ЗАЩИТНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ТКАНЕЙ ТЕХНИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ Российский патент 2022 года по МПК D06N3/06 C08K5/10 C08K13/00 C08L27/06 

Описывается состав на основе поливинилхлорида и антипирена, в качестве которого используется танин (С₇₆Н₅₂О₄₆), для придания огнезащитных свойств тканям технического назначения из целлюлозных волокон.

Изобретение относится к легкой промышленности и касается способа получения огнестойкого материала с поливинилхлоридным покрытием.

Известен способ получения огнестойкого материала, заключающийся в том, что на материал наносят покрытие, содержащее 100 мас.ч. поливинилхлорида (далее - ПВХ), 45-52 мас.ч. сложноэфирного пластификатора, 4-6 мас.ч. свинцового стабилизатора, 4-9 мас.ч. трехокиси сурьмы, 10-30 мас.ч. гидроксида алюминия, 3-5 мас.ч. аэросила и 2-4 мас.ч. эпоксидной смолы (ЭД-16, ЭД-20). Материал сохраняет свои свойства после выдержки при 100°С 7 суток (RU 2034874, 1995).

Недостатком указанного способа является неэкологичность некоторых составляющих покрытия (свинцового стабилизатора, трехокиси сурьмы), которые при возгорании материала могут выделяться в чистом виде и многокомпонентность применяемого состава.

Известен способ получения многослойного огнестойкого материала нанесением на тканую подложку двухслойного покрытия на основе пластифицированного поливинилхлорида, содержащего смесь трехокиси сурьмы и галогенсодержащего антипирена, во внутренний слой покрытия вводят на 100 мас.ч. поливинилхлорида 1-20 мас.ч. трехокиси сурьмы и 19-80 мас.ч. галогенсодержащего антипирена, а в наружный - 9-29 мас.ч. трехокиси сурьмы и 1-10 мас.ч. галогенсодержащего антипирена (SU 963886, 1983).

Недостатком указанного способа также является неэкологичность применяемых антипиренов и сложность нанесения самого покрытия.

Известен способ получения огнестойкого материала нанесением покрытия на основе поливинилхлорида и антипирирующего состава, включающего трехокись сурьмы и эпоксид. В антипирирующий состав дополнительно вводят галогенсодержащий антипирен при следующем содержании компонентов, мас. %: 2,2-бис(3,5-дибром-4-гидроксифенил)-пропан 63-67, Sb₂O₃ 24-26, эпоксид 9-11 при массовом соотношении поливинилхлорида и антипирирующего состава, равном 100:5-100:30 (RU №2148116, 1999).

Недостатком указанного способа является наличие в составе большого количества окиси сурьмы.

Известны композиции покрытий огнестойких искусственных кож, содержащих в качестве антипиренов трихлорэтилфосфат и триоксид сурьмы. (Справочник по искусственным кожам и пленочным материалам. М, Легкая и пищевая пром-ть, 1982, с. 249). Недостатком этих композиций является наличие трихлориэтилфосфата, обладающего повышенной летучестью, плохой совместимостью с ПВХ, кроме того, он отрицательно влияет на эксплуатационные свойства ПВХ материалов.

Известно, что используемые в рецептах огнестойких покрытий антипирены, в частности трихлорэтилфосфат и триоксид сурьмы, отрицательно влияют на эксплуатационные характеристики. (Никонова Н.Н., Лифинцев М.М., Иванов Л.С., Минскер К.С.Совершенствование рецептуры и технологии изготовления огнестойкого обивочного материала. Сб. Новое в химии и технологии искусственных кож и пленочных материалов технического назначения. ИвНИИПИК, 1989. Кодолов В.И. Горючесть и огнестойкость полимерных материалов М., Химия, 1976).

Наиболее близким изобретению является полимерная композиция, содержащая, масс.ч.: ПВХ 100, ди-2-этилгекилфталат 50, пирокатехин 1-2 (RU №2140940 C1, 10.11.1999).

Однако данный состав рекомендуется для получения обивочных искусственных кож с пониженной горючестью, эксплуатируемых внутри помещений. Кроме того, рекомендуемый в качестве антипирена пирокатехин экологически небезопасен и проявляет канцерогенные свойства.

Технической задачей изобретения является получение тканей технического назначения с поливинилхлоридным покрытием с эффективной огнезащитой при использовании в качестве антипирена экологически безопасного танина. Танин - это водорастворимые полифенолы (сложные природные органические соединения), которые содержатся во многих растительных продуктах, в корнях растений, коре деревьев, листьях, некоторых плодах. Танин представляет собой порошок желто-коричневого цвета. При температуре, превышающей температуру его плавления (218-219°С), разлагается с выделением негорючего углекислого газа и коксуется (образует кокс).

Целью изобретения является придание огнезащиты тканям технического назначения за счет образования на ее поверхности при температуре горения хлопка/льна коксового слоя, предотвращающего доступ кислорода воздуха в зону горения. Поставленная цель достигается использованием в ПВХ-композиции танина, который является экологически безопасным природным сырьем и при температуре горения хлопка/льна проявляет интумесцентные свойства.

