Розробка технології одночасного фарбування та надання протигрибкових властивостей панчішно-шкарпетковим виробам

Размещено на http://www.allbest.ru/

Херсонський національний технічний університет

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

05.18.19 - технологія текстильних матеріалів, швейних і трикотажних виробів

Розробка технології одночасного фарбування та надання протигрибкових властивостей панчішно-шкарпетковим виробам

ВИКОНАЛА КРУГЛЕНКО НАТАЛІЯ ВІКТОРІВНА

Херсон 2011



Анотація

текстильний фарбування протигрибковий шкарпетковий

Кругленко Н.В. Розробка технології одночасного фарбування та надання протигрибкових властивостей панчішно-шкарпетковим виробам. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.19 - технологія текстильних матеріалів, швейних і трикотажних виробів. - Херсонський національний технічний університет, Херсон, 2011.

Дисертацію присвячено вирішенню проблеми одночасного забарвлення і надання протигрибкових властивостей ПШВ шляхом використання перспективного класу органічних сполук - бензоатів 6,9-діаміно-2-етоксіакридинію. На основі аналізу хімічної структури та результатів біологічного скринінгу речовин у ряду 9-N-амінозаміщених акридину, як потенційно придатний препарат для отримання ПШВ з антимікотичними властивостями було обрано - 6,9-діаміно-2-етоксіакридинію-3-нітроантранілат (препарат 102-СГ). Аналіз і узагальнення теоретичних і експериментальних даних щодо ідентифікації препарату 102-СГ як барвника показали можливість використання протигрибкового препарату для забарвлення поліамідних волокон та надання протигрибкових властивостей волокноутворюючим полімерам. Розроблено оптимальний технологічний режим, який передбачає застосування у процесі фарбування біологічно активного препарату 102-СГ із заміною барвника дисперсного жовтого З, що дозволить отримати покращені споживчі властивості, високі колористичні характеристики забарвлень і перманентний протигрибковий ефект на текстильних виробах.

Очікуваний економічний ефект від реалізації запропонованої технології, складатиме 18 - 125 грн. на 100 шт. виробів, в залежності від обраного для порівняння протигрибкового препарату (катамін АБ, сангвіритрин).

З позитивним результатом проведено апробацію розробленої технології у виробничих умовах АТВТ «Аура» м. Миколаїв та підтверджено високу протигрибкову активність пофарбованих зразків у спеціалізованій лабораторії Вінницького національного медичного університету ім. М. І. Пирогова на кафедрі мікробіології, вірусології та імунології по відношенню до грибів роду Саndida albicans штам ССМ 885.

Ключові слова: панчішно-шкарпеткові вироби, 6,9-діаміно-2-етоксіакридинію-3-нітроантранілат, забарвлення, протигрибкові властивості.



1. Загальна характеристика роботи

Світова текстильна промисловість є однією з провідних галузей у сфері виробництва товарів народного споживання, виконує важливі функції покриття платоспроможного попиту населення, забезпечення нормального обігу коштів у економіці країни. Значне місце у структурі обсягів виробництва товарів вітчизняної легкої промисловості займають панчішно-шкарпеткові вироби (ПШВ). Ринок зазначеної групи товарів є динамічним і постійно розширюється завдяки поповненню асортименту новими виробами з використанням широкої гами кольорів і спеціальних видів опорядження. Останнім часом попитом користуються ПШВ зі спеціальними властивостями, такими як: протигрибкові, антимікробні, репелентні і таке інше. Зростання попиту на такі товари пов'язано із розповсюдженням мікотичних інфекцій і як наслідок, збільшенням частоти інфікованості населення; появою резистентних штамів мікроорганізмів, що потребує комбінування традиційних методів лікування з функціональними властивостями текстильних матеріалів. В умовах гострої конкуренції між вітчизняними і зарубіжними виробниками, важливим аспектом є зниження виробничих витрат за рахунок впровадження енерго- і ресурсозберігаючих технологій та нових препаратів для обробки текстильних матеріалів. Найбільш перспективним у наш час є поєднання окремих технологічних процесів, зокрема фарбування та протигрибкової обробки виробів, що забезпечить надання додаткових споживчих властивостей вітчизняним товарам.

Актуальність теми даної роботи визначається необхідністю розширення вітчизняного асортименту панчішно-шкарпеткових виробів, а саме виробів з протигрибковими властивостями, що можливо реалізувати шляхом розробки ефективної технології, яка передбачає приєднання фунгіцидного препарату, що має хромофорну систему до макромолекули волокноутворюючого полімеру.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дисертаційна робота відповідає пріоритетним завданням, що викладено в концепціях Державної програми розвитку легкої промисловості України на період до 2011 року, яка затверджена Постановою Кабінету Міністрів України від 27.12.2006 р. № 637-р.

Дисертаційна робота виконана в Херсонському національному технічному університеті відповідно до бюджетних тем: «Розробка технології надання санітарно-гігієнічних властивостей текстильним матеріалам» (номер Державної реєстрації 0105U007822 від 21.11.05), «Розробка інноваційних технологій опорядження текстильних матеріалів» (номер Державної реєстрації 0105U007823 від 21.12.05), «Розробка технології надання антимікробних властивостей текстильним матеріалам» (номер Державної реєстрації 0109U006543 від 10.09.09).

Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є отримання ПШВ з протигрибковими властивостями за розробленою технологією одночасного забарвлення та надання протигрибкових властивостей з використанням сучасного безпечного антимікотичного препарату 6,9-діаміно-2-етоксіакридинію-3-нітроантранілату.

