ДУБИЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА
Результаты исследований, приведенные в работе [20], показывают, что продукты поликонденсации сульфированных фенолов с формальдегидом обладают вяжущими свойствами, что позволяет использовать их для получения синтетических дубителей.
В качестве сырья для получения дубильных веществ наряду с фенолом и крезолом используют также масла, получаемые при сульфировании смолы полукоксования бурых углей, содержащие помимо небольших количеств одноатомных фенолов и резорцина
263
Пирокатехин и высшие гомологи фенола. Сырьем могут служить также р-нафтол, продукты экстракции лигнина и диоксидифенил - сульфон (для светостойкого дубителя лайковой кожи).
Особенно широкое применение получили фенолоформальде - гидные продукты поликонденсации новолачного типа, которые становятся водорастворимыми в результате сульфирования:
ОН |
ОН |
ОН |
Растворимость в воде достигается одним из следующих способов: сульфированием фенолов перед поликонденсацией; сульфированием новолаков; сульфометилированием (со-сульфированием новолаков); совместной поликонденсацией сульфированных продуктов форконденсации с фенолами (вместо формальдегида могут также использоваться метилолсодержащие продукты форконденсации); введением амфотерных групп; введением лигнинсульфо - кислоты.
Анионные дубители [21] получают в результате поликонденсации резорцина и акролеина в кислой среде при 70 °С и последующего взаимодействия смолы с КаНвОд. Окончательную конденсацию проводят с резорцином или пирокатехином. Катионные дубители получают конденсацией Манниха новолаков с алифатическими аминами.
Новая группа амфотерных дубителей описана в работе [22]. Их получают щелочной или кислой поликонденсацией формальдегида с алифатическими или ароматическими аминами и многоатомными фенолами [23]. Светостойкие дубители получают совместной конденсацией 2,2'-бис(4-окси-3-сульфофенил)пропанаг карбамида и формальдегида [24] или конденсацией метилолмоче - вины с фенолсульфокислотой {25]. В случае использования вместо карбамида сложных эфиров карбамиповой кислоты получают дубители для лайковой кожи, превосходящие другие продукты по белизне и светостойкости [26]. Сульфированные р-нафтолы могут взаимодействовать со сложными эфирами дикарбоновой кислоты и двухатомных спиртов, или с эфирами карбаминовой кислотй и глицерина, или с ацеталями гексита и формальдегида, или с мети - лольными производными сложных эфиров карбаминовой кислоты. Последующая обработка полученных продуктов фенолами и формальдегидом осуществляется в водном растворе кислоты. Готовые материалы представляют собой обменные дубители [27]. •/*•:
В результате взаимодействия сульфированного ^-нафтола с диамидами двухатомных алифатических карбоновых кислот, или с диамидом циклогександикарбоновой кислоты и формальдегидом, или с метилольными производными амидов в водном растворе кислот образуются продукты поликонденсации, которые затем обрабатывают фенолами и формальдегидом [28].
Совместной конденсацией многоатомных фенолов, например пирокатехина, с нафтолсульфокислотой, нафтолом и формальдегидом в кислой среде получают дубители, приближающиеся по дубящему действию к природным квебраховым экстрактам [29].
Продукты поликонденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом обладают слабым дубящим действием, и поэтому их используют в качестве вспомогательных дубителей, т. е. диспер- гаторов для усиления эффекта других дубильных веществ [30].
Зависимость между структурой г и свойствами дубителей [31]
В структуре синтетического дубителя ароматические циклы играют важную роль для обеспечения сродства с гольём, поскольку бензольное кольцо способствует образованию диполей в циклической системе благодаря наличию подвижных электронов [32]. Активирующее воздействие фенольных гцдроксилов на дубящие свойства известно давно. На модельных соединениях можно ясно увидеть связь между способностью к выделке кожи и числом ОН - групп, а также влияние Костиковых связей на процесс дубления [33]. ч
Увеличение числа ОН-групп в продуктах конденсации улучшает дубящие свойства [31]. Стерические факторы тоже влияют на эти свойства. Так, р-нафтал эффективнее а-нафтола. Фенольные ОН-группы обладают способностью к образованию относительно стабильных водородных связей с функциональными группами коллагена [34]. Сульфогруппы .имеют важное значение не только для придания растворимости дубителям, но и для связывания коллагена голья. Растворимость обусловливается наличием уже одной сульфогруппы на 3—4 ароматических кольца. Сильное влияние на дубящие свойства оказывают положения сульфогрупп в молекуле дубителя [35]. Дубящее действие фенольных ОН - групп возрастает при наличии групп ]^Н2, метилольных и сульфо - метильных в орто - или пара-положении. Находящиеся в мета - положении СООН-, БОдН - и другие группы вызывают ослабление дубящих свойств или полное их исчезновение [36]. Метиленовые и фенилметиленовые связи, наоборот, усиливают дубящие свойства.
Частицы синтетических дубителей, с одной стороны, должны быть достаточно мелкими, чтобы проникать в волокна и мицеллы коллагена, а с другой,— должны обеспечивать сшивание мицелл. В случае полярного строения синтанов (синтетических дубителей) следует принимать во внимание ассоциацию в растворе, которая, однако, выражена намного слабее, чем у растительных дубителей [31].
