Комп’ютерне моделювання та оптимізація складу гідрофобізуючої композиції
Анотація
В роботі представлені результати комп’ютерного моделювання та оптимізації складу гідрофобізуючої композиції на основі алкенів С20–24, полімеризованих з малеїновим ангідридом. В результаті досліджень запропоновано оптимальний склад наповнювально-гідрофобізуючої композиції, що містить естер С18–22 малеїнової кислоти, парафіни легких фракцій С5–7, етилцелозольв, пропанол, воду, сечовину в такому співвідношенні інгредієнтів: 0,3163 : 0,0770 : 0,0663 : 0,0354 : 0,475 : 0,03. Зазначена композиція має покращувати структурно-визначальні характеристики природних полімерів, зокрема хутрового велюру, отриманого з напівтонкорунних овчин. Застосовано методи експериментально-статистичного моделювання та математичного програмування для знаходження оптимального складу наповнювально-гідрофобізуючої композиції. Оптимізований склад наповнювально-гідрофобізуючої композиції може бути ефективно використаний у технологіях виготовлення овчинно-шубних та шкіряних матеріалів підвищеної водостійкості. За комплексом властивостей отриманий гідрофобізований велюр придатний для виробництва нагольних виробів різного призначення, які експлуатуються в екстремальних умовах
Ключові слова
хутровий велюр; наповнення; гідрофобізація; планування експерименту; синтез плану експерименту; математична модель; багатокритеріальна оптимізація
Використані джерела
[1] Resource-Saving Technologies for the Production of Elastic Leather Materials: coll. monograph, A. Danylkovych and O. Коrotych, Eds. Riga, Latvia: Baltija Publishing, 2020. [Online]. Available: https://er.knutd.edu.ua/handle/123456789/18 197.
[2] G. Krishnamoorthy, S. Sadulla, P. K. Sehgal, and A. B. Mandal, "Green chemistry approaches to leather tanning process for making chrome-free leather by unnatural amino acids", Journal of Hazardous Materials, pp. 215-216, 173-182, 2012. doi: 10.1016/j.jhazmat.2012.02.046
[3] Zhihui Sui, Yaping Li et al., "Preparation and properties of polysiloxane modified fluorine-containing waterborne polyurethane emulsion", Progress in Organic Coatings, vol. 166, no. 106783, 2022. doi: 10.1016/j.porgcoat.2022.106783.
[4] Z. K. Nizamova, M. V. Kalinin, N. V. Evsyukova et al., "Evaluation of the effectiveness of drugs for surface hydrophobization of split leather", Kozhevenno-obuvnaya promyshlennost, no. 2, pp. 18-19, 2012 [in Russian].
[5] Shuangfeng Xu, and Bi Shi, "A green and sustainable strategy for leather manufacturing: Endow dehydrated hide with consistent and durable hydrophobicity", Journal of Cleaner Production, vol. 383, no. 135526, 2023. doi: 10.1016/j.jclepro.2022.135526.
[6] A. M. Dzhuraev, T. Zh. Kadirov, and A. Yu. Toshev, "Influence of hydrophobization on the performance properties of leathers for shoe uppers", Kozha i meh v XXI veke: tehnologiya, kachestvo, ekologiya, obrazovanie, pp. 48-54, 2015 [in Russian].
[7] N. V. Ermolenko, "On the effect of a fluorine-containing compound on the hydrophobic properties of the skin", Kozhevennoobuvnaya promyshlennost, no. 3, рр. 30-31, 2003 [in Russian].
[8] V. F. M. Silva, M. Moncada, A. Crispim et.al., "Studies on waterproofing wet-white leather", Leather and Footwear Journal, vol. 18 (2), pp. 149-152, 2018. doi: 10.24264/lfj.18.2.10.
[9] J. Du, C. Huang, and B. Pen, "Influence of hydrophobic side chain structure on the performance of amphiphilic acrylate copolymers in leather-making", SLTC journal, vol. 100, no. 2, pp. 67-72, 2016.
[10] C. Casas, J. Bou, L. Olle, and A. Bacardit, "Development of nanocomposites with selfcleaning properties for textile and leather", SLTC journal, vol. 102, no. 1, pp. 33-41, 2018.
[11] O. Andreуeva, and I. Gryshchenko, Natural Products Chemistry: tutorial. Kyiv, Ukraine: Svit uspichu, 2022.
[12] A. H. Danylkovych, Modern production of fur: manual, V. I. Lishchuk, and L. V. Strembulevych, Eds. Kyiv, Ukraine: Feniks, 2015 [in Ukrainian].
[13] A. H. Danylkovych, Workshop on chemistry and technology of leather and fur: manual, Kyiv, Ukraine: Feniks, 2006 [in Ukrainian].
[14] A. H. Danylkovych, N. B. Khliebnikova, O. R. Mokrousova, and K. I. Petko, "Composition for hydrophobization of pile leather, fur velor, fur sheepskin and products made from them", Pat. for utility model no. 38472 Ukraine, IPK7 C 14 C 9/00, no. u200810214, appl. 08.08.2008, publ. 12.01.2009, Bull. no. 1 [in Ukrainian].
[15] J. A. Cornell, Experiments with Mixtures: Designs, Models, and the Analysis of Mixture Data, 3rd ed. New York: Wiley, 2002.
[16] G. F. Piepel, "Component effects in constrained mixture experiments", Technometrics, vol. 24 (1), pp. 29-39, 1982. doi: 10. 1080/00401706.1982.10487706.
[17] H. Goldfarb, C. Anderson-Cook, C. Borror, and D. Montgomery, "Fraction of design space plots for assesing mixture and mixture-process designs", Journal of Quality Technology, vol. 36 (2), pp. 169-179, 2004. doi: 10.1080/00224065.2004.11980263.
[18] J. A. Cornell, Experiments with Mixtures: Designs, Models, and the Analysis of Mixture Data, 3rd ed. New York: Wiley, 2002.
[19] A. Heredia-Langner, D. Montgomery, W. M. Carlyle, and C. M. Borror, "Modelrobust optimal designs: A genetic algorithm approach", Journal of Quality Technology, vol. 36 (3), pp. 263-279, 2004. doi: 10.1080/00224065.2004.11980273.
[20] А. H. Danylkovych, and O. I. Korotych, "Optimization of leather filling composition containing SiO2 nanoparticles", USA: JALCA, vol. 114, pp. 333-343, 2019.
[21] V. L. Anderson, and R. A. McLean, Design of Experiments: A Realistic Approach, Marcel Dekker, New York, Basel, Hong Kong, 1974.
[22] J. Langguth, A. Azad, M. Halappanavar, and F. Manne, "On parallel push-relabel based algorithms for bipartite maximum matching", Parallel Computing, vol. 40 (7), pp. 289-308, 2014. doi: 10.1016/j.parco.2014.03.004.
[23] A. H. Danylkovych, and A. M. Shakhnovsky, "Development of a fillinghydrophobic composition in the production of velor from nutria skins: experience of multiparameter optimization", Kompjuterne modelyuvannya v khimiyi ta tekhnolohiyakh i systemakh staloho rozvytku: coll. of sci. papers, Kyiv: Igor Sikorski KPI, pp. 161168, 2020 [in Ukrainian].
[24] A. Danylkovych, V. Lishchuk, and A. Shakhnovsky, "Improvement of structure determining qualitative characteristics of hydrophobized velour", Fibres and Textiles (Vlákna a textil), no. 3, vol. 27, pp. 41-48, 2020. [Online]. Available: http://vat.ft.tul.cz/ 2020/3/VaT_2020_3_8.pdf