СОСТАВ ДЛЯ ОГНЕЗАЩИТНОЙ ОБРАБОТКИ СИНТЕТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН Российский патент 2011 года по МПК D06M13/282 D06M13/41 D06M11/59 D06M11/57 C09K21/12 C09K21/04 D06M101/32 D06M13/292 

Изобретение относится к текстильной промышленности, в частности к составам огнезащитной обработки синтетических волокон, и может быть использовано в самолето-, автомобилестроении, резиновой промышленности и для других специальных целей.

Известен состав для огнезащитной отделки текстильных материалов из целлюлозных волокон, включающий продукт взаимодействия нитрилотриметилфосфоновой кислоты с азотсодержащим веществом и воду, причем в качестве азотсодержащего вещества он содержит мочевину (патент 2184184, Россия, D06М 13/432, опубл. 27.06.01).

Однако применение данного состава требует сушки пропитанного корда при высокой температуре, т.к. он предназначен только для материалов из хлопчатобумажных, льняных и вискозных волокон.

Известен состав для огнестойкой обработки текстильных материалов, включающий производное хлорэндиковой кислоты и органический растворитель, причем с целью повышения огнестойкости материалов из полиамидных или целлюлозных волокон он дополнительно содержит трехокись сурьмы (авторское свидетельство 953045, СССР, D06М 13/20, опубл. 23.08.82).

Однако данный состав отличается сложной рецептурой, а в качестве растворителя применяется токсичное вещество.

Также известен состав для огнезащитной отделки химических волокон на основе 5-7%-ного водного раствора фосфорсодержащего мономера (Факрил-М) с использованием окислительно-восстановительной системы Fe²⁺-H₂O₂ (заявка на изобретение 93012912, Россия, опубл. 20.09.96).

Однако данный состав необходимо прививать на волокна длительное время и при высокой температуре.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является состав для огнезащитной обработки полиамидных волокон, включающий фосфорсодержащее соединение и воду, и дополнительно используется полиэтиленполиамин (патент 2344215, Россия, D06M 13/50, опубл. 20.01.2009).

Однако данный состав не дает высокой стойкости к термоокислительной деструкции, значительного увеличения прочности волокон.

Задача: разработка состава для огнезащитной обработки синтетических волокон, обеспечивающего повышенную огнестойкость и физико-механические показатели и адгезию волокон к резине на основе изопренового каучука.

Техническим результатом является повышение огнестойкости, прочности, стойкости к термоокислительной деструкции и придание синтетическим волокнам повышенной прочности связи с резиной на основе изопренового каучука.

Поставленный технический результат достигается тем, что состав для огнезащитной обработки синтетических волокон, включающий борат метилфосфита и воду, дополнительно содержит аммиак, полиакриламид и персульфат калия при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: борат метилфосфита - 20,0-35,0, вода - 65,0-100,0, аммиак - 15,0-25,0, полиакриламид - 15,0-25,0, персульфат калия - 0,5-1,5.

Нами установлено, что причиной повышения огнестойкости синтетических волокон является образование тонкой огнезащитной пленки на поверхности волокон, которая ингибирует процесс горения за счет образования вспененного слоя с лучшей теплопроводностью, что ограничивает поступление кислорода к источнику горения.

Повышение прочности волокна обусловлено локализацией микродефектов на его поверхности пропиточным составом, так как микродефекты являются первопричиной разрушения волокна при воздействии на него внешних напряжений.

Адгезия синтетических волокон к резине возрастает, по-видимому, за счет появления новых полярных функциональных групп на поверхности волокна, которые вступают в физическое взаимодействие с хлоропреновым каучуком.

Борат метилфосфита использовался ранее для огнезащитной модификации целлюлозных материалов (патент РФ 2254341 C1, C08В 15/05, опубл. 20.06.05).

Аммиак (ГОСТ-6221-90) используется для производства азотных удобрений (нитрат и сульфат аммония, мочевина), взрывчатых веществ и полимеров, азотной кислоты, соды.