Досягнення поставленої мети було забезпечено вирішенням комплексу наступних завдань:

- оцінка сучасного стану з розробки спеціальних профілактичних текстильних матеріалів та визначення проблем надання пролонгованих протигрибкових властивостей волокнистим матеріалам;

- обґрунтування і вибір препарату з банку перспективних сполук, синтезованих вченими Національного фармацевтичного університету України м. Харків, який є потенційно придатним для однованного фарбування і надання протигрибкових властивостей волокноутворюючим полімерам;

- визначення механізму іммобілізації протигрибкової сполуки на волокноутворюючому полімері;

- визначення спектральних і сорбційно-дифузійних характеристик обраного протигрибкового препарату - 6,9-діаміно-2-етоксіакридинію-3-нітроантранілату, з метою ідентифікації як органічного барвника для забарвлення ПШВ;

- оцінка колористичних можливостей обраного препарату за методами сучасної колориметрії;

- розробка технології одночасного фарбування та надання протигрибкових властивостей ПШВ із забезпеченням при її реалізації покращення споживчих властивостей обраного асортименту виробів;

- визначення перманентності протигрибкових властивостей ПШВ після 10 циклів побутового прання;

- оцінка економічної ефективності від використання у фарбувальних складах обраного протигрибкового препарату для надання забарвлення та протигрибкових властивостей ПШВ.

Об'єкт дослідження - процеси фарбування і завершального оброблення ПШВ.

Предмет дослідження - фарбувальні склади, що містять протигрибкову сполуку - 6,9-діаміно-2-етоксіакридинію-3-нітроантранілат.

Методи дослідження. При вирішенні поставлених задач використовувались наступні методи дослідження:

- фізико-хімічні методи дослідження сорбційно-дифузійних характеристик фарбувальних систем;

- сучасні методики оцінки біоцидної активності індивідуального препарату і захисних властивостей текстильних матеріалів: метод двократних серійних розведень і метод дисків (лабораторія кафедри медичної хімії Харківського національного фармацевтичного університету і лабораторія кафедри мікробіології, вірусології і імунології Вінницького національного медичного університету ім. М. І. Пирогова);

- спектрофотометричні методи (спектрофотометри “Texflash”, “Macbeth” з відповідним програмним забезпеченням) для оцінки інтенсивності забарвлення і кольорових характеристик;

- метод ІЧ-спектроскопії для ідентифікації препарату 6,9-діаміно-2-етоксіакридинію-3-нітроантранілату на приладі «ІЧ-Фур'є спектрофотометрі THERMO Nicolet» марки AVATAR 370 FT IR;

- розрахунково-графічні методи оцінки кольорового охвату при застосуванні препарату для забарвлення текстильних матеріалів;

- методи, передбачені чинними Державними стандартами України для оцінки та аналізу фізико-хімічних та механічних характеристик готової текстильної продукції;

- математичні методи планування і обробки результатів експериментів відповідно до методів сучасної математичної статистики з використанням прикладних програм EXCEL (OFFICE - 2003, 2007), Curve Expert 1.3, MatCAD 13.

Наукова новизна одержаних результатів полягає у тому, що проблему одночасного забарвлення та надання протигрибкових властивостей матеріалам, що містять поліамідні волокна, вирішено застосуванням сучасного препарату 6,9-діаміно-2-етоксіакридинію-3-нітроантранілату за теоретично обґрунтованою технологією.

При цьому вперше:

- ідентифіковано протигрибковий препарат 6,9-діаміно-2-етоксіакридинію-3-нітроантранілат як барвник, який за визначеними характеристиками можна віднести до класу дисперсних барвників;

- показано, що для оцінки стійкості протигрибкового ефекту, який був одержаний на текстильному матеріалі, обробленому фунгіцидним препаратом може бути використаний показник його термодинамічної спорідненості до волокна;

- запропоновано ймовірний механізм утворення зв'язків між протигрибковою сполукою 6,9-діаміно-2-етоксіакридинію-3-нітроантранілатом і активними центрами поліамідного волокна, який ґрунтується на наявності у хімічній формулі препарату гідрогену, зв'язаного з акридиновим нітрогеном, що дозволяє припустити утворення водневих зв'язків, та наявності трьох активних аміногруп, що дає можливість припустити виникнення донорно-акцепторного зв'язку;

- показано, що препарат забезпечує пролонгований протигрибковий ефект, оскільки в іммобілізованій сполуці на текстильному субстраті залишаються вільними функціональні групи, які забезпечують довготривалий протигрибковий ефект;

- показано сумісність сполуки з дисперсними барвниками базової групи, що дозволяє використовувати препарат у сумішах для отримання широкої гами складних кольорів.

Практичне значення одержаних результатів:

- розроблено ресурсозберігаючу одностадійну технологію фарбування і протигрибкової обробки ПШВ, що дозволяє розширити асортимент продукції, яка має соціальне значення;

- встановлено, що додавання препарату 6,9-діаміно-2-етоксіакридинію-3-нітроантранілату позитивно впливає на колористичні характеристики забарвлень, наявність сполуки на поліамідному носії призводить до підвищення стійкості забарвлень отриманих дисперсними барвниками на 1 бал до прання та мокрого тертя, не погіршує стійкості забарвлень до дії поту, не впливає на гігроскопічність та міцність до стирання, при збереженні протигрибкової активності навіть після 10 циклів побутового прання.

Запропонована технологія з позитивним результатом пройшла апробацію на АТВТ «Аура» м. Миколаїв (протокол виробничих випробувань від 17 травня 2010 р.) та у лабораторних умовах у Вінницькому національному медичному університеті ім. М. І. Пирогова (протокол № 1 від 11 березня 2008 р. та протокол № 2 від 12 травня 2011 р.).

Реалізація запропонованої технології з використанням протигрибкового препарату - 6,9-діаміно-2-етоксіакридинію-3-нітроантранілату на стадії фарбування дозволить одержати економічний ефект 18 - 125 грн. на 100 шт. ПШВ в залежності від обраного для порівняння біоцидного препарату (катамін АБ, сангвіритрин).

Наукові і технологічні результати, що отримані у дисертаційній роботі, використовуються в учбовому процесі кафедри ХТДВМ при підготовці фахівців за спеціальністю 091610 - хімічна технологія та обладнання опоряджувального виробництва: у лекційному курсі «Ресурсозберігаючі та екологічно чисті технології опоряджувального виробництва», та при виконанні студентами науково-дослідних робіт (ХНТУ).

