Изучение влияния условий промывки шерсти на характеристику деформационного поведения при нагревании

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Изучение влияния условий промывки шерсти на характеристику деформационного поведения при нагревании

Мухамеджанов Е.А.

Известно, что между упругими свойствами и термостойкостью кератина существует взаимосвязь. Так, кератиновые волокна способны сокращаться при нагревании [1]. Их поведение в широком интервале температур зависит от ряда факторов исходной структуры, влагосодержания, различных обработок и т.д.

Представило интерес рассмотреть влияние промывки шерсти на изменение деформационного поведения шерсти при нагревании. Для этой цели был использован термомеханический метод [2].

Методами термомеханики изучались температурные переходы от 0 до 200 °С в кератине сухой шерсти. Сравнительное исследование проводили на образцах мериносовой шерсти II длины, сорного состояния исходной и мытой по типовому режиму. Тонина волокон находилась в интервале 23±2 мкм. Перед измерением образцы высушивали в течении 2-х часов, нагревали в динамическом режиме со скоростью 2 град/мин.

На рисунке 1 представлены термомеханические кривые (ГМК) шерсти, на которых можно выделить несколько участков. Эти участки являются температурными зонами, соответствующим определенным процессам, происходящим в шерсти под воздействием температуры.

Первой зоной можно считать интервал температур 20-140 °С, который обусловлен удалением сорбционной влаги. Чем выше количество этой поглощенной влаги, тем большие значения деформации при минимальной нагрузке.

Второй зоной является область температур 140-180 єС в которой несколько нарушается линейный характер деформации за счет удаления более прочно связанной влаги. Величина деформации в этом интервале меньше для исходной шерсти.

Интересной является зона в области температур 180-200 °С. Здесь вслед за десорбцией влаги на всех уровнях и удалением воды наступает период дезориентации структуры кератина перед переходом к спонтанному течению и обрыву шерстяного волокна. Этому процессу соответствуют на деформационной кривой усадочные явления.

Последняя область температур 200-220 °С относится к зоне течения полимера и обрыва волокон и на деформационной кривой выражается резким удлинением и обрывом.

Рис. 1. Термодинамические кривые образцов шерсти ШМ

Таким образом, промывка шерсти с использованием щелочных агентов способствует повышению деформации шерстяного волокна.

Изучение термических свойств шерсти проводили на дифференциально-термической и термогравиметрической установке «Дериватограф» фирмы МОМ (Венгрия) [3].

Дифференциально-термическая (ДТ) кривая (в аргоне) исходной и мытой по типовому режиму шерсти ЮКМ (меринос II длины нормальной) характеризуется наличием двух областей (рисунок 2).

Рис. 2. Кривые ДТА в аргоне образцов шерсти II дл. нормальной

Первый эндотермический эффект при 100 °С можно отнести к процессам удаления влаги, присутствующей в воздушно сухой навеске, В этой области температур потеря массы за счет выделения воды составляет 4-5 %.

Второй небольшой эндотермический эффект наблюдается при 228 °С. Он относится к началу деструкции образцов шерсти, за ним следует ускорение потери массы и значительный эндотермический эффект, связанный с окислением продуктов деструкции шерсти. Причем доля образца мытой шерсти (кривая 2) потеря массы больше и наблюдается смешение эндотермического эффекта в низкотемпературную область (188°С) [4].

Термогравиметрическая (ТГ) кривая шерсти в среде аргона представлена на рисунке 3. Характер кривых указывает на то, что под действием высоких температур наблюдается двухступенчатый характер потери массы образцов.

Падение массы образцов начинает около 73°С и продолжается вплоть до температур 100 °С и относится, как было показано выше, к потере образцами влаги.

Собственно деструкционные процессы начинают проявляться при температурах близких к 200 °С. Температуру второго перегиба на кривой ТГА, т.е. температуру интенсивных деструкционных процессов определяли по результатам ДТА.

Установлено, что при промывке шерсти по типовому режиму снижается температура второго перегиба на кривых ТГА (кривая 2) по сравнению с исходной шерстью.

В таблице 1 приведены температурные значения эндотермических эффектов образцов исходной и мытой шерсти, величины теплового эффекта и изменения массы образцов, полученные по результатам ДТА и ТГА в среде аргона.

Величины тепловых эффектов выделения влаги рассчитывали из соотношения площадей пиков эндоэффектов и стандартной площади эндоэффектов и стандартной площади эндоэффекта полиморфного превращения хлористого аммония, равного 1. ккал/моль или 18 калл/г.

1 - исходной, 2 - мытой по типовому режиму.

Рис. 3. Кривая ТГА в аргоне образцов шерсти II длины, нормальной

Таблица 1.

Характеристика ДТА, ТГА шерсти в среде аргона

Таким образом, результаты ДТА, ТГА показывают, что при промывке шерсти в щелочной среде происходит снижение термической стойкости. Эти изменения незначительны в области температур выделения влаги, но затем проявляются в большей мере [4].

Опыт данного и предыдущих исследований влияния условий промывки шерсти на физико-механические свойства показывает, что применение щелочных растворов в качестве моющего вещества существенно изменяет структуру шерстяных волокон, что приводит к уменьшению их термостойкости в дальнейшем. Подобные факторы сильно ограничивают диапазон режимов дальнейших технологических операций.

Из выше сказанного можно сделать следующие выводы:

1) при использовании типового режима промывки шерсти с применением щелочных растворов происходит изменение структуры кератина, а именно, частичное разрушение дисульфидных и цистиновых связей, что существенно снижает прочность волокон;

2) возникает необходимость применения более щадящих ПАВ;

3) применение щелочных моющих растворов ведет к более интенсивной потери влаги шерстяного волокна при нагреве, что следует учитывать при сушке шерсти и тепловой обработки шерстяной пряжи.

Основываясь на данных выводах можно определить задачу дальнейшего исследования - следует разработать технологию промывки шерсти с применением новых недорогих моющих средств не содержащих растворы щелочей, а также дающих возможность улучшить последующие технологические процессы по обработке шерсти.

деформационный нагревание шерсть раствор

Литература

Цветкова Л.Г., Ганцев Ш.К. Влияние сил межмолекулярного взаимодействия на термостойкость кератина //Кожевенно-обувная промышленность.- 1978.-№ 11 - с. 45-48.

Богуславский А.Н., Лосенко Л.Л. Термомеханические свойства шерсти в интервале температур -100°С +200°С. // Технология текстильной промышленности, -1981. - N 5. -С34-38.

Ундлант У. Термические методы анализа. М.: Мир, 1978 - 526с.

Букштынова Т.Н. Химический состав кератина и физические свойства шерсти овец: Автореф.дисс.канд.биол.наук, - Львов, 1976, -22 с.

Размещено на Allbest.ru