Адгезия полимеров к коже

Кожа – дерма шкуры животного, подвергнутая физическим и химическим воздействиям для превращения в материал, из которого могут быть изготовлены различные изделия. Дерма – часть кожного покрова, расположенная между эпидермосом и подкожной жировой тканью, является основой для получения кожи. При выработке кожи волокнистая структура дермы сохраняется, поэтому кожа обладает свойствами материала с волокнистой структурой. Кожа обладает пористостью, при технологической обработке сырья пористость должна расти (от 43% – сырье, до 50% – готовый продукт). Свойства кожи зависят от вида кожевенного сырья.

Кожевенное сырье: шкуры овчина, козлик, бычок (порный вид – 13-17 кг), бугай (с наличием грубых утолщенных складок на воротнике, масса которого в парном виде больше 17 кг).

Кожа представляет собой сложное переплетение коллагеновых волокон. Коллаген состоит из колластромина (80%) и проколлагена (20%). Структура коллагеновой фибриллы (волокна) можно представить как продольно расположенные нити колластромина, диаметром 100Ǻ, вокруг которого размещены различные образования проколлагена. Между волокон находится межволоконное вещество, которое представляет собой сложный комплекс белков и белковоподобных веществ: альбумины, глобулины, муцины, мукоиды, мукополисахариды. В кожевенном производстве межволоконное вещество удаляется из дермы при проведении подготовительных операций, но часть его остается.

В состав коллагена входит примерно 20 аминокислот: моноаминокислоты, диаминодикарбоновые кислоты, а также различные полисахариды. Химический состав кожи сложен и разнообразен. Макромолекулы соединений, образующих кожу, содержат пептидные группы, карбоксильные, аминогруппы, спиртовые и фенольные гидроксилы.

Особенности химической природы и структуры кожи определяют выбор полимеров, применяемых в качестве клеев, покрытий и связующих составов. В качестве адгезивов для кожи используют природные клеи, белковые клеи (казеиновые, альбуминовые) и углеродные (нитроцеллюлозные, крахмальные, декстриновые). Наличие у этих ВМС активных полярных групп обуславливает их высокую адгезию к коже. Но эти клеи имеют недостатки: низкая влагостойкость, подвергаются разложению при хранении, подвержены действию микроорганизмов.

Традиционными адгезивами для кожи являются различные эластомеры: натуральный каучук, полиизобутилен, гуттаперча. Это неполярные полимеры. С целью повышения адгезии к коже в их состав вводят полярные добавки: канифоль, терпены, феноло-формальдегидные и другие смолы.

При производстве обуви в качестве клеев применяют латексы на основе бутадиен-стирольных, полихлоропреновых, бутадиен-нитрильных, полиакрилатных, поливинилацетаты и другие латексы. Широкое применение находят хлоропреновые каучуки – наирит. А для повышения адгезии в него вводят полярные добавки: канифоль, глифталевые смолы. В качестве адгезивов для кожи широко применяют изоцианатные клеи, смолы, полиамиды, а также их комбинации с различными полимерами.

Кожа – пористый материал, поэтому адгезив способен проникать вглубь материала, в поры. В этом случае справедливо заключение о вязкости адгезива. Чем менее вязкий адгезив, тем в большей степени увеличивается площадь фактического контакта, следовательно, возрастает прочность клеевого соединения.

Многие полимеры с активными функциональными группами способны к химическому взаимодействию с кожей. Это полимеры, содержащие метилольные соединения, азотсодержащие основания, карбамид и меламин.

Пропитка кожи предварительно конденсированными и меламино-формальдегидными смолами приводит к взаимодействию коллагеновых волокон с этими полимерами. Образование ковалентных связей между метилольными группами смолы и аминогруппами коллагена сопровождается образованием водородных связей. Эпоксидные смолы и коллаген также взаимодействуют между собой, происходит интенсивный кислотный гидролиз.