Особистий внесок здобувача полягає у формуванні основного змісту роботи для реалізації перспективного наукового напрямку по створенню біоцидних текстильних матеріалів, у виборі методів дослідження, у проведенні теоретичних і експериментальних досліджень з надання протигрибкових властивостей ПШВ, аналізі і математичній обробці експериментальних даних, формулюванні наукових положень і висновків, проведенні виробничих випробувань.

Автором науково обґрунтовано та практично доведено доцільність використання 6,9-діаміно-2-етоксіакридинію-3-нітроантранілату в технології одночасного фарбування та надання протигрибкових властивостей ПШВ, що може сприяти практичному вирішенню економічних та соціальних проблем.

Автору належить отримання експериментальних результатів, їх аналіз та теоретичне узагальнення у роботах, опублікованих із керівником і співавторами.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційної роботи доповідались і обговорювались:

- на V - VII Всеукраїнських наукових конференціях молодих вчених та студентів «Наукові розробки молоді на сучасному етапі», м. Київ, 2006 - 2008 рр.

- на IX Всеукраїнській науковій конференції молодих вчених та студентів «Наукові розробки молоді на сучасному етапі», м. Київ, 2010;

- на Всеукраїнській міжвузівській науково-технічній конференції, «Сучасні технології в промисловому виробництві», м. Суми, квітень 2010;

- на Всеукраїнській науково-практичній конференції студентів та молодих вчених «Актуальні питання створення нових лікарських засобів», м. Харків, квітень 2010;

- на VII Національному з'їзді фармацевтів України «Фармація України. Погляд у майбутнє», м. Харків, вересень 2010;

- на Всеукраїнській науково-практичній конференції за участю іноземних вчених «Сучасні технології в легкій промисловості та сервісі», м. Хмельницький, травень 2011.

2. Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційного дослідження, сформульовані основні положення наукової новизни і практичного значення одержаних результатів. Представлено інформацію про апробацію роботи, охарактеризовано предмет, об'єкт і методи досліджень.

У першому розділі наведено результати аналізу сучасного стану підгалузі легкої промисловості України - панчішно-шкарпеткового виробництва. Встановлено, що останні роки характеризується незначним, але стабільним нарощуванням обсягів виробництва ПШВ. У 2009 році було вироблено 62 млн. пар продукції, що на 55% перевищує обсяги 2000 року. Проведено оцінку темпів приросту виробництва окремих підприємств, що зорієнтовані на випуск досліджуваної групи товарів. Здійснено аналіз ринку зазначеної продукції. Необхідно відмітити, що виявлено гостру конкуренцію між виробниками, тому для поліпшення своїх позицій компанії використовують різні важелі, зокрема, якість, асортимент і ціну товарів.

Розділ присвячений огляду і аналізу літературної інформації по теорії і практиці надання протигрибкових властивостей текстильним матеріалам, як одного з найбільш простих і ефективних методів у профілактиці мікотичних захворювань. Обговорені найбільш важливі проблеми, які, у теперішній час, привертають увагу сформованих наукових шкіл в Україні і Росії. Зокрема, у цьому напрямку працюють такі відомі вчені: Н. Д. Олтаржевська, Б. Д. Семак, А. П. Мориганов, А. В. Разуваєв, , І. С.Галик, О. А. Андреєва, Р. В. Качан та ін. Наведено основні класи хімічних сполук, що застосовуються в якості протигрибкових і антимікробних агентів. Розглянуто сучасні способи отримання біоцидного текстилю, зокрема що передбачає використання нанотехнологій і натуральних (рослинних) барвників, обґрунтовано їх переваги і недоліки.

Таким чином, з аналізу науково-технічної літератури визначено доцільність пошуку вітчизняного препарату та розробки технології його ефективного використання, з метою отримання ПШВ з пролонгованим протигрибковим ефектом.

Другий розділ містить характеристику текстильних матеріалів і хімічних сполук та матеріалів, що використовувались у роботі, опис методів проведення досліджень і методик оцінки якості волокнистих матеріалів.

Завдання роботи вирішувались з використанням традиційних і сучасних теоретичних і експериментальних методів досліджень. За основу методологічної програми було покладено ідентифікацію препарату 6,9-діаміно-2-етоксіакридинію-3-нітроантранілату як органічного барвника для фарбування волокноутворюючого полімеру. З цієї позиції було оцінено спектральні характеристики розчинів препарату та сорбційно-дифузійні властивості водних розчинів препарату класичними методами з теоретичних основ фарбування, з визначенням термодинамічних характеристик процесу: спорідненість до волокна, тепловий ефект та зміна ентропії фарбування, також визначено коефіцієнт дифузії, розрахований за рівнянням Хілла, що рекомендується для визначення швидкості дифузії у гідрофобні волокна. Колористичні можливості препарату при його використанні для фарбування поліамідних волокон оцінено за спектральним розрахунково-графічним методом (за розташуванням координат кольоровості забарвлених зразків на колірному трикутнику системи МКО).

Для ідентифікації функціональних груп препарату - 6,9-діаміно-2-етоксіакридинію-3-нітроантранілату були зняті ІЧ-спектри на приладі ІЧ Фур'є спектрофотометрі THERMO Nicolet марки AVATAR 370 FT IR (діапазон довжин хвиль 400-4000 см^-1), кристал ZnSe, висушена проба речовини на склі KRS-5, спресована проба з KBr.

Дослідження біологічної активності препарату - 6,9-діаміно-2-етоксіакридинію-3-нітроантранілату проводили у мікробіологічній лабораторії Національного фармацевтичного університету України згідно загальноприйнятого методу двократних серійних розведень, по відношенню до колекції патогенних мікроорганізмів: Candida albicans, Trichophyton rubrum; Staphylococcus aureus, Echerichia coli, Baccilus subtilis, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella choreasuis, S. typhimurium. Для оцінки фунгістатичної активності оброблених текстильних матеріалів використовували метод дисків, тест-культурою слугували дріжджеподібні гриби Candida albicans CCM 885, випробування проводили в спеціалізованій лабораторії у Вінницькому національному медичному університеті ім. М. І. Пирогова на кафедрі мікробіології, вірусології і імунології.

