СОСТАВ ДЛЯ ОГНЕЗАЩИТНОЙ ОБРАБОТКИ СИНТЕТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН Российский патент 2011 года по МПК D06M13/432 D06M13/282 D06M13/41 D06M11/59 D06M11/57 C09K21/12 D06M13/292 C09K21/04 

Изобретение относится к текстильной промышленности, к способам 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 (пат. № 2184184, Россия, D06M 13/432; опубл. 27.06.01).

Однако применение данного состава требует сушки пропитанного корда при высокой температуре и предназначено 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, D06M 13/20; опубл. 23.08.82).

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

Так же 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 фосфор, содержащий 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, кроме того, его приготовление сопровождается сильным разогревом.

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 метилфосита и воду, и дополнительно - аммиак и сульфат меди при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: борат метилфосфит 25,00-30,00, вода 70,00-75,00, аммиак 25,00-30,00, сульфат меди 0,75-3,00.

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 синтетического волокна 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 C08B 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.

Сульфат меди (ТУ 2141-024-05774969-2003) применяют как протраву при крашении текстильных материалов, для консервирования дерева, протравливания семян, как пестицид, антисептическое и вяжущее лекарственное средство, пигмент в красках, для выделки кож.

Применение данного состава позволяет достаточно просто проводить модификацию синтетических волокон. Использование 30%-ного водного раствора бората метилфосфита для полиамидных и 25%-ного для полиэфирных волокон наиболее оптимально. Уменьшение концентрации борат метилфосфита не позволяет достичь эффекта самозатухания, а увеличение концентрации способствует снижению прочности волокон.

Использование 25 мас.ч. аммиака для полиэфирных волокон и 30 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 0,75-1,50 мас.ч. сульфата меди для полиэфирных волокон и 1,50-3,00 мас.ч. для полиамидных волокон наиболее оптимально. При увеличении или уменьшении содержания в пропиточном составе сульфата меди снижается огнестойкость и понижается прочность синтетических волокон.

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, содержащий 25%-ный водный раствор бората метилфосфита для полиэфирных волокон или 30%-ный водный раствор борат метилфосфита для полиамидных волокон, приливают при перемешивании аммиак. Перемешивание проводят в течение 1-2 минуты при комнатной температуре, затем добавляют сульфат меди и перемешивают 5 минут.

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

Составами 1-3 пропитывают в течение 1 минуты полиэфирный корд марки 18 ПДУ - 144 текс, составами 4-6 пропитывают полиамидный корд марки 25 КНТС 1877 текс x1 x2 и высушивают при комнатной температуре (20°C) до постоянной массы. Затем термостатируют в течение 30 минут при 100°C.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Образцы полиэфирных волокон (длиной 20 см) помещают на 1 минуту в 25%-ный водный раствор бората метилфосфита, предварительно нейтрализованный раствором аммиака 25 мас.ч. до pH 7 и содержащий 0,75 мас.ч. сульфата меди с последующей сушкой при комнатной температуре, затем проводят термостатирование в течение 30 минут при 100°C.

Примеры 2-3 осуществляют по примеру 1, изменяя содержание сульфата меди.

Пример 4. Образцы полиамидных волокон (длиной 20 см) помещают на 1 минуту в 30%-ный водный раствор бората метилфосфита, предварительно нейтрализованный раствором аммиака 30 мас.ч. до pH 7 и содержащий 1,50 мас.ч. сульфата меди с последующей сушкой при комнатной температуре, затем проводят термостатирование в течение 30 минут при 100°C.

Примеры 5-6 осуществляют по примеру 4, изменяя содержание сульфата меди.

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°C в течение 30 минут). 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 9% при 500°С у полиэфирного волокна по рецептам 2 и 3 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 3,6 кгс до 5,0 кгс при использовании состава по рецепту 2, а у полиамидного волокна с 3,6 кгс до 6,6 кгс при использовании рецепта 4. Привес не превышает 20%, что позволяет не менять технологию изготовления резинокордных систем.

Таблица 1 Компоненты состава Содержание компонентов, % 1 2 3 4 5 6 полиэфирные полиамидные Борат метилфосфита 25,00 25,00 25,00 30,00 30,00 30,00 Вода 75,00 75,00 75,00 70,00 70,00 70,00 Аммиак 25,00 25,00 25,00 30,00 30,00 30,00 Сульфат меди 0,75 1,13 1,50 1,50 2,25 3,00

Таблица 2 Свойства Показатели для композиции полиэфирные полиамидные Исх. 1 2 3 Исх. 4 5 6 Разрывная нагрузка, кгс 24,0 24,0 24,0 24,0 23,0 27,0 27,1 26,2 Удлинение, мм 28,0 28,0 29,0 31,0 50,0 49,0 49,3 43,5 Огнестойкость Горит Затухает Затухает Затухает Горит Затухает Затухает Затухает Коксовый остаток (500°С 30 мин) 0 7,2 11,0 12,1 0 8,0 8,0 9,0 Адгезия к резине, кгс 3,6 5,0 4,8 4,6 4,3 6,6 6,3 6,0 Привес, % - 7,1 7,4 9,2 - 13,0 14,0 17,0

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 включает, в мас.ч. 25,00-30,00 бората метилфосфит70,00-75,00 воды, и дополнительно - аммиак и сульфат меди при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: борат метилфосфит 25,00-,30,00, вода 70,00-75,00, аммиак 25,00-30,00, 0,75-3,00 сульфата меди. Техническим результатом является 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 и сульфат меди при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Борат метилфосфита 25,0-30,0 Вода 70,0-75,0 Аммиак 25,0-30,0 Сульфат меди 0,75-3,00