Наряду со степенью дисперсности дубителей важную роль играет их способность к диффузии. При воздействии дубящего раствора на кожу происходит, особенно вначале, селективное поглощение, в ходе которого поглощаются крупнодисперсные частицы дубителя, тогда как тонкодисперсные частицы с меньшей степенью сродства проникают внутрь кожи глубже. Тонкодисперсные вспомогательные дубители диффундируют в кожу намного быстрее.
Вспомогательные дубители на основе синтанов нейтрализуют положительно заряженные группы кожи и тем самым уменьшают или сводят к нулю слишком сильное взаимодействие между кожей и растительным дубителем. Это обеспечивает равномерную обработку кожи и предотвращает задубливание «намертво». ,
Ароматические синтетические дубители в зависимости от их практического применения классифицируют на вспомогательные дубители, так называемые полноценные заменители растительных дубителей, и дубители специального назначения, однако четкое различие между ними отсутствует.
Синтетические полноценные заменители дубителей практически в любом случае могут заменять природные дубящие материалы. Их дубящее действие почти не зависит от значения pH. Растворимость в воде этих дубителей объясняется наличием в их структуре сульфогрупп. Они применяются без вспомогательных дубителей. Высокая эффективность действия такого рода веществ объясняется их способностью образовывать водородные связи или индуцировать возникновение диполь-дипольного взаимодействия. . ■
Требуемое постоянство pH в процессе дубления и соответственно большая буферная емкость дубильного отвара достигаются нейтрализацией сульфогрупп и регулированием pH в пределах от 3,5 до 4,5 за счет добавления слабых органических кислот.
Ароматические синтаны, содержащие сульфогруппы, представляют собой смеси продуктов поликонденсации. Низкомолекулярные продукты конденсации фенолсульфокислот с формальдегидом в основном выполняют роль диспергаторов, а не дубителей, в то время как асимметричные продукты конденсации фенолсульфокислот с фенолом, крезолом, пирокатехином, диокисдифенилсуль - фоном и формальдегидом, а также сульфированные новолаки обладают хорошими дубящими свойствами. Они повышают температуру усадки коллагена до 75 °С, а диспергированные продукты конденсации формальдегида с фенолом, крезолом, пирокатехином, диоксидифенилсульфоном — до 90 °С.
Вспомогательные дубители используются в качестве диспергаторов, предварительных дубителей, отбеливателей и т. д. При дублении растительными дубильными веществами и дубителями другого рода вспомогательные дубители ускоряют процесс диффузии, оказывают диспергирующее действие, предотвращают шламо - образование в отваре, растворяют нерастворимые частицы растительных дубителей, улучшают цвет кожи, повышают светостойкость, снижают образование плесени в дубильном отваре.
Такие дубители представляют собой в основном простые сульфокислоты или продукты конденсации формальдегида с сульфокислотами фенола, крезола, нафталина или лигнинсульфокисло - тами. Их действие ограничивается способностью коллагена связываться кислотами. Вспомогательные дубители не могут применяться самостоятельно, они не повышают температуру усадки коллагена. В зависимости от степени кислотности содержание этих дубителей составляем 2—10% от массы голья. В процессе додублиро - вания с участием вспомогательных дубителей кожа светлеет, повышаются ее светостойкость и жиропоглощешге, она лучше окрашивается.
Дубление смолами
Дубление смолами принципиально отличаетбя от дубления ароматическими синтетическими дубителями [38]. При дублении смолами реакционноспособцые соединения в виде мономеров или олигомеров в водном растворе или дисперсии взаимодействуют с гольём с образованием высокомолекулярных водонерастворимых продуктов, которые, вытесняя находящуюся в волокнах кожи воду, как бы изолируют фцбриллы коллагена. К такого рода' дубителям наряду с продуктами конденсации азотсодержащих соединений (дициандиамид, меламин и др.) относятся смолы ново - лачного типа. Хорошее дубление достигается пропиткой кожи фурфуриловым спиртом с последующей конденсацией в растворе минеральной кислоты, в сильных органических кислотах или лигнинсульфокислоте.
Дубление проводят с помощью резорцина и различных альдегидов {формальдегида, ацетальдегида, фурфурола, бензальдёгида). Пирогаллол может взаимодействовать только с формальдегидом и ацетальдегидом [39]. Перед дублением пикельное гольё пропитывают во вращающемся барабане резорцином до содержания его 6% (масс.). После добавления 4% формальдегида pH дубильного раствора доводят до 0,5—1,5, вводя серную кислоту, поскольку конденсация должна проводиться только в сильнокислой среде. Спустя 14 ч pH доводят до 4,8 путем введения КаНЭ03. При дублении резорцинформальдегидной смолой получается мягкая кожа коричневого цвета с высокой температурой усадки — около 96 °С. Высокая температура усадки свидетельствует о прочном связывании дубителя и кожи.
Процесс дубления возможен также с помощью пирокатехина в присутствии А12(804)3 при pH=2,6—2,8 и температуре 40 °С. Хорошо выделанную мягкую кожу светло-коричневого цвета
Получают обработкой голья в ваннах большого объема растворами дифенолов, а затем серным пикелем с рН=1 при добавлении формальдегида [40]. 1