование КПК позволило определить комплексные показатели качества ненаполненых и наполненных кож аминоальдегидными олигомерами. Нужно отметить, что также этот метод позволяет более объективно оценить эксплуатационные свойства готовых продукций. Далее из табл. 2 видно, что с изменением составов аминоальдегидных олигомеров в полуфабрикатах кожи снижаются пористость и в некоторой степени паропроницаемость кожи. Уменьшения пористости (МФО - МФКрАО - МФМКО - МФКрАМКО) безусловно, происходит за счет заполнения пустых пространств внутри кожи аминоальдегидными олигомерными частицами. Подтверждением такого заключения являются полученные нами электронно-микроскопические снимки микроструктур образцов.

Данные физико-механического анализа показали, что с изменением состава олигомеров в полуфабрикате, толщина (на 32,0 %) и предел прочности при растяжении (15,0 %) возрастает, а пористость (43,5 %) и остаточное удлинение (27,9 %), в случае применения модифицированных аминоальдегидных олигомеров, уменьшается. Показатель паропро-ницаемости же, хотя уменьшается, но не очень значительно. Это свидетельствует о том, что микропоры в определенной степени сохраняются.

С учетом вышеотмеченных также можно косвенно судить о покрытии структурных элементов кожи слоем аминоальдегидных олигомером. В случае увеличения удельного веса образцов, уменьшение их пористости и сохранение паропроницаемости можно объяснить процессом структурообразования, т.е. возникновением более крупных новых структурных агрегатов. [3]

Такое предположение наглядно иллюстрируется микрофотографиями срезов опытных и контрольных образцов кож. Нами были изучены электронных микрофотографий срезов контрольных и наполненных  аминоальдегидными олигомерами опытных образцов кож. Если еще точнее выразиться, то следует отметить, что в процессе  наполнения натуральных кож с МФО, МФКрАО, МФМКО и МФКрАМКО будет иметь место распределения аминоальдегидных олигомеров на поверхностях фибриллярных агрегатов в микроструктуре кожи. При этом происходит, в определенной степени, разделения элементов структур надмолекулярных коллагеновых частей волокон. Этому в достаточной степени способствует поверхностная активность, по сравнению с органическими солями, и участвующей при модификации молекул метакриловой кислоты.

Исследование распределения частиц аминоальдегидных  олигомеров в структуре кожи с помощью метода электронной микроскопии же показало, что в случае МФМКО и МФКрАМКО наблюдается его интенсивное отложение как на фибриллах, так и в межструктурном пространстве в виде отдельных беспорядочно расположенных частиц и скоплений. Они, безусловно, имеют различные формы и размеры. Иной характер распределения в структуре имеют частицы МФО и МФКрАО. В последнем случае поглощения частиц олигомеров и их закрепления проис-ходит только на поверхностях фибрилл, и в зонах их смыкания. Различия в характере отложения аминоальдегидных олигомеров в микроструктуре коллагена можно объяснить неодинаковой степенью активности и особенностями их химических свойств. Дисперсная фаза МФМКО и МФКрАМКО, по – видимому обладает, лучшей реакционной способностью. Поэтому более равномерно и распределяется в структуре кожи по сравнению с МФО и МФКрАО.

Можно заключить, что в процессе наполнения кож с МФО, МФКрАО, МФМКО и МФКрАМКО происходит их отложение на поверхностях надмолекулярных образований коллагена. При этом, следует указать, что аминоальдегид олигомерлари распределяются на поверхности фибрилл равномерно в случаях МФМКО и МФКрАМКО дискретно при МФО и МФКрАО. Это связано с их химической природой.

Таким образом, в процессе наполнения аминоальдегидными олигомерам преимущественно с МФКрАМКО пористость уменьшается. Удельный вес же опытных образцов, по сравнению с контрольным ненаполненным и первым опытными образцами, существенно повышается. Это объясняется заполнением пор. Очевидно, это связано структурирующим действием МФКрАМКО. Проведенные структурные исследования позволили установить и объяснить эффекты, происходящие при наполнении кожи аминоальдегидными олигомерами. Поскольку, растворы аминоальдегидных олигомеров являются истинными и содержат сравнительно высокую дисперсность, благодаря чему они способны глубоко проникать в микроструктуру кож и взаимодействовать с функционально-активными группами аминокислот.

Список литературы:
1. Джураев А.М., Ахмедов В.Н., Тошев А.Ю., Кадиров Т.Ж., Рамазонов Б.Г.,Худанов У.О. Исследование влияния водорастворимых полимеров на гидрофильные свойства кожи.// Узбекский химический журнал. 2007, № 5. –С 16-20.
2. Амирсаидов Т.Е., Кадиров Т.Ж., Рузиев Р.Р. Мономерные дивинильные четвертичные соли в процессах наполнения натуральных кож. // Научный симпозиум молодых ученых "Химия и физика высокомолекулярных соединений", Ташкент, 2002. 30 мая., С. 114-115.
3. Чурсин В.И., Левачев С.М. Влияние условий синтеза на дисперсность карбамидформальдегидных дубителей. //Пластические массы..Москва, 2006, № 3, С. 26-27.