Вивчення впливу протигрибкового препарату на колір забарвлених зразків здійснювали за диференційованим аналізом загальної кольорової різниці (?Е), використовували колориметричні показники: світлота L, насиченість С, кольоровий тон Н, розраховані в системі CIELa*b*.

У роботі наведено способи фарбування текстильних матеріалів та методики оцінки якісних показників оброблених виробів.

Споживчі властивості оброблених волокнистих матеріалів визначали відповідно до чинних Державних стандартів України. Обробку результатів експериментальних досліджень здійснювали за допомогою методів математичного планування з використанням пакету прикладних програм EXCEL (OFFICE - 2003, 2007), Curve Expert 1.3, MatCAD 13.

У третьому розділі за результати пошукової науково-дослідної роботи здійснено теоретичне і експериментальне обґрунтування вибору препарату для протигрибкового оброблення текстильних матеріалів і виявлено ряд недоліків існуючих сполук. Наведено основні вимоги, що пред'являються до текстильних субстратів з антимікотичними властивостями.

На основі аналізу наукових праць останніх років, як потенційно придатні препарати для надання протигрибкових властивостей ПШВ було обрано органічні солі - бензоати 6,9-діаміно-2-етоксіакридинію. Сполуки, що досліджувались синтезовано на кафедрі медичної хімії Національного фармацевтичного університету України м. Харків. Підтвердження будови сполук, визначення чистоти речовин, дослідження бактеріостатичної та фунгіцидної активностей, а також вивчення токсичності проводили у Національному фармацевтичному університеті України.

Аналіз хімічної будови та біологічний скринінг сполук у ряду 9-N-амінозаміщених акридину щодо визначення фунгістатичної і бактеріостатичної активностей дозволив обрати препарат 6,9-діаміно-2-етоксіакридинію-3-нітроантранілат, хімічна формула наведена на рис. 1:

Рис. 1. 6,9-діаміно-2-етоксіакридинію-3-нітроантранілат

Важливим аспектом, що визначає ефективність профілактичної та лікувальної дій від використання текстильних виробів з антимікотичними властивостями є їх здатність витримувати багаторазові волого-теплові оброблення (прання, дія поту). Реалізація цього можлива шляхом приєднання фунгіцидних препаратів до макромолекул волокноутворюючих полімерів за допомогою ковалентних, координаційних (донорно-акцепторних), іонних, водневих та інших типів хімічного зв'язку. Приймаючи це до уваги для протигрибкового матеріалу у вигляді іммобілізованого фунгіциду матриця була представлена синтетичним носієм - поліамідним волокном, а у якості активнодіючого препарату обрано 6,9-діаміно-2-етоксіакридинію-3-нітроантранілат (препарат 102-СГ).

У розділі висунуто наукову гіпотезу щодо можливості утворення водневих зв'язків між активними групами препарату та поліамідного волокна. Для акридину легко протікають реакції приєднання з різноманітними реагентами у центральному кільці у положенні 9 і 10, саме тому в утворенні водневих зв'язків між препаратом і волокном приймає участь гідроген зв'язаний з акридиновим нітрогеном, що показано на схемі 1:

Схема 1. Ймовірна схема утворення водневих зв'язків між активними групами препарату 102-СГ та поліамідного волокна

Наявність у хімічній формулі препарату 102-СГ трьох активних аміногруп -NH₂ дає можливість припустити виникнення між поліамідним волокном та сполукою донорно-акцепторної взаємодії, що представлено схемою 2. Донорно-акцепторна взаємодія може виникнути за рахунок двох електронів, що надає у спільне користування атом азоту від аміногрупи препарату, виконуючи при цьому роль донора. В свою чергу протон гідрогену Н⁺ від поліамідного волокна приймає електронну пару і являється акцептором.



Схема 2. Схема виникнення донорно-акцепторної взаємодії між сполукою 102-СГ і активними центрами поліамідного волокна

Отже, аналізуючи можливі механізми утворення зв'язків між активними центрами поліамідного волокна та сполукою 6,9-діаміно-2-етоксіакридинію-3-нітроантранілатом (препарат 102-СГ) слід зазначити, що ймовірне існування донорно-акцепторної взаємодії і водневих зв'язків створює умови для фіксування препарату на текстильному субстраті, таким чином, забезпечуючи отримання довготривалих мікродозаторів фунгіцидного агенту (іммобілізованих фунгіцидів), застосування яких у профілактичних заходах буде сприяти зниженню ризику розповсюдження мікотичних інфекцій та покращенню лікувального ефекту у комплексній терапії.

Четвертий розділ присвячений ідентифікації препарату 102-СГ як барвника для поліамідних текстильних матеріалів.

На ІЧ-спектрах чітко виявлено характерні смуги, що свідчать про наявність -NH і -NH₂ груп (частота коливань близько 3412 см^-1 і 3360 см^-1), -N⁺H₃, -СОО^-,

-NO₂ груп (частота коливань 2645 см^-1, 1641 см^-1, 1495 см^-1). Встановлено, що спектр поглинання розчину сполуки 102-СГ має два максимуми, які знаходяться при довжині хвилі л_max = 440 нм і л_max = 540 нм і відповідають жовтому і зеленувато-жовтому кольорам. Концентраційна крива свідчить про те, що між концентрацією препарату 102-СГ у розчині (діапазон концентрацій 0,01 - 0,1 г/л) і оптичною густиною існує лінійна залежність, як і для більшості барвників, що використовуються у текстильній промисловості.

У розділі особлива увага приділяється вивченню сорбційно-дифузійних характеристикам препарату 102-СГ у процесі фарбування поліамідних волокон у порівнянні з дисперсними барвниками (табл. 1).

