Интумесцентный огнезащитный состав для тканей из целлюлозных волокон Российский патент 2025 года по МПК D06N3/06 C09K21/14 

Изобретение относится к области полимерной химии, в частности к огнезащитным составам для покрытия тканей из целлюлозных волокон с целью получения огнестойкого материала.

Известна «Огнестойкая полимерная композиция» (Патент RU 2034874, МПК C08L 27/06, С08K 13/02, С09K 21/02, С08K 13/02, С08K 3/2, С08K 3/24, С08K 3/36, С08K 5/10, 1995 г.) содержащая, мас. ч.: 100 ВПХ; 45-52 сложноэфирного пластификатора, 4-6 свинцового стабилизатора, 4-9 трехокиси сурьмы, 10-30 гидрата окиси алюминия, 3-5 аэросила и 2-4 эпоксидной смолы. Материал сохраняет свои свойства после выдержки при 100°С в течение 7 сут: морозостойкость и твердость остается на уровне исходных - минус 45°С и 7-7,5 кгс/см² соответственно. Указанная огнестойкая композиция предназначена для применения при изготовлении изоляции, защитной оболочки, армированных шнуров, неразборных вилок и других изделий, удовлетворяющих требованиям МЭК 332 ч. 3 и МЭК 227-5 по огнестойкости.

Недостатком указанной композиции 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» (Авторское свидетельство SU 963886, МПК В32В 27/18, D06N 3/06, C08L 27/06, 1983 г.), заключающийся в нанесении 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.

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

Известен «Защитный состав для тканей технического назначения» (Патент RU 2784812, МПК D06N 3/06, С08K 5/10, С08K 13/00, C08L 27/06, 2022), принятый за прототип.Указанный водостойкий интумесцентный огнезащитный состав для тканей технического назначения из целлюлозных волокон, содержит 10 мас. ч. поливинилхлорида эмульсионного, 7 мас. ч. диоктилфталата, 1 мас. ч. танина.

Недостатками прототипа являются сравнительно невысокие огнезащитные свойства и недостаточная экологичность, обусловленная принадлежностью танина к группе фенольных соединений, в высоких концентрациях небезопасных для организма человека.

Техническим результатом изобретения является повышение огнезащиты при обеспечении экологичности.

Технический результат достигается тем, что интумесцентный огнезащитный состав для тканей из целлюлозных волокон, содержащий поливинилхлорид эмульсионный, диоктилфталат, содержит шунгит в виде тонкодисперсного порошка при следующем соотношении компонентов, мас. ч:

поливинилхлорид эмульсионный 10 диоктилфталат 7 порошок шунгитовый 2

Сущность изобретения поясняют графические материалы. Приведен сводный график термического анализа испытуемых образцов.

Заявляемый состав предназначен для получения водонепроницаемого огнестойкого материала с интумесцентным покрытием на основе поливинилхлорида. Придание огнестойкости тканям из целлюлозных волокон обеспечивается за счет образования на ее поверхности при температуре горения хлопка/льна коксового слоя, предотвращающего доступ кислорода воздуха в зону горения. Это достигается использованием в ПВХ-композиции тонкодисперсного шунгитового порошка, 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), представляющий собой порошок белого цвета с температурой самовоспламенения 500°С.

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

В качестве интумесцентного антипирена в состав добавляют шунгит в виде тонкодисперсного порошка («Порошок шунгитовый. Технические условия. ТУ 2169-001-57753937-2002»), который хорошо смешивается с ПВХ-пластизолем с образованием однородной массы. Порошок шунгитовый не горюч, при контакте с кожей человека не вызывает никаких реакций, а также не токсичен и не оказывает вредного воздействия на окружающую среду.

Материал изготавливают следующим образом. Готовят ПВХ-пасту путем смешения ПВХ-смолы с пластификатором и шунгитом. 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 испытывали на пожарную опасность согласно методикам, описанным в следующей нормативно-технической литературе:

- 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.

Для определения термостойкости, величины эффективной энергии активации процесса термического разложения использовались данные динамической термогравиметрии (ТГ). Кривые были получены на дифференциальном сканирующем калориметре Q 500 фирмы INTEC. Измерения проводились в режиме нагревания в диапазоне температур от 0°С до 600°С. Обработка кривых проведена методом модуляционных стандартов.

Термический анализ проводился при следующих условиях:

1. Среда - воздух.

2. Скорость нагрева 3°С/мин.

3. Масса исследуемого образца 6-9 мг.

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

По кривым ТГ фиксировались максимально возможные характеристики:

1. потеря массы в % при фиксированных значениях температуры (100, 200, …, 600°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).

В таблицах 1 и 2 приведены результаты испытания образцов ткани - хлопко-льняная ткань 55:45, поверхностная плотность 580 г/м² (база), с нанесенным ПВХ-покрытием с танином (прототип), с нанесенным ПВХ-покрытием без шунгита, с нанесенным ПВХ-покрытием с шунгитом (1 мас. ч), с нанесенным ПВХ-покрытием с шунгитом (2 мас. ч) - заявляемый состав.

Образцы ткани с нанесенным интумесцентным покрытием на основе танина и на основе шунгита соответствовали требованиям ГОСТ Р 50810-95. 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 интумесцентным огнезащитным составом в соответствии с требованиями Федерального закона от 22.07.2008 г. №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», ГОСТ Р 50810-95 классифицируются как трудновоспламеняемые.

Сравнительный анализ результатов испытаний (таб. 1 и 2) и сводный график термического анализа испытуемых образцов подтверждают, что при использовании заявляемого состава (поливинилхлорид эмульсионный 10 мас. ч., диоктилфталат 7 мас. ч., порошок шунгитовый 2 мас. ч.) обеспечивается повышение огнезащиты. А именно значительно снижается величина потери массы образца в диапазоне температур 100-600°С, увеличивается количество коксового остатка, максимальная скорость деструкции смещается в область более высоких температур (точки максимумов ДТГ кривой (Т°С) 2 пик) - материал становится более устойчивым к тепловому воздействию, уменьшается количество тепла, выделяющееся в процессе термоокисления (термоокислителыюй деструкции) материала (кинетические параметры деструкции исследуемых образцов, кДж/моль, 2 пик).

Изобретение относится к области полимерной химии и может быть использовано при изготовлении огнестойких тканей. Интумесцентный огнезащитный состав для тканей из целлюлозных волокон содержит поливинилхлорид эмульсионный, диоктилфталат и 2 мас.ч. шунгита в виде тонкодисперсного порошка. Изобретение позволяет повысить огнезащитные свойства ткани при обеспечении ее экологичности. 1 ил., 2 табл.

Интумесцентный огнезащитный состав для тканей из целлюлозных волокон, содержащий поливинилхлорид эмульсионный, диоктилфталат, отличающийся тем, что содержит шунгит в виде тонкодисперсного порошка при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

поливинилхлорид эмульсионный 10 диоктилфталат 7 порошок шунгитовый 2