up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله متال کمپلکس PDF
QR code - متال کمپلکس

متال کمپلکس

مشکلات زيست محيطي ناشي از به کارگيري رنگزاهاي متال کمپلکس

رنگزاهاي متال کمپلکس (کمپلکس هاي فلزي) يکي از گروه هاي خانواده مواد رنگزا مي باشند که مي توان از آنها جهت رنگرزي الياف پروتئيني، پلي آميدي و... استفاده نمود. يافته هاي جديد محققان نشان داده است که اين رنگزاها داراي مشکلات و عوارض جانبي گاها خطرناکي نيز هستند. در حال حاضر تعدادي از محققان در مورد کاهش آزادسازي فلز کروم lll بر روي منسوجات پلي آميدي رنگرزي شده با رنگزاهاي متال کمپلکس در حال مطاعه و پژوهش مي باشند يافته هاي جديد نشان مي دهد که ميزان فلز کروم lll بر روي منسوجات پلي آميدي رنگرزي شده با رنگزاهاي متال کمپلکس بيشتر از حد مجاز بر چسب هاي سلامتي پوشاک است و اولين مظنون اين مسأله فرآيندهاي تکميل آغشته سازي با پد است که بر روي منسوجات رنگي انجام مي شود. در پژوهش هاي محققان امکان تثبيت و جلوگيري از حرکت فلز کروم يکي از احتمالات مورد مطالعه مي باشد. در اين مقاله نيز جنبه کاربردي فرآيندهاي تکميل به منظور حذف و يا کاهش اثر اين مشکل مورد بررسي قرار گرفته است.
● مقدمه
نتايج تحقيقات پژوهشگران نشان مي دهد که ارتباط مستقيمي بين ساختار تک تک اجزاء سازنده ترکيبات و مواد تکميل کننده و ميزان حرکت و آزادسازي فلز کروم lll در منسوجات رنگي پلي آميدي وجود دارد. آگاهي يافتن از جزئيات اين مسأله و تأثيرات ناشي از آن مي تواند زمينه مناسبي جهت اصلاح و بهبود ساختار مواد مورد استفاده در صنعت تکميل را فراهم آورد. همچنين با کامل شدن دانش توليد کنندگان مواد شيميائي در اين زمينه، مي توان ميزان بهينه استفاده از فلزات را در ساختار مواد رنگزاي متال کمپلکس محاسبه نمود و يا حتي در مواردي استفاده از فلزات را در آنها کاملاً ممنوع و قدغن کرد.
● تأثير اجزاء سازنده
ترکيبات مورد استفاده در صنعت تکميل (نرمکن ها، ضد چروک کننده ها و...) همگي ترکيبي از مواد شيميائي مختلف با خصوصيات متفاوت مي باشند که هر کدام از آنها داراي تأثير خاصي بر روي آزادسازي و حرکت فلز کروم lll در پارچه هاي رنگي مي باشند، علاوه بر اين اختلاط اين مواد با يکديگر گاهي داراي تأثير کاهشي و گاهي افزايشي بر روي عملکرد کل مخلوط مي باشد. به همين دليل بين تأثير مثبت يا منفي هر کدام از اجزاء سازنده مواد تکميل و غلظت آنها در ترکيب نمي توان يک رابطه خطي برقرار نمود و تأثير اجزاء سازنده اين ترکيبات معمولاً تحت تأثير جزء با قدرت بيشتر مي باشد. در اين گونه موارد مساله اي به نام تأثير غالب (Superposed effect) پيش مي آيد که نقش مهمي در عملکرد کلي ترکيب ايفا مي نمايد.
علاوه بر اثر افزاينده اختلاط دو ماده با تأثير منفي در بعضي موارد نمونه هاي جالبي در اثر اختلاط مواد مختلف توليد مي شود، به عنوان مثال ترکيب حاصل از اختلاط يک ماده با تأثير مثبت و يک ماده با تأثير منفي ضعيف مي تواند منجر به توليد ترکيبي با تأثير منفي بسيار قوي و شديد شود. توجه به اين نکته در هنگام اصلاح نمودن ساختار شيميائي مواد تکميل کننده بسيار حائز اهميت است، زيرا به عنوان مثال با اضافه نمودن يک ماده مثبت نمي توان انتظار داشت که تأثير منفي کام ترکيب کاهش يابد (مثلاً ميزان آزادسازي و حرکت فلز کروم lll کم شود).
