Эластичный слоистый материал

 

Изобретение относится к производству защитных материалов, в частности гидро- и огнеизолирующих материалов, для изготовления средств защиты человека, производственная деятельность которого сопряжена с возникновением экстремальных или аварийных ситуаций (попадание в зону огня и воды). Такого рода материалы должны быть огнезащищенными, прочными, гибкими, сохранять форму при действии тепловых или огневых потоков, не пропускать влагу, обладать хорошей связью изолирующего покрытия с армирующей основой, легко кроиться, прошиваться, быть удобными в носке и обладать высоким уровнем специфических функциональных характеристик.

Известен материал (1), представляющий собой текстильную основу, покрытую с двух сторон полимерной композицией на основе хлоропренового каучука, при этом текстильная основа полотняного переплетения выполнена из стеклоткани с поверхностным заполнением 60 - 70% и поверхностной плотностью 90 - 120 г/м² при массовом соотношении основы и полимерного покрытия (90 - 120) - (230 - 270) соответственно. Материал рекомендуется для изготовления гидроизолирующих изделий, нагретых до температуры 60 - 80^oC.

При высокой теплостойкости такого материала он обладает сравнительно низкой прочностью связи полимерного покрытия со стеклянной основой, низкой устойчивостью композиционного материала к действию знакопеременных нагрузок и низкой устойчивостью хлоропренового покрытия к действию открытого пламени.

Известны также слоистые системы, включающие в себя слой текстильной основы, покрытой с одной или двух сторон полимерной композицией на основе различных каучуков или любых других гибких субстанций, имеющих хорошую адгезию к основе и не пропускающие влаги. С этой точки зрения по технологии получения и гидроизоляционным свойствам наиболее близким аналогом является эластичный слоистый материал, содержащий слой на основе синтетического каучука и текстильную основу (2). Текстильная основа представляет собой трикотажное высокорастяжимое полотно на основе нитей спантекс или эластичного текстурированного полиамида, хлопчатобумажных или модифицированных полиамидных волокон и нитей. Слоистая композиция является высокорастяжимой в продольном и поперечном направлении. Соотношение резиновой и текстильной составляющих колеблется в пределах 0,60-0,75:0,25-0,40, т.е. наблюдается преобладание герметизирующего слоя. Указанный слоистый материал предназначен для изготовления средств защиты человека.

При многих положительных свойствах получаемого слоистого материала (эластичность, хорошая связь резины с текстильной основой, технологичность в изготовлении, удовлетворительная механическая прочность и т.д.), последний не может быть использован для создания специальной защитной одежды персонала, работающего в условиях повышенной опасности и теплового воздействия.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, это создание многофункциональной защитной одежды, включающей в себя такие функции, как огнезащищенность, прочность, теплостойкость, изгибоустойчивость, влагонепроницаемость, эргономическая приемлемость, колористические показатели, технологичность в переработке и т.д.

Технический результат достигается тем, что эластичный слоистый материал, преимущественно для изготовления средств для защиты человека, в качестве слоя синтетического каучука содержит слой на основе смеси сополимеров винилиденфторида с гексафторпропиленом с молекулярной массой 2·10⁵ - 2,5·10⁵ и 2·10⁴ - 4·10⁴ и массовом соотношении 70 - 80:30 - 20 соответственно, а текстильная основа выполнена из аримида или материала на основе ароматико-гетероциклического политерефталамида, содержащего бензимидазольные группировки.

Нити типа аримид имеют полиимидную природу и следующую общую химическую структуру: где R - один или два ароматических или гетероциклических диамина. В наших экспериментах используются полимидные ткани двух химических структур: ткань аримид ткань аримид-С Нити типа СВМ базируются на ароматико-гетероциклическом политерефталамиде, содержащем бензимидазольные группировки в молекулярной цепи.

В качестве слоя синтетического каучука используют смесь высокомолекулярного (ВМС) и низкомолекулярного (НМС) сополимеров винилиденфторида с гексафторпропиленом с молекулярной массой 2·10⁵ - 2,5·10⁵ и 2·10⁴ -4·10⁴ соответственно.

