СОСТАВ ДЛЯ ОГНЕЗАЩИТНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЛИЭФИРНЫХ ВОЛОКОН Российский патент 2011 года по МПК D06M13/282 D06M13/44 D06M13/50 D06M13/292 D06M11/56 D06M11/59 D06M101/32 C09K21/12 C09K21/04 

Изобретение относится к текстильной промышленности, к составам огнезащитной обработки полиэфирных 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.

Известен состав для огнезащитной обработки полиамидных волокон, включающий фосфорсодержащие соединение и воду, и дополнительно используется полиэтиленполиамин (патент 2344215 Россия D06M 13/50; опубл. 20.01.2009).

Однако данный состав не дает значительного увеличения прочности волокон.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является состав для огнезащитной обработки синтетических волокон, включающий 50%-ный водный раствор фосфорборсодержащего метакрилата, предварительно нейтрализованный аммиаком до рН 7, и инициатор персульфат натрия в количестве 1-5% от массы фосфорборсодержащего метакрилата (патент 2330135 Россия D06M 14/08; опубл. 27.07.2008).

Однако данный состав имеет большое содержание фосфорборсодержащего метакрилата и не дает значительного увеличения прочности волокон.

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

Техническим результатом является повышение огнестойкости, прочности, адгезии к резине на основе хлоропренового каучука.

Поставленный технический результат достигается тем, что состав для огнезащитной обработки полиэфирных волокон, включающий фосфорборсодержащий метакрилат, воду, аммиак и персульфат натрия, причем дополнительно содержит предварительно измельченное поликапроамидное волокно марки 23 КНТС, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: фосфорборсодержащий метакрилат 45,0, вода 55,0, аммиак 8,0, персульфат натрия 0,225-0,450, измельченное поликапроамидное волокно марки 23 КНТС 0,045-0,225.

Нами установлено, что причиной повышения огнестойкости полиэфирных 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, содержащим измельченные поликапроамидные волокна марки 23 КНТС, так как микродефекты являются первопричиной разрушения волокна при воздействии на него внешних напряжений.

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

Фосфорборсодержащий метакрилат - использовался ранее, для огнезащитной модификации целлюлозных материалов и синтетических волокон (патент РФ 2254341 С08В 15/05, опубл. 20.06.05; патент РФ 2330135 D06M 14/08, опубл. 27.07.08).

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

Персульфат натрия (ТУ 6-09-2869-78) используется в косметике, аналитической химии, как дезинфицирующее средство, для отбеливания, как деполяризатор (в аккумуляторах), для гравировки и травления меди и ее сплавов.

Измельченное поликапроамидное волокно марки 23 КНТС - 187 текс - получают на экструдере, размер волокон 1-3 мм.

Применение данного состава позволяет существенно упростить модификацию полиэфирных волокон. Так, для достижения положительного эффекта не требуется использования высококонцентрированных огнезащитных составов. Использование 45%-ного водного раствора фосфорборсодержащего метакрилата наиболее оптимально. Уменьшение концентрации фосфорборсодержащего метакрилата не позволяет достичь эффекта самозатухания, а увеличение концентрации способствует снижению прочности волокон.

При уменьшении или увеличении содержания аммиака в огнезащитном составе ухудшаются огнезащитные и прочностные свойства полиэфирных волокон, так как меняется кислотность среды.

При уменьшении или увеличении содержания в пропиточном составе персульфата натрия снижается огнестойкость волокна и понижается прочность полиэфирного волокна.

При уменьшении или увеличении содержания в пропиточном составе измельченного поликапроамидного волокна марки 23 КНТС понижается прочность полиэфирного волокна и адгезия к резине.

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

Пример приготовления огнезащитного модифицирующего состава.

В реактор с мешалкой, содержащий 45%-ный водный раствор фосфорборсодержащего метакрилата, приливают при перемешивании аммиак. Перемешивание проводят в течение 1-2 минут при комнатной температуре, затем добавляют персульфат натрия и перемешивают 1 минуту, после чего добавляют предварительно измельченное поликапроамидное волокно марки 23 КНТС.

Получают пропиточные составы 1-4, рецептура которых приведена в таблице 1.