Таблиця 1. Сорбційно-дифузійні характеристики процесу фарбування поліамідного волокна препаратом 102-СГ в порівнянні з дисперсними барвниками

Барвник	Температура фарбування, 0С	Коефіцієнт дифузії D, см2/с	Спорідненість барвника до волокна -?µ0, кДж/моль	Тепловий ефект -?Н0, кДж/моль	Зміна ентропії фарбування ?S, кДж моль•К
Дисперсний жовтий З	60	7·10-11	50,3	41,3	94,8
	95	12·10-11	52,2
Дисперсний синій К	60	3·10-11	20,3	15,6	39,9
	95	6·10-11	21,8
Препарат 102-СГ	60	1,4·10-10	42,7	36,6	87,3
	95	3,5·10-10	43,3

Аналіз отриманих даних свідчить про те, що основні характеристики, що обумовлюють процес фарбування: спорідненість барвника до волокна, тепловий ефект процесу, зміна ентропії фарбування та коефіцієнт дифузії отримані при використанні сполуки 102-СГ, дозволяють припустити ефективний процес фарбування та високі показники стійкості забарвлень до фізико-хімічних та механічних впливів. Побудовано кольоровий охват на поліамідному субстраті у вигляді кольорового трикутника системи МКО для забарвлень в діапазоні концентрацій 0,1 - 0,7% (рис. 2). Аналізуючи отриманий графік можна констатувати, що відсутність перегинів вказує на можливість використання препарату-барвника у всьому діапазоні досліджених концентрацій (0,1 - 0,7%) для отримання забарвлень і для використання в автоматичних системах розрахунку рецептур фарбування, також слід відзначити, що координати кольоровості забезпечено при концентрації препарату 0,5 - 0,7%, тоді як барвник дисперсний жовтий забезпечує їх лише при концентрації 2,5 - 3%. Викладено дані досліджень вивчення кінетики кольорування поліамідних волокон препаратом 102-СГ. Отримано кінетичні криві, що описують залежність концентрації препарату-барвника на волокні від часу фарбування при різній температурі дозволяють вважати, що оптимальною для фарбування виявляється температура 90 - 95 ⁰С, оскільки при вказаній температурі концентрація препарату 102-СГ на волокні найбільша і складає 1,8 г/кг.

Рис. 2. Залежність кольоровості забарвлень отриманих препаратом 102-СГ від концентрації 0.1%, 0.2%, 0.3%, 0.4%, 0.5%, 0.6%, 0.7% на волокні

Вивчено можливість включення антимікотичної сполуки в базову групу дисперсних барвників. Рівняння, що математично описують концентрації барвника на волокні від його концентрації у розчині мають вигляд:

- для барвника Sumikaron Red SE-RPD з препаратом 102-СГ:

y=a+bx+cx²+dx³+ex⁴ (1)

a = 0,00066017316

b = 0,0063881313

c = -0,00027405303

d = 6,0429293e-006

e = -4,7348485e-008

- для барвника Sumikaron Blue SE-RPD з препаратом 102-СГ:

y=a+bx+cx²+dx³+ex⁴ (2)

a = -0,00037229437

b = 0,001083153

c = 0,00013026515

d = -4,3813131e-006

e = 3,6742424e-008

- для барвника Sumikaron Orange SE-RPD з препаратом 102-СГ:

y=a+bx+cx²+dx³+ex⁴ (3)

a = -1,1904762e-005

b = 7,6309524e-005

c = 4,0458333e-005

d = -1,1416667e-006

e = 8,75e-009

Сумісність барвників в фарбувальних розчинах визначали методом адитивності спектрів відбиття зразків, забарвлених індивідуальними барвниками, спектру відбиття зразку, пофарбованого у ванні, котра містить їх суміш. Сумісними вважаються барвники у випадку повного збігу або незначної розбіжності розрахункового та виміряного спектрів. Методом адитивності спектрів відбиття зразків було вивчено сумісність препарату 102-СГ з барвниками Sumikaron Red SE-RPD і Sumikaron Blue SE-RPD з метою виключення з тріади барвника жовтого кольору. Отримані спектри наведено на рис. 3.

Аналізуючи спектр відбиття забарвлення, отриманого тріадою барвників експериментально і спектра, отриманого розрахунковим методом, а також спектри забарвлень, отриманих індивідуальними барвниками, зважаючи на їх ідентичність зроблено висновок, що препарат 102 - СГ сумісний з барвниками Sumikaron Blue SE-RPD та Sumikaron Red SE-RPD і може бути включений до базової групи дисперсних барвників.

Рис. 3. Спектр відбиття забарвлення, одержаного з використанням суміші дисперсних барвників і препарату 102-СГ: 1 - експериментальний спектр; 2 - розрахунковий спектр

Колір текстильних матеріалів строго регламентується еталонами замовника. Вирішення питання про використання нових препаратів в обробці текстильних матеріалів можливе тільки після вивчення їх впливу на колористичні показники забарвлених матеріалів. У роботі вивчено вплив препарату 102-СГ на колористичні характеристики забарвлень, отриманих дисперсними барвниками. Отримані результати приведені в табл. 3.

Аналіз отриманих результатів дозволяє обґрунтовано вважати, що антимікотична сполука, що входить до складу фарбувальних розчинів не тільки не погіршує, а навіть поліпшує колористичні характеристики забарвлень, отриманих дисперсними барвниками, забарвлення стають чистіше. При цьому загальна кольорова різниця (DЕ) для зразків забарвлених рекомендованими складами (вар. № 1 - 4) знаходиться у межах 0,098 - 1,96 од, тобто в межах значень, що не фіксуються оком.

ПШВ є невід'ємним і незамінним елементом одягу. Особливу увагу у естетичному сприйнятті відіграє колір. У весінньому і осінньому сезонах жіночі колготи - один з суттєвих елементів самовираження. Останні тенденції моди і дизайну направлені на використання яскравих і екстравагантних кольорів і вибір колготок під колір взуття, що створюватиме непереривну лінію стильного жіночого силуету. Приймаючи до уваги популярні тенденції було розроблено карту модної гами кольорів з використанням протигрибкового препарату 102-СГ, яка включає 16 модних складних кольорів.

