Застосування нано-SіO2 в технології виробництва еластичних шкір

Abstract

У статті досліджено вплив вмісту йонізованого нано-SіO2 в наповнювальній композиції на фізико-хімічні й технологічні властивості еластичної шкіри. Використано напівфабрикат хромового дублення з яловиці важкої товщиною 1,7 мм, нано-SіO2 А-300, акрилову дисперсію Rеtanal RCN-40, жирувальний матеріал Тrupol DL, желатин марки П-11, диспергатор Trupotan G, екстракт квебрахо і алюмокалієвий галун. При цьому застосовано методи лазерної гранулометрії, ІЧ-спектроскопії та комплекс фізико-хімічних досліджень. Встановлено неадекватний вплив концентрації модифікованого нано-SіO2 на фізико-хімічні властивості шкіряного напівфабрикату. При цьому досягається збільшення відносного видовження при напруженні 10 МПа і зменшення жорсткості шкіри порівняно зі шкірою виробленою за діючою технологією. Дослідженням колоїдно-хімічних властивостей наповнювальної дисперсії при взаємодії нанокремнезему з допоміжними реагентами показано зменшення розміру частинок при збільшенні полідисперсності відповідно в 2,0-2,7 і 1,5-1,9 раза, від’ємного потенціалу в 5,0-5,9 раза, що свідчить про диспергуючий вплив жирувального матеріалу Trupol DL і акрилової дисперсії Rеtanal RCN-40 на нанокремнеземвмісну композицію. Аналіз ІЧ-спектрів продуктів взаємодії нано-SіO2 з хромованим желатином, як моделі напівфабрикату, згідно з поширенням смуги Амід А і довгохвильовим зсувом смуг Амід 1 і Амід 2 може свідчити про взаємодію попередньо йонізованого нано-SіO2 з групами основного характеру колагену. Встановлено, що витрати нано-SіO2 в межах 1-2% маси напівфабрикату при його наповнюванні дають можливість отримати шкіру підвищеного об’ємного виходу і пористості та зниженою жорсткістю порівняно зі шкірами, отриманими за діючою технологією відповідно на 13-14 і 24-33%. Результати проведеного дослідження свідчать про можливість ефективного використання нанокремнезему в складі наповнювальної композиції як екологічно безпечного та імпортнозамінного реагенту при розробленні технологій виготовлення еластичних шкір.

The influence of ionized nano-SiO2 content in the filling composition on the physico-chemical and technological properties of elastic skin was investigated. In this work, a semifinished product of chrome tanning made of 1.7 mm thick beef, nano-SiO2 A-300, acrylic dispersion of RétanalRCN-40, a TrupolDL grasing material, P-11 gelatin, TrupotanG dispersant, quebracho extract and alumina galoon were used. In this case, methods of laser granulometry, infrared spectroscopy and a complex of physico-chemical research were applied. The inadequate influence of the concentration of modified nano-SiO2 on the physical and chemical properties of leather semi-finished products has been established. In this case, an increase in relative elongation at a stress of 10 MPa and a decrease in the stiffness of the skin compared to the skin produced by the current technology were achieved. The study of the colloid-chemical properties of the filling dispersion in the interaction of nano-silica with auxiliary reagents shows a decrease in the particle size with an increase in polydispersity, respectively, by 2.0-2.7 and 1.5-1.9 times, a negative potential by 5.0-5.9 times, indicating the dispersant effect of the TrupolDL greasing material and the acrylic dispersion of RetanalRCN-40 on the nanosilver-containing composition. The analysis of the IR spectra of the products of the interaction of nano-SiO2 with chrome gelatin, as a semifinished product, according to the spread of the Amid A band and the long-wave shift of the Amid 1 and Amid 2 bands, may indicate the interaction of pre-ionized nano-SiO2 with the collagen core groups. It was established that nano-SiO2 in the range of 1-2% of the mass of the half-finished product when it is filled gives the opportunity to get a skin of increased volume output and porosity and reduced rigidity compared to the skin obtained by the current technology, respectively 13-14 and 24-33%. The results of the conducted research indicate the possibility of effective use of nanoclay in the composition of the filling composition as an environmentally friendly and import-replacement reagent in the development of technologies for the production of elastic skins.