در بررسي مواد مختلف مي توان عنوان کرد که هر کدام از اجزاء سازنده مواد تکميل مي توانند جايگاهي بيندرجه نامطلوب (تشديد حرکت و آزادسازي فلز کروم lll)، خنثي (بي اثر) و مطلوب (کاهنده ميزان حرکت و آزادسازي فلز کروم lll) داشته باشند.
تقريباً تمام اعضاي خانواده اتوکسيلات ها (سطح فعال هاي نانيونيک) و اوره (يک ماده غير سطح فعال) در دسته مواد نامطلوب قوي يا ضعيف قرار دارند.
البته بايد توجه داشت که اين طبقه بندي را مي توان در بين خود اعضاء خانواده اتوکسيلات ها نيز لحاظ نمود. (شکل ۱: نمودار ارتباط بين غلظت فلز کروم lll (ppm) با درجه اتوکسيله شدن در اتوکسيلات هاي مختلف غلظت (غلظت ۱۰g lit) بر روي پارچه شاهد و پارچه رنگزاي متال کمپلکس مشکي) به عنوان مثال آمين هاي چرب و اتوکسيلات هاي آميد اسيدي چرب داراي شديدترين درجه مي باشند مخصوصاً اگر درجه اتوکسيله شدن آنها (EO) بيش از ۵ باشد و پس از آنها رتبه دوم به اتوکسيلات هاي الکلي چرب تعلق دارد.
از لحاظ درجه تثبيت و جلوگيري از حرکت و آزادسازي فلز کروم lll، استرهاي اسيد فسفريک و فسفونات ها هم درجه اتوکسيلات هاي الکل مي باشند، همچنين اين مسأله را مي توان برحسب وابستگي به درجه اتوکسيله شدن نيز نشان داد. اتوکسيلات هاي اسيدهاي چرب کمترين تأثير را بر روي حرکت و آزادسازي فلز کروم lll دارند. همان گونه که در قسمت هاي قبل نيز عنوان گرديد علاوه بر نوع مواد سازنده ترکيبات سطح فعال نانيونيک، درجه اتوکسيله شدن آنها و همچنين توازن بين گروه هاي آبدوست چربي دوست نيز نقش مهمي در ميزان درجه حرکت و آزادسازي فلز کروم lll دارد. به طور کلي درجه حرکت و آزادسازي فلز کروم lll با افزايش درجه اتوکسيله شدن افزايش مي يابد، در حالي که در مورد آمين هاي چرب و آميداسيدهاي چرب اين ارتباط به صورت تابع نمائي افزايشي است (به همين دليل ترکيبات با درجه اتوکسيله کم به اندازه ترکيبات با درجه اتوکسيله زياد نامطلوب نيستند). ميزان درجه حرکت و آزادسازي فلز کروم lll در ساير سطح فعال هاي نانيونيک يک ارتباط خطي (با کمي انحراف) با افزايش درجه اتوکسيله شدن دارد، به همين دليل وضعيت الکل هاي چرب با درجه اتوکسيله شدن کم به مراتب بدتر از آمين هاي چرب بادرجه اتوکسيلهشدن مشابه است، اما با افزايش درجه اتوکسيله شدن مخصوصاً در درجه ۵ يا بالاتر اين وضعيت به سرعت تغيير مي کند. در درجات اتوکسيله بسيار کم (کمتر از ۵) مي توان گفت که آمين هاي چرب تقريباً خنثي هستند و هيچ گونه اثري بر روي درجه حرکت و آزادسازي فلز کروم lll ندارند.
به طور کلي ميزان چربي باقي مانده (اشباع شده، اشباع نشده و زنجير با طول کوتاه) تأثيري بر روي درجه حرکت و آزادسازي فلز کروم lll ندارد، در حالي که به نظر مي رسد وجود پيوندهاي دوگانه و افزايش طول زنجير مولکولي مي تواند تا حدودي موجب افزايش درجه حرکت و آزادسازي فلز کروم lll شود، اين اثر حداقل در مورد آمين ەاي چرب و احتمالاً آميدهاي اسيد چرب (اولئيل غير اشباع با زنجير مولکولي بلند و آلکيل نارگيل اشباع شده با زنجير مولکولي بلند) قابل مشاهده است. البته بايد توجه داشت که اين اثر در مورد ساير انواع سطح فعال هاي