Для осуществления изобретения используют следующие материалы. В качестве тканевой основы может быть использован текстильный материал из целлюлозных волокон, удовлетворяющий требованиям потребителя по основным физико-механическим показателям. В качестве полимерного связующего для изготовления покрытия используют эмульсионный поливинилхлорид (ГОСТ 14039-78 Поливинилхлорид эмульсионный. Технические условия), представляющий собой порошок белого цвета с температурой самовоспламенения 500°С.

В качестве пластификатора для получения ПВХ-пластизоля используют 2-этилгексилфталат (диоктилфталат) (ГОСТ 8728-88 Пластификаторы. Технические условия).

В качестве интумесцентного антипирена в состав добавляют танин (ТУ 6-09-50-2366-80 Танин), который хорошо смешивается с ПВХ-пластизолем с образованием однородной массы.

Материал изготавливают следующим образом. Готовят ПВХ-пластизоль путем смешения ПВХ-смолы с пластификатором и танином. Готовый ПВХ-пластизоль наносят на текстильное полотно ракельным способом и обрабатывают при температуре 145-150°С в течение 4-5 мин.

Для исследования эффекта огнезащиты обработанные образцы ткани испытывались согласно методикам, описанным в следующей нормативно-технической литературе:

ГОСТ 12.1.044-89 Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения - в части, касающейся определения кислородного индекса гибких листовых материалов;

- ГОСТ Р 50810-95 Пожарная безопасность текстильных материалов. Ткани декоративные. Метод испытания на воспламеняемость и классификация - в части, касающейся определения воспламеняемости текстильных и кожевенных материалов;

- ГОСТ Р 12.4.200-99 Одежда специальная для защиты от тепла и огня;

ГОСТ 11209-2014 Ткани для специальной одежды. Общие технические требования. Методы испытаний.

Для определения термостойкости, величины эффективной энергии активации процесса термического разложения использовались данные динамической термогравиметрии (ТГА). Кривые ТГА были получены на дифференциальном сканирующем калориметре Q 500 фирмы INTEC.

Измерения проводились в режиме нагревания в диапазоне температур от 0°С до 700°С. Обработка кривых проведена методом модуляционных стандартов. Термогравиметрический анализ проводился при следующих условиях:

1. Среда-воздух.

2. Скорость нагрева 3°С/мин.

3. Масса исследуемого образца 6-9 мг.

Для обработки ТГА данных применялось программное обеспечение с использованием элементов статистической обработки данных и расчета характеристик ТГА.

По кривым ТГА фиксировались максимально возможные характеристики:

1. потеря массы в % при фиксированных значениях температуры (100, 200, …, 700°С);

2. коксовый остаток, (%) - при температуре окончания процесса деструкции;

3. точки максимумов ДТГ кривой (Т°С, А %/мин);

4. время выхода на максимальной скорости, с;

5. температуры начала разложения (°С).

Далее приведен сравнительный анализ образцов ткани Брезент (хлопок + лен), с нанесенным ПВХ-покрытием без танина и с танином.

Фиг. отображает сводный график термического анализа испытуемых образцов. На графике изображена зависимость между температурой нагрева и процентом потери массы образцов.

Образцы технической ткани - брезента, с нанесенным ПВХ-покрытием на основе танина, соответствовали требованиям национальных стандартов и относятся к огнестойким материалам. При воздействии источника зажигания образцы вспучивались в зоне воздействия пламени, и после удаления источника зажигания горение ткани прекращалось. Остаточного горения (тления) обнаружено не было. Образцы, с нанесенным огнезащитным составом, в соответствии с требованиями Федерального закона от 22.07.2008 г. №123-Ф3 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», классифицируются как трудновоспламеняемые.

В результате исследования был получен водостойкий интумесцентный огнезащитный состав для тканей технического назначения из целлюлозных волокон, содержащий 10 масс.ч поливинилхлорида эмульсионного, 7 масс.ч диоктилфталата, отличающийся эффектом огнезащиты за счет включения в композицию 1 масс.ч танина, обеспечивающего образование на поверхности ткани вспученного объемного коксового слоя, предотвращающего распространение пламени по поверхности полотна.

Изобретение относится к легкой промышленности и касается способа получения огнестойкого материала с поливинилхлоридным покрытием. Предложен водостойкий интумесцентный огнезащитный состав для тканей технического назначения из целлюлозных волокон, содержащий 10 мас.ч. поливинилхлорида эмульсионного, 7 мас.ч. диоктилфталата, 1 мас.ч. танина. Технический результат – предложенный состав позволяет придать огнестойкость ткани технического назначения за счет образования на ее поверхности при температуре горения коксового слоя, предотвращающего доступ кислорода воздуха в зону горения. 1 ил., 2 табл.

Водостойкий интумесцентный огнезащитный состав для тканей технического назначения из целлюлозных волокон, содержащий 10 мас.ч. поливинилхлорида эмульсионного, 7 мас.ч. диоктилфталата, отличающийся эффектом огнезащиты за счет включения в композицию 1 мас.ч. танина, обеспечивающего образование на поверхности ткани вспученного объемного коксового слоя, предотвращающего распространение пламени по поверхности полотна.