Полиакриламид (ТУ 6-01-1049-92) используется в качестве гелеобразователя, пленкообразователя, флокулянта и коагулянта.

Персульфат калия (ТУ 38.103270-87) предназначен для применения в качестве ускорителя процессов полимеризации и конденсации при получении синтетических каучуков, латексов и пластмасс, для отбеливания различных веществ, в лабораторной практике и др.

Применение данного состава позволяет достаточно просто проводить модификацию синтетических волокон. Использование 20,0 мас.ч. бората метилфосфита для полиамидных и 20,0-35,0 полиэфирных волокон наиболее оптимально. Уменьшение содержания бората метилфосфита не позволяет достичь эффекта самозатухания, а увеличение содержания способствует снижению прочности волокон.

Использование 15,0-25,0 мас.ч. аммиака для полиэфирных волокон и 18,0 мас.ч. для полиамидных волокон наиболее оптимально. При уменьшении или увеличении содержания аммиака в огнезащитном составе ухудшаются огнезащитные и прочностные свойства синтетических волокон, так как меняется кислотность среды.

Использование 22,0-25,0 мас.ч. полиакриламида для полиэфирных волокон и 15,0 мас.ч. для полиамидных волокон наиболее оптимально. При увеличении содержания в пропиточном составе полиакриламида снижается огнестойкость волокна, а при уменьшении снижается прочность синтетического волокна и стойкость к вымыванию пропиточного состава с поверхности волокна.

Использование персульфата калия 0,5-1,0 мас.ч. для полиэфирных волокон и 0,5-1,5 мас.ч. для полиамидных волокон наиболее оптимально. Уменьшение концентрации приводит к неполной полимеризации полиакриламида, а увеличение приведет к росту содержания непрореагировавшего соединения.

Необходимо отметить, что применение данного состава для огнезащитной обработки синтетических волокон не требует высоких температур и сложного аппаратурного оформления.

Пример приготовления огнезащитного модифицирующего состава.

В реактор с мешалкой вводят расчетное количество бората метилфосфита и воды, затем приливают при перемешивании аммиак. Перемешивание проводят в течение 1-2 мин при комнатной температуре, затем добавляют полиакриламид и персульфат калия и перемешивают содержимое 5 мин.

Получают пропиточные составы 1-6, рецептура которых приведена в таблице 1.

Составами 1-3 пропитывают в течение 1 мин полиэфирный корд марки 18 ПДУ - 144 текс, составами 4-6 пропитывают полиамидный корд марки 25 КНТС 1877 текс х1 х2 и высушивают при комнатной температуре (20°С) до постоянной массы. Затем термостатируют в течение 30 мин при 100°С.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Образцы полиэфирных волокон (длиной 20 см) помещают на 1 мин в пропиточный состав, содержащий 20,0 мас.ч. бората метилфосфита, 100,0 мас.ч. воды, 15,0 мас.ч. аммиака, 22,0 мас.ч. полиакриламида и 0,5 мас.ч. персульфата калия с последующей сушкой при комнатной температуре, затем проводят термостатирование в течение 30 мин при 100°С.

Примеры 2-3 осуществляют по примеру 1, изменяя содержание бората метилфосфита, воды, аммиака, полиакриламида и персульфата калия.

Пример 4.

Образцы полиамидных волокон (длиной 20 см) помещают на 1 мин в пропиточный состав, содержащий 20,0 мас.ч. бората метилфосфита, 80,0 мас.ч. воды, 18 мас.ч. аммиака, 15,0 мас.ч. полиакриламида и 0,5 мас.ч. персульфата калия с последующей сушкой при комнатной температуре, затем проводят термостатирование в течение 30 мин при 100°С.

Примеры 5-6 осуществляют по примеру 4, изменяя содержание персульфата калия.