نانيونيک تقريباً قابل صرفنظر کردن است. نکته قابل توجه در ايناست که تمام انواع سطح فعال هاي نانيونيک از اين لحاظ در دسته خنثي قرار دارند. تمام ترکيبات شيميائي (غير سطح فعال) که بر روي الياف، فيلم تشکيل مي دهند از قبيل انواع پارافين ها، سيليکون ها (مخصوصاً سيليکون هاي آبگريز)، سيليکات ها و رزين ەاي فلوئور و کربني داراي تأثير مثبت هستند يا به عبارت ديگر داراي خاصيت باز دارنده و تثبيت کننده مي باشند، ساير ترکيبات پليمري در اين تحقيق بررسي نشده اند اما مي توان انتظار داشت که آنها نيز رفتار تقريباً مشابه اي داشته باشند و يا حداقل در درجه خنثي قرار بگيرند. به طور کلي مي توان گفت که هرچقدر ترکيب سازنده فيلم آبگريزتر باشد عمليات تکميل در درجه مطلوب قرار گرفته و مانع از آزادسازي و حرکت فلز کروم lll خواهد شد (و برعکس). ترکيبات کاتيونيک آمونيوم نوع چهارم (چهارگانه) تقريباً در درجه مطلوب قرار دارند، اما در بعضي موارد اثرات سوء افزاينده نيز در آنها مشاهده مي شود.
سينتان ها (ترکيبات پليمري تراکمي فنول سولفورنيک اسيد فرمالدهيد) نيز در درجه کاملاً مطلوب طبقه بندي مي شوند (اثر بازدارنده و تثبيت کننده)، به همين دليل از اين ترکيبات مي توان جهت کاهش ميزان آزادسازي و حرکت فلز کروم lll در فرآيندهاي تکميل با درجه نامطلوب استفاده نمود (قبل، در حين و يا پس از عمليات تکميل که بسيار مناسبتر است).
بايد توجه داشت که اثرات مطلوب يا نامطلوب تمام موادي که تا اين قسمت مورد بررسي قرار گرفته اند با افزايش غلظت آنها افزايش مي يابد، ولي اين مسأله در مورد ترکيبات پلي آمونيوم نوع چهارم (تثبيت کننده هاي کاتيونيک) درست نمي باشد. اين ترکيبات تا يک غلظت بسيار کم داراي اثر بسيار مطلوبي مشابه سينتان ها مي باشند، در حالي که با افزايش غلظت (از حد مورد نظر) اين تأثير به سرعت تغيير کرده و به سمت درجه نامطلوب متمايل مي شود. (نمودار ارتباط بين غلظت فلز کروم lll (pom) با غلظت ترکيبات پلي آمونيوم چهارگانه بر روي پارچه شاهد و پارچه رنگرزي شده با رنگزاي متال کمپلکس مشکي). علاوه بر ايندر مورد حد غلظت داراي تأثير مطلوب نيز گاهي اوقات اثر سوء افزاينده قابل مشاهده است. تأثير مثبت فعال سازي ترکيبات تثبيت کننده کاتونيک به دليل مسائل فوق بسيار خاص و حساس مي باشد و به همين دليل پيشگوئي آن بسيار مشکل است، در حالي که استفاده از سينتان ها از لحاظ عمل کردي بسيار راحت تر مي باشد.
متال هاي کاربردي
با توجه به ترکيب بسيار پيچيده مواد تکميل کننده، اثرات منحصر به فرد هر کدام از مواد سازنده آنها و همچنين پديده تأثير غالب، چند نمونه از مواد مختلف در اين تحقيق مورد بررسي قرار گرفتند که نتايج تعدادي از آنها در قسمت ذيل به طور خلاصه آمده است:
ترکيب A (نرم کن سيليکوني) علاوه بر سطح فعال نانيونيک که يک ماده تقريباً نامطلوب استداراي مقداري سيليکون (ماده در درجه مطلوب) به عنوان امولسيون کننده نيز مي باشد، به همين دليل کل ترکيب تا حدودي داراي خاصيت خنثي است و در حد استاندارد زيست محيطي okotex* ۱۰۰ قرار مي گيرد.