Таблиця 2. Вплив препарату 102-СГ на характеристики кольору забарвлених текстильних матеріалів

№ зразку	Барвник	DE	DL	DC	DH
1	Тріада барвників дисперсний коричневий - 0,075 г/л дисперсний синій К - 0,005 г/л препарат 102-СГ - 0,05 г/л	0,536	-0,030	0,234	-0,482
2	Тріада барвників дисперсний коричневий - 0,065 г/л дисперсний синій К - 0,004 г/л препарат 102-СГ - 0,03 г/л	0,098	0,015	0,127	-0,024
3	Тріада барвників дисперсний коричневий - 0,06 г/л дисперсний синій К - 0,005 г/л препарат 102-СГ - 0,05 г/л	1,961	-0,459	-1,906	-0,017
4	ланозин чорний - 0,35 г/л препарат 102-СГ - 0,03 г/л	1,78	0,197	-0,541	0,373

У п'ятому розділі представлені результати оцінки споживчих властивостей забарвлених ПШВ за технологією, яка передбачає використання протигрибкового препарату 102-СГ.

У процесі експлуатації ПШВ найбільшу увагу приділяють стійкості забарвлення до дії фізико-хімічних та механічних факторів. Експериментально доведено, що наявність препарату 102-СГ у фарбувальних складах з дисперсними барвниками, у порівнянні з базовим варіантом, призводить до підвищення стійкості забарвлень до прання і мокрого тертя - на 1 бал, а при використанні антимікотичного препарату у бінарній суміші з прямим барвником підвищується стійкість до прання та сухого тертя також на 1 бал (табл. 4).

Одним із важливих показників якості готових текстильних виробів, під час експлуатації, є висока стійкість забарвлень до дії сонячного випромінювання. Забарвлення отримані дисперсними барвниками на поліамідних волокнах характеризуються не високою світлостійкістю (5 балів), у зв'язку з чим, світлостабілізація є важливим питанням. У роботі проаналізовано вплив сполуки 102-СГ на світлостійкість забарвлених зразків (табл. 3), отримані дані вказують на підвищення стійкості забарвлень до дії сонячної інсоляції на 1 бал.

Таблиця 3. Вплив препарату 102-СГ на стійкість забарвлень

Найменування барвників	Стійкість забарвлень в балах до:
	прання № 1	сухого тертя	Мокрого тертя	Сонячної інсоляції	«поту»
Препарат 102-СГ - 0,5 г/л	5/4/5	5	4	6	5/4/4
Тріада барвників дисп. коричневий - 0,084 г/л дисп. синій К - 0,004 г/л дисп. жовтий З - 0,003 г/л (контрольний зразок)	5/5/5	5	4	5	5/5/4
ланозин чорний - 0,35 г/л (контрольний зразок)	5/4/4	5	4-5	5	5/4/4
Тріада барвників дисп. коричневий - 0,075 г/л дисп. синій К - 0,005 г/л препарат 102-СГ - 0,05 г/л	5/5/5	5	5	6	5/4/4
Тріада барвників дисп. коричневий - 0,065 г/л дисп. синій К - 0,004 г/л препарат 102-СГ - 0,03 г/л	5/5/5	5	5	6	5/5/4
Тріада барвників дисп. коричневий - 0,06 г/л дисп. синій К - 0,005 г/л препарат 102-СГ - 0,05 г/л	5/5/5	5	5	6	5/5/4
ланозин чорний - 0,35 г/л препарат 102-СГ - 0,03 г/л	5/5/5	5	5	6	5/4/4
Бінарна суміш барвників прямий жовтий - 0,6 г/л дисп. жовтий - 0,4 г/л	5/3/3	3	4	6	5/4/4
Бінарна суміш барвників прямий жовтий - 0,6 г/л препарат 102-СГ - 0,4 г/л	5/4/4	4	4	6	5/4/4

ПШВ повинні забезпечувати зручність і комфорт при експлуатації. До числа найважливіших гігієнічних властивостей текстильних матеріалів відноситься гігроскопічність. Враховуючи те, що вироби з поліамідних волокон характеризуються низьким вологопоглинанням - 2,5%, важливим питанням було визначення характеру впливу препарату 102-СГ на гігроскопічність оброблених матеріалів. Виявлено відсутність негативної дії активнодіючої речовини на гігроскопічність оброблених субстратів.

Стійкість ПШВ до стирання є одним з основних показників механічних властивостей, що визначає термін експлуатації виробу.

Отже, за даними дослідження можна зробити висновок, що зразки, забарвлені фарбувальними складами з додаванням препарату 102-СГ не втрачають міцності до стирання, яка складає 3000 - 3060 циклів.

Таким чином, застосування препарату 102-СГ для фарбування призводить до покращення споживчих властивостей ПШВ, що містять поліамідні волокна.

З огляду на поставлену мету дисертаційного дослідження, що передбачає створення ПШВ з протигрибковим ефектом і збереження антимікотичних властивостей, з урахуванням специфіки експлуатації зазначеного асортименту товарів, було визначено наявність фунгістатичного ефекту після обробки запропонованими складами і збереження активності в умовах багаторазового побутового прання по відношенню до патогенної мікрофлори - грибів роду Саndida albicans.

Експериментальні дані (табл. 4), отримані у Вінницькому національному медичному університеті на кафедрі мікробіології, вірусології та імунології свідчать про високу та перманентну (10 циклів побутового прання) протигрибкову дію зразків представлених волокнистих матеріалів, пофарбованих з використанням біологічно активного препарату 102-СГ.

Таблиця 4. Протигрибкова активність зразків трикотажу арт. 600 м1 і поліамідних текстильних матеріалів арт. В 211, забарвлених за технологією з використанням препарату 102-СГ

№	Характеристика зразку	Наявність прання	Candida albicans штам ССМ 885
			Рідке середовище Сабуро	Щільне середовище Сабуро, бали
1	Не забарвлений	Без прання	+	1
2	Зразок з поліамідних волокон, забарвлений барвниками: дисп. коричневим - 0,065 г/л дисп. синім К - 0,004 г/л дисп. жовтим - 0,003 г/л	Без прання	+	1
3	Зразок з поліамідних волокон, забарвлений барвниками: дисп. коричневим - 0,065 г/л дисп. синім К - 0,004 г/л препаратом 102-СГ - 0,03 г/л	Без прання	-	4
		Прання № 3	-	4
		Прання № 5	-	4
		Прання № 10	-	3
4	Зразок з поліамідних волокон, забарвлений барвником: ланозином чорним - 0,35 г/л препаратом 102-СГ - 0,03 г/л	Без прання	-	5
		Прання № 3	-	5
		Прання № 5	-	5
		Прання № 10	-	5
5	Зразок бавовнянополіамідний, забарвлений барвниками: прямим жовтим - 0,6 г/л дисперсним жовтим - 0,4 г/л	Без прання	+	1
6	Зразок бавовнянополіамідний, забарвлений барвником: прямим жовтим - 0,6 г/л препаратом 102-СГ - 0,4 г/л	Без прання	-	5
		Прання № 3	-	5
		Прання № 5	-	5
		Прання № 10	-	4