Полученные образцы подвергают исследованию на стойкость к горению (ГОСТ 21793-76), прочность при разрывном напряжении (ГОСТ 20403-75), стойкость к термоокислительной деструкции (исследования проводились при температуре 500°С в течение 30 мин). Прочность связи пропитанного корда с резиной на основе изопренового каучука (Ф.Ф.Кошелев и др. Общая технология резины. - М.: Химия, 1978. - С.57) определяли Н-методом (ГОСТ 23785.7-89) на разрывной машине РМИ-60. Полученные результаты приведены в таблице 2.

Из таблицы видно, что модифицированные волокна проявляют большую стойкость к термоокислительной деструкции. Например, наличие коксового остатка 12,7% и 12,5 при 500° у полиамидного волокна по рецептам 5 и 6 свидетельствует об эффективном действии огнезащитного состава, как катализатора коксообразования при термоокислительной деструкции исследованных волокон. Применение указанного состава способствует увеличению прочности связи полиэфирного волокна с резиной, на основе изопренового каучука, с 5,0 кгс до 9,3 кгс при использовании состава по рецепту 1, а у полиамидного волокна с 4,3 кгс до 5,6 кгс при использовании рецепта 4. Также увеличивается прочность волокон. Так при использовании состава 1 прочность полиэфирного волокна возрастает с 24,0 до 28,9 кгс, а при использовании состава 4 прочность полиамидного волокна возрастает с 23,0 до 32,3 кгс. Привес не превышает 25%.

Таблица 1 Компоненты состава Содержание компонентов, % 1 2 3 4 5 6 Полиэфирные полиамидные Борат метилфосфита 20,0 30,0 35,0 20,0 20,0 20,0 Вода 100,0 70,00 65,0 80,0 80,0 80,0 Аммиак 15,0 23,0 25,0 18,0 18,0 18,0 Полиакриламид 22,0 25,0 25,0 15,0 15,0 15,0 Персульфат калия 0,5 1,0 1,0 0,5 1,0 1,5

Таблица 2 Свойства Показатели для композиции полиэфирные полиамидные Исх. 1 2 3 Исх. 4 5 6 Разрывная нагрузка, кгс 24,0 28,9 27,0 26,0 23,0 32,3 31,8 30,8 Удлинение, мм 28,0 36,0 35,5 34 39,0 41,7 39,7 41 Огнестойкость Горит Затухает Затухает Затухает Горит Затухает Затухает Затухает Коксовый остаток, % (500°C 30 мин) 0 11,3 9,5 8,7 0 7,2 12,7 12,5 Адгезия к резине, кгс 5,0 9,3 7,6 8,6 4,3 5,6 4,8 4,5 Привес, % - 18,5 25,0 24,0 - 12,8 15,8 19,0

Технико-экономический эффект, полученный от применения данного состава, заключается в том, что его применение позволяет значительно повысить огнестойкость, стойкость к термоокислительной деструкции синтетических волокон, а также адгезию к резине на основе изопренового каучука, не требует сложного аппаратурного оформления, длительного времени обработки, что позволяет избежать многостадийности обработки.

Изобретение относится к химической технологии волокнистых материалов, в частности к способам огнезащитной обработки синтетических волокон, и может быть использовано в самолето-, автомобилестроении, резиновой промышленности и для других специальных целей. Состав для огнезащитной обработки синтетических волокон содержит в мас.ч.: 20,0-35,0 бората метилфосфита, 65,0-100,0 воды, 15,0-25,0 аммиака, 15,0-25,0 полиакриламида и 0,5-1,5 персульфата калия. Изобретение обеспечивает повышение огнестойкости, прочности, стойкости к термоокислительной деструкции и придание синтетическим волокнам повышенной прочности связи с резиной на основе изопренового каучука. 2 табл.

Состав для огнезащитной обработки синтетических волокон, включающий борат метилфосфита и воду, отличающийся тем, что содержит дополнительно аммиак, полиакриламид и персульфат калия при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Борат метилфосфита 20,0-35,0 Вода 65,0-100,0 Аммиак 15,0-25,0 Полиакриламид 15,0-25,0 Персульфат калия 0,5-1,5