ترکيب B (ضد آب کننده) شامل موادي نظير استرهاي اسيد فسفريک، اتوکسيلات آمين هاي چرب واوره مي باشد. در اين ترکيب، حتي با غلظت هاي بسيار کم نيز ميزان فلز کروم lll آزاد شده بسيار بيشتر از حد مجاز مي باشد. به همين دليل جهت بهبود خصوصيات بايد از کمي ترکيبات سينتان نيز در ساختار اين مواد استفاده نمود. ترکيب C شامل ۵۰ درصد سطح فعال آنيونيک (با ساختار آلکيل بنزن سولفونات) و ۱۰ درصد سطح فعال نانيونيک (با ساختار الکل چرب) مي باشد. مقدار آزادسازي فلز کروم lll در فرآيند تکميل با اين ترکيب کمي بيشتر از حد مجاز فلز کروم lll در البسه کودکان (۱ppm) است. ولي با کاهش ميزان و غلظت استفاده از اين ترکيب مي توان به حد آزادسازي فلز کروم lll را در آن به حد مجاز رساند.
در فرآيندهاي تکميل معمولاً چند عمليات به صورت موازي با يکديگر انجام مي شوند، به همين دليل همواره بايد به مسأله تأثير غالب توجه داشت. در هنگام استفاده توام از ترکيبات چهارگانه تکي يا پلي آمونيوم يا اتوکسيلات الکل هاي چرب، در اغلب موارد مي توان تأثير افزاينده منفي اينمواد بر روي خصوصيات کلي فرآيند را مشاهده نمود. اين تأثير افزاينده منفي از روي افزايش شبه آمين هاي چرب اتوکسيله و در نتيجه قرارگيري کل ترکيب در درجه بسيار نامطلوب قابل تشخيص است.
● مکانيزم رهاسازي کروم lll
در قسمت هاي قبل ارتباط ميزان رهاسازي فلز کروم lll در نتيجه عمليات تکميل بر روي پارچه هاي رنگرزي شده با رنگزاهاي متال کمپلکس، با عوامل سازنده مواد تکميل کننده مورد بررسي قرار گرفت، اما هنوز پاسخي به نحوه انجام اين عمليات و مکانيزم رها سازي فلز کروم lll داده نشده است. جهت توصيف اين پديده ۲ تئوري مختلف ارائه شده است، در يکي از اين تئوري ها افزايش ميزان فلز در سطح پارچه، ناشي از خارج شدن فلز کروم lll رنگزا از درون الياف رنگي و مهاجرت آنها به سطح الياف تصور شده است و در تئوري دوم اين افزايش ناشي از حرکت خود مواد رنگزا در نظر گرفته شده است. در روش هاي اندازه گيري فلز کروم lll در سطح پارچه که توسط استاندارد okotex به کار گرفته مي شوند تفاوتي بين فلز کروم lll آزاد و فلز داراي اتصال با رنگزا وجود ندارد، در اين مورد خاص بايد به اين نکته توجه داشت که تأثير زيست محيطي هر دو مکانيزم کاملاً مشابه يکديگر مي باشد. اما نتايج تعدادي از آزمايش هاي تحقيقاتي نشان داده است که مهاجرت مواد رنگزا از درون الياف به دليل تأثير مواد تکميل کننده مهمترين دليل (دلايل ديگري نيز وجود دارد) افزايش غلظت فلز کروم در سطح منسوج رنگي مي باشد. آزمايشات نشان داده است که ترکيبات با قابليت ايجاد کمپلکس مجدد نظير EDTA تأثيري بر روي تغيير غلظت فلز کروم در ساختار منسوج ندارند، در حالي که ترکيباتي نظير سطح فعال هاي نانيونيک و يا شبه کاتيونيک موجب افزايش غلظت فلز کروم lll مي شوند زيرا اين ترکيبات داراي اثر کند کنندگي (ريتاردر) و رنگبري بر روي مواد رنگزاي آنيونيک مي باشند (در فرآيندهاي غير مداوم).
جدول زير نتايج اين آزمايشات را به طور خلاصه نشان مي دهد. همان طوري که از اين جدول نيز مشخص است تنها ترکيبات داراي خاصيت تثبيت کنندگي مي توانند از آزادسازي فلز کروم lll ممانعت به عمل آورند. با توجه به مطالب عنوان شده مي توان گفت که تنظيم استانداردهاي دقيق تر و طراحي روش هاي آزمايش کاملتر يکي از موارد بسيار حياتي در صنعت رنگرزي و تکميل منسوجات مطابق با نيازهاي زيست محيطي است.