У шостому розділі дисертації проведена оцінка техніко-економічної ефективності розробленої періодичної однованної технології фарбування і протигрибкової обробки текстильних матеріалів з поліамідних волокон. Представлений оптимізований технологічний регламент у порівнянні з існуючими технологіями, що передбачають обробку протигрибковим препаратом після процесу фарбування. Реалізація запропонованої технології не матиме екологічного навантаження на навколишнє середовище, оскільки препарат 102-СГ, за класифікацією К. К. Сидорова, відноситься до V класу токсичності - практично нетоксичних речовин.

Представлений розрахунок очікуваного економічного ефекту від реалізації запропонованої технології, який складатиме 18 - 125 грн. на 100 шт. колгот, в залежності від обраного для порівняння протигрибкового препарату, за рахунок зниження тривалості технологічного циклу і витрат води. Відмічено можливість зменшення об'єму стічних вод у випадку промислового застосування рекомендованого технологічного процесу.

Наведено результати виробничих випробувань та рекомендовані фарбувальні склади, що позитивно апробовані в умовах провідного підприємства Південного регіону України - АТВТ «Аура» м. Миколаїв.

Ґрунтуючись на комплексному аналізі отриманих результатів виробничих випробувань, а також біологічній активності досліджуваної субстанції, можна вважати запропонований спосіб одночасного надання високих протигрибкових і колористичних властивостей панчішно-шкарпетковим виробам з використанням препарату 102-СГ придатним для реалізації у виробничих умовах панчішно-шкарпеткових фабрик.



Висновки

1. Розвинуто перспективний науковий напрямок з розробки ресурсозберігаючих технологій, який передбачає поєднання процесів фарбування та протигрибкового оброблення ПШВ із застосуванням нового безпечного препарату 102-СГ, що буде сприяти результативному практичному вирішенню проблем мікоекології людини з метою зниження ризику захворювань, що викликають патогенні гриби.

2. Здійснено аналіз сучасного стану з розробки спеціальних профілактичних текстильних матеріалів та визначено проблеми надання пролонгованих протигрибкових властивостей волокнистим матеріалам. На основі аналізу хімічної структури, фармакологічного потенціалу і біологічного скринінгу сполук у ряду 9-N-амінозаміщених акридину обґрунтовано вибір препарату - 6,9-діаміно-2-етоксіакридинію-3-нітроантранілату. Потенційна придатність обраної субстанції для однованного фарбування і надання протигрибкових властивостей текстильним матеріалам ґрунтується на можливості іммобілізації препарату, що має хромофорну систему, на волокноутворюючому полімері, здатності впливати на епісоміальні генетичні елементи патогенних грибів і бактерій та на наявності у структурі солі, в якості аніонної частини залишку 3-нітроантранілової кислоти, що сприяє зниженню токсичності.

3. Запропоновано ймовірний механізм іммобілізації протигрибкової сполуки 6,9-діаміно-2-етоксіакридинію-3-нітроантранілату на активних центрах поліамідного волокна, який ґрунтується на наявності у хімічній формулі препарату гідрогену, зв'язаного з акридиновим нітрогеном, що дозволяє припустити утворення водневих зв'язків, та наявності трьох активних аміногруп, що дає можливість припустити виникнення донорно-акцепторної взаємодії. При цьому в іммобілізованій сполуці на текстильному субстраті залишаються вільними функціональні групи, які забезпечують пролонгований протигрибковий ефект.

4. На спектрофотометричній кривій поглинання розчину препарату 102-СГ виявлено два максимуми (л_max = 440 нм і л_max = 540 нм). Визначено сорбційно-дифузійні характеристики препарату 102-СГ: спорідненість барвника до поліамідного волокна -?µ° = 42,7 кДж/моль при температурі 60 °С, -?µ° = 43,3 кДж/моль при температурі 95 °С; тепловий ефект -?Н° = 36,6 кДж/моль, зміна ентропії фарбування ?S = 87,3 кДж/моль•К; коефіцієнт дифузії за рівнянням Хілла 1,4•10^-10 см²/с при температурі 60 °С і 3,5•10^-10 см²/с при температурі 95°С. Побудовано кольоровий охват для препарату 102-СГ на поліамідному субстраті на кольоровому трикутнику системи МКО і визначено, що координати кольоровості при концентрації препарату 0,5 - 0,7% відповідають координатам кольоровості, що забезпечує барвник дисперсний жовтий З лише при концентрації 2,5 - 3%. Досліджені властивості препарату 102-СГ дозволили ідентифікувати його як барвник для поліамідних волокон з високою фарбувальною здатністю.

5. Методом адитивності спектрів відбиття зразків, забарвлених індивідуальними барвниками та спектрів відбиття зразків, забарвлених їх сумішшю з додаванням препарату 102-СГ показано сумісність сполуки з дисперсними барвниками базової групи, що дозволяє використовувати препарат для отримання широкої гами складних кольорів. Сформовано колористичну карту модних кольорів з включенням до тріад препарату 102-СГ.

6. Встановлено, що застосування препарату 102-СГ призводить до підвищення основних показників, які визначають споживчі властивості забарвлених ПШВ: забарвлення стають чистішими, а загальна кольорова різниця (?Е_max = 1,96) знаходиться у межах допустимих значень, підвищується стійкість до прання №1, мокрого тертя і сонячної інсоляції на 1 бал, не погіршуються показники стійкості до стирання ПШВ і до дії поту.

