Реферат: Крашение натурального шелка бромакриламидными красителями

Нить, отделенная от тутового шелкопряда, состоит из двух рядом лежащих нитей фиброина, покрытых снаружи и соединенных между собой шелковым клеем-серицином. Освобожденное от серицина неповрежденное шелковое волокно имеет вид гомогенной бесструктурной нити. С помощью химических и механических (раздавливание, трение) воздействий можно вызвать продольное расщипление волокна на более тонкие волоконца - фибриллы.

Помимо фиброина и серицина - веществ белковой природы в состав коконной нити входит небольшое количество соединений, извлекаемых эфиром и этиловым спиртом. В шелковом волокне, имеющем естественную окраску (желтую, зеленую и др.), содержится небольшое количество красящих веществ. После сжигания шелкового волокна остается немного золы. Содержание всех этих веществ непостоянно, а изменяется в довольно широких пределах, зависящих от природы шелкопряда, а также от места и условий выкормки. Так, в состав коконной нити может входить 70-75 % фиброина, 25-30 % серицина, 0,5-0,6 % веществ, извлекаемых эфиром, 1,5-2,5 % веществ, извлекаемых спиртом, и 1-1,7 % минеральных веществ.

Натуральный шелк благодаря амфотерным свойствам и способности фиксировать красители путем адсорбции окрашивается красителями многих классов: кислотными, основными, прямыми, активными, кубовыми, хромовыми.

Наибольшее применение при крашении тканей находят прямые, кислотные и активные красители.

В данной работе будет рассмотрено крашение натурального шелка активными бромакриламидными ланазолевыми красителями.

Фиброин

Строение фиброина

Фиброин относится к фибриллярным белкам. Не растворяется в обычных растворителях, растворим в этилендиаминовом растворе гидроокиси меди или в концентрированных растворах йодистого и роданистого лития. Молекулярная масса по скорости осаждения в ультрацентрифуге - 84 000, по вязкости - 55 000. Молекулярная масса, рассчитанная по данным определения конечных аминокислот, оказалась 84 000 - 100 000.

Особенностью фиброина является высокое содержание главным образом глицина и аланина, а также серина и тирозина; суммарный выход глицина и аланина из 100 г фиброина составляет 75 г.

В настоящее время первичная структура фиброина полностью не расшифрована. Решение вопроса о конечных аминокислотах усложняется трудностью удаления серицина без деструкции фиброина. В полипептидной цепочке фиброина имеются участки, в построении которых принимают участие простейшие по структуре аминокислоты. (глицин, аланин, серин), а также участки, в построении которых принимают участие и другие, более сложные, аминокислоты, входящие в состав фиброина.

В результате рентгенографических исследований обнаружена относительно высокая ориентация полипептидных цепей вдоль оси волокна; ориентированные участки составляют 40-60 % его общей массы.

Более ориентированные (кристаллические) участки волокна состоят из полипептидных цепей, содержащих глицин, аланин и серин. Они построены по схеме:

Группы, расположеные в аморфных участках, более доступны действию химических реагентов, поэтому полное насыщение основных групп, какими-либо кислотами или кислотными красителями возможно без изменения ренгенограммы волокна. Наоборот, гидроксильные группы остатков серина менее доступны действию химических реагентов.

Важнейшим свойством фиброина является легкость изменений формы молекулы, связанная с особенностями его аминокислотного состава и отсутствием внутри частиц связей более стойких, чем водородные.

Другой важной особенностью фиброина является высокое содержание в нем простейших аминокислот - аланина и глицина, что придает устойчивость образовавшейся b-конфигурации, возможность высокой ориентации полипептидных цепей в волокне и и эффективного межмолекулярного взаимодействия.

Свойства фиброина

Набухание и растворение. Фиброин не растворим в спирте, петролейном эфире, сероуглероде и других органических растворителях. Практически нерастворим в воде, но набухает ограниченно: при температуре 18 °С поперечный размер волокна увеличивается на 16-18 %, маса волокна - на 30-35 %.Удлинение же нити при этих условиях равно 1,2 %.

Набухание усиливается в растворах щелочей и кислот.

В концентрированных растворах некоторых солей фиброин неограниченно набухает и образует вязкий раствор, из которого может быть регенерирован.

Фиброин легко растворяется в медно-аммиачном растворе, щелочном медно-глицериновом расворе, этилендиаминовом расворе гидроокиси меди, аммиачно-никелевом расворе, в растворе крепких кислот - фосфорной, серной, соляной, дихлоруксусной и муравьиной.

Реакции фиброина. Для фиброина характерны реакции превращения, обусловленные наличием в его структуре химически активных функциональных групп. Возможно ацелирование фиброина, бензоилирование, ацетилирование. При этом в реакцию вступают гидроксильные группы и аминогруппы волокна.

Фиброин можно алкилировать.

Химические связи между смежными цепями образуются при действии на шелк формальдегида за счет участия в реакции содержащихся в боковых радикалах H₂ N-групп, возможно и НО-групп, а также имидных групп - NH- пептидных связей.

При действии азотистой кислоты происходит дезаминирование фиброина:

R-NH₂ +ONOH®R-OH-N₂ +H₂ O.

В реакцию вступают концевые аминокислоты полипептидных цепей и e-аминогруппы остатков лизина. Одновременно происходит нитрозирование фенольных ядер остатков тирозина

При действии азотной кислоты на фиброин происходит нитрование ароматических ядер остатков фенилаланина и тирозина (ксантопротеиновая реакция на белки):

Исключение - взаимодействие с HNO₃ .

Действие на фиброин гидролизующих реагентов. Являясь белковым веществом, фиброин обладает характерной способностью к гидролитическому распаду, который через ряд промежуточных продуктов (полипептидов) приводит к образованию аминокислот по схеме

_H2O

- СО-NH- ®COOH +H₂ O-.

Уже продолжительное кипячение в воде вызывает некоторый гидролиз, резко усиливающийся в присутствии кислот и щелочей.

В 5 % NAOH фиброин растворяется при кипячении, а в концентрированной при 25 °С .

_{к ислота}