ديد کلي در شيمي معدني ترکيباتي وجود دارند که در آن اتم مرکزي حداقل با يک پيوند داتيو با گروه اتمهاي اطراف خود (ليگندها) ارتباط برقرار مي‌کند. در‌ اين ...

در شيمي معدني ترکيباتي وجود دارند که در آن اتم مرکزي حداقل با يک پيوند داتيو با گروه اتمهاي اطراف خود (ليگندها) ارتباط برقرار مي‌کند. در‌ اين ترکيبات ...

Materials Engineering ماهيت كار مهندسين مواد دست اندر كار استخراج ، توسعه دادن ، عمل آوردن ، و امتحان كردن موادي هستند كه در توليدفراورده هاي گوناگون ...

هاديهاي آلومينيوم آلياژي هاديهايي هستند كه تمامي رشته سيم‌هاي آنها از آلياژهاي آلومينيوم ساخته شده است. در ابتدا از آلومينيوم 5005 جهت ساخت اين سيمها ...

● ريشه لغوي کروماتوگرافي (chromatoghraphy) ، در زبان يوناني chroma يعني رنگ و grophein يعني نوشتن است. ● اطلاعات اوليه پر کاربردترين شيوه جداسازي مواد ...

فلزات سنگين فلزاتي هستند که داراي چگالي بالاتر از ۵ گرم بر سانتيمتر مکعب باشد. اين تعريف از نقطه نظر بيولوژيکي بسيار سودمند است زيرا تعداد زيادي از عن ...

● خواص ترکيبات آلي فلزي شباهت ترکيبات آلي فلزي از نظر خواص فيزيکي به ترکيبات آلي در مقايسه با ترکيبات معدني بيشتر است. بسياري از اين ترکيبات داراي ساخ ...

کروماتوگرافي راهي است براي تشخيص اجزا در ابعاد نانومتري، با دقتي در حد و اندازة مولکولي و مدتها پيش از شکلگيري فناوري نانو، براي شناسايي مواد به کار ...

دانلود نسخه PDF - متال کمپلکس