Составами 1-4 пропитывают в течение 15 минут полиэфирный корд марки 18 ПДУ - 144 текс и высушивают при комнатной температуре (20°С) до постоянной массы. Затем термостатируют в течение 30 минут при 150°С.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Образцы полиэфирных волокон (длиной 30 см) помещают на 15 минут в 45%-ный водный раствор фосфорборсодержащего метакрилата предварительно нейтрализованный раствором аммиака 8 мас.ч. до рН 7, содержащий 0,450 мас.ч. персульфата натрия и 0,135 мас.ч. измельченного поликапроамидного волокна марки 23 КНТС с последующей сушкой при комнатной температуре, затем проводят термостатирование в течение 30 минут при 150°С.

Пример 2 осуществляется по примеру 1, изменяя содержание персульфата натрия.

Примеры 3-4 осуществляются по примеру 1, изменяя содержание измельченного поликапроамидного волокна.

Полученные образцы подвергают исследованию на стойкость к горению (ОСТ 1 90094-79), прочность при разрывном напряжении (ГОСТ 20403-75). Адгезию к резине на основе хлоропренового каучука (Ф.Ф.Кошелев и др. Общая технология резины. - М.: Химия, 1978. - с.86) определяли Н-методом (ГОСТ 23785.7-89) на разрывной машине РМИ-60. Полученные результаты приведены в таблице 2.

Таблица 1 Компоненты состава Содержание компонентов, мас.ч. I II III IV Прототип Фосфорборсодержащий метакрилат 45 45 45 45 50 Вода 55 55 55 55 50 Аммиак 8 8 8 8 22 Персульфат натрия 0,450 0,225 0,450 0,450 1,0 Измельченное поликапроамидное волокно 0,135 0,135 0,045 0,225 -

Из таблицы видно, что при обработке полиэфирного волокна огнезащитным составом по рецепту 4 разрывная нагрузка увеличивается с 18,0 кгс до 28,0 кгс. Применение указанного состава способствует увеличению прочности связи полиэфирного волокна с резиной на основе хлоропренового каучука с 28,0 Н до 49,0 Н.

Таблица 2 № образца по примерам Разрывная нагрузка, кгс Удлинение, мм Огнестойкость Адгезионная прочность, Н Без пропитки 18,0 18,0 горит 28,0 1 27,0 36,0 затухают (3 сек) 49,0 2 25,0 34,0 затухают (4 сек) 46,0 3 26,0 36,0 затухают (3 сек) 48,0 4 28,0 36,0 затухают (2 сек) 48,0 Прототип 26,0 15,0 затухают (4 сек) -

Технико-экономический эффект, полученный от применения данного состава, заключается в том, что его применение позволяет значительно повысить огнестойкость, прочность и адгезию к резине на основе хлоропренового каучука у полиэфирных волокон, не требует сложного аппаратурного оформления, длительного времени обработки, что позволяет избежать многостадийности обработки, а также снизить содержание фосфорборсодержащего метакрилата в пропиточном составе.

Изобретение относится к химической технологии волокнистых материалов, в частности к огнезащитной обработке полиэфирных волокон, и может быть использовано в самолето-, автомобилестроении, резиновой, текстильной промышленности. Состав для огнезащитной обработки полиэфирных волокон включает в мас.ч. 45,0 фосфорборсодержащего метакрилата, 55,0 воды, 8,0 аммиака, 0,225-0,45 персульфата натрия и 0,045-0,225 измельченного поликапроамидного волокна марки 23КНТС. Изобретение обеспечивает повышение огнестойкости, прочности, адгезии к резине на основе хлоропренового каучука. 2 табл.

Состав для огнезащитной обработки полиэфирных волокон, включающий фосфорборсодержащий метакрилат, воду, аммиак и персульфат натрия, отличающийся тем, что дополнительно содержит предварительно измельченное поликапроамидное волокно марки 23 КНТС при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Фосфорборсодержащий метакрилат 45,0 Вода 55,0 Аммиак 8,0 Персульфат натрия 0,225-0,450 Измельченное поликапроамидное волокно марки 23 КНТС 0,045-0,225