7. Визначено високу перманентну (10 циклів побутового прання) протигрибкову активність ПШВ забарвлених за запропонованою технологією з використанням препарату 102-СГ, що може бути обґрунтовано значенням показника спорідненості протигрибкового препарату до поліамідного волокна.

8. Розроблену технологію одночасного фарбування та надання протигрибкових властивостей ПШВ позитивно апробовано в умовах сучасного підприємства Південного регіону України АТВТ «Аура». Апробована технологія придатна для реалізації у виробничих умовах. Реалізація запропонованої технології з використанням протигрибкового препарату 102-СГ на стадії фарбування дозволить одержати економічний ефект 18 - 125 грн. на 100 шт. виробів в залежності від обраного для порівняння біоцидного препарату (катамін АБ, сангвіритрин), а також дозволить розширити асортимент ПШВ за сучасними потребами споживача.



Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Кругленко Н.В. Одержання та оцінка протигрибкової обробки бавовняного трикотажу / Н.В. Кругленко, О.П. Сумська, В. П. Кругленко // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. - 2006. - № 2 (12). - С. 94 - 97.

Дисертант виконав експеримент, підготував статтю.

2. Кругленко Н.В. Вплив потенційно придатних препаратів для протигрибкової обробки трикотажних виробів на характеристики забарвлень / Н.В. Кругленко, О.П. Сумська, С. О.Поліщук // Вісник Хмельницького національного університету. - 2008. - № 5. - С. 94 - 97. Дисертанту належить отримання експериментальних даних, їх аналіз та формулювання висновків.

3. Кругленко Н.В. Поєднання фарбування та антимікотичної обробки трикотажних текстильних матеріалів / Н.В. Кругленко, О.П. Сумська, С.Г. Ісаєв [та ін.] // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2009. - №2/4(38). - С. 23-25.

Дисертант отримав експериментальні дані, підготував статтю.

4. Сумська О.П. Визначення сумісності протигрибкового препарату з дисперсними барвниками базової групи / О.П. Сумська, Н.В. Кругленко // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2010. - №4/5 (46). - С. 22 - 25. Дисертант виконав підбір методів дослідження, аналіз та узагальнення отриманих результатів.

5. Метод одночасного забарвлення та антимікотичної обробки текстильних виробів похідними 9-аміноакридину: Інформ. лист №248-2010. / Склали: С.Г. Ісаєв, Н.В. Кругленко, О.П. Сумська [та ін.]. - К. 2010. - Вип. №31 з проблеми «Фармація». - 6с. (Дисертант розробив технологію, приймав участь у виконанні досліджень, узагальнив результати досліджень).

6. Пат.(UA) 43871 U, МПК D 06 Р 3/58, D 06 Р 5/02 Спосіб одночасного забарвлення та антимікотичної обробки текстильних матеріалів / Н.В. Кругленко, О.П. Сумська, С.Г. Ісаєв [та ін.], (Україна). - № 200901236; Заявл. 16.02.2009; Опубл. 10.09.2009; Бюл. № 17. - 4с.

Дисертант розробив технологію обробки текстильних матеріалів, провів аналіз експериментальних даних.

7. Сумська О.П. Надання текстильним матеріалам антигрибкових властивостей / О.П. Сумська, Н.В. Кругленко // Тези доповідей V Всеукраїнської наукової конференції молодих вчених та студентів «Наукові розробки молоді на сучасному етапі». - К.: Київський національний університет технології та дизайну. - 2006. - Т. I. - С. 198.

8. Кругленко Н.В. Обґрунтування доцільності надання антигрибкової обробки панчішно-шкарпетковим виробам / Н.В. Кругленко, О.П. Сумська // Тези доповідей VI Всеукраїнської наукової конференції молодих вчених та студентів «Наукові розробки молоді на сучасному етапі». - К.: Київський національний університет технології та дизайну. - 2007. - Т. I. - С. 209.

9. Кругленко Н.В. Пошук препаратів для протигрибкового оздоблення текстильних матеріалів / Н.В. Кругленко, О.П. Сумська // Тези доповідей VII Всеукраїнської наукової конференції молодих вчених та студентів «Наукові розробки молоді на сучасному етапі». - К.: Київський національний університет технології та дизайну. - 2008. - Т. I. - С. 236.

10. Кравцова А.Ю. Використання похідного акридину для надання антимікотичних властивостей панчішно-шкарпетковим виробам / А.Ю. Кравцова, Н.В. Кругленко, О.П. Сумська // Тези доповідей IX ювілейної Всеукраїнської наукової конференції молодих вчених та студентів присвяченої 80-річчю КНУДТ «Наукові розробки молоді на сучасному етапі». - К.: Київський національний університет технології та дизайну. - 2010. - Т. I. - С. 321 - 322.

11. Кругленко Н.В. Колорування та надання антимікотичних властивостей поліамідним волокнам / Н.В. Кругленко, О.П. Сумська // Тези доповідей Всеукраїнської міжвузівської науково-технічної конференції «Сучасні технології в промисловому виробництві». - Суми. - 2010. - Частина II. - С. 181.

12. Близнюк О. А. Похідні акридину, їх синтез, фармакологічні властивості та їх використання в якості барвника текстильних виробів / О. А. Близнюк, Н.В. Кругленко, О.П. Сумська [та ін.] // Матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції студентів та молодих вчених «Актуальні питання створення нових лікарських засобів». - Харків. - 2010. - С. 7.

13. Ісаєв С.Г. Антранілати 9-аміноакридинію: синтез, будова та протигрибкова, протимікробна активність, їх використання в якості барвника текстильних виробів. / С.Г. Ісаєв, Н.В. Кругленко, О.П. Сумська [та ін.] // Матеріали VII Національного з'їзду фармацевтів України «Фармація України. Погляд у майбутнє». - Харків. - 2010. - С. 52 - 53

14. Сумська О.П. Ідентифікація похідного 9-аміноакридину як барвника для поліамідних текстильних матеріалів / О.П. Сумська, Н.В. Кругленко // Тези доповідей Всеукраїнської науково-практичної конференції за участю іноземних вчених «Сучасні технології в легкій промисловості та сервісі». - Хмельницький. - 2011. - С. 49 - 50.

Размещено на Allbest.ru