Наличие имидных, амидных и бензимидазольных фрагментов в молекулярной цепи исходных полимерных текстильных материалов и обеспечивает высокий уровень адгезионных характеристик между текстильной основой и фторкаучуковым покрытием с одновременным повышением прочности на раздир. Текстильная основа может представлять собой ткань обычного или кулирного строения. При этом следует отметить, что кулирная структура ткани является более сложной по сравнению со структурами обычных саржевых, полотняных, сатиновых переплетений. Кулирная ткань состоит из двух типов нитей, при этом на одной стороне ткани преобладают переплетения из одного, а на противоположной - переплетения из другого типа нитей. Такие ткани обладают хорошими механическими характеристиками и высокой равномерностью свойств. С использованием кулирных тканей могут быть решены вопросы колористики изделий, а также в значительной степени изменены функциональные свойства текстильных и родственных им материалов, а именно улучшены поглощающие, теплофизические, электрофизические, сорбционные и другие свойства композиций, что требуется в различных отраслях техники и в отдельных видах защитной одежды.

Эластичный слоистый материал толщиной 0,25 - 0,30 мм, независимо от типа текстильной основы, изготавливают методом шпредингования. На первой стадии готовят резиновую смесь путем смешивания высокомолекулярного (ВМС, молекулярная масса 190000 - 26000 ед.) и низкомолекулярного (НМС, ММ - 15000 - 50000 ед.) сополимеров винилиденфторида с гексафторпропиленом. Соотношение высокомолекулярного и низкомолекулярного фторкаучуков колеблется в пределах от 70 - 80 до 30 - 20 мас.ч. К смеси добавляется акцептор галогенокислоты (10 - 12 мас. ч. ), неорганический наполнитель (15 - 20 мас.ч.) и вулканизующий агент (2 - 5 мас.ч.). Выбор молекулярных масс исходных сополимеров и их весовых соотношений обусловлен тем, что именно такие пропорции обеспечивают высокую технологичность и оптимальную степень конверсии при вулканизации.

Далее резиновая смесь растворяется в этилацетате в соотношении 1:2 - 1:3 по массе в течение 6 - 8 ч. Готовый раствор наносят на ткань с одной или двух сторон за 10 - 12 штрихов при температуре 120 - 130^oC в количестве 125 - 135 г/м². Вулканизацию резинотканевого материала осуществляют в вулканизационном котле в среде острого пара при давлении 5 кгс/см² в течение 60 мин.

Механические свойства, огнезащищенность и теплостойкость (по устойчивости к прожиганию) материалов, покрытых с одной стороны, а также их адгезионные характеристики представлены в табл.1 и 2.

Из приведенных в табл.1 и 2 данных видно, что получающиеся материалы имеют высокую механическую прочность на разрыв, которая достигает 73 кгс для слоистых материалов на основе аримида и 320 - 330 кгс - для материалов на основе СВМ (для полоски шириной 5 см). Материалы отличаются хорошей прочностью на раздир, что особенно важно при действии касательных нагрузок, а также имеют очень хорошую связь с резиной.

Огнезащищенность и устойчивость к прожиганию полученных материалов находятся на очень высоком уровне (табл.2). Изделия из указанных материалов (костюмы, комбинезоны, маски и т.д.) прошли проверку в условиях действия открытого пламени (горящий бензин) и рекомендованы для практического использования в экстремальных ситуациях.

Изобретение относится к производству защитных материалов, в частности гидро- и огнеизолирующих материалов, для изготовления средств защиты человека, производственная деятельность которого сопряжена с возникновением экстремальных или аварийных ситуаций (попадание в зону огня и воды). Такого рода материалы должны быть огнезащищенными, прочными, гибкими, сохранять форму при действии тепловых или огневых потоков, не пропускать влагу, обладать хорошей связью изолирующего покрытия с армирующей основой, легко кроиться, прошиваться, быть удобными в носке и обладать высоким уровнем специфических функциональных характеристик.

Известен материал (1), представляющий собой текстильную основу, покрытую с двух сторон полимерной композицией на основе хлоропренового каучука, при этом текстильная основа полотняного переплетения выполнена из стеклоткани с поверхностным заполнением 60 70% и поверхностной плотностью 90 120 г/м² при массовом соотношении основы и полимерного покрытия (90 120) (230 270) соответственно. Материал рекомендуется для изготовления гидроизолирующих изделий, нагретых до температуры 60 80^oC.

При высокой теплостойкости такого материала он обладает сравнительно низкой прочностью связи полимерного покрытия со стеклянной основой, низкой устойчивостью композиционного материала к действию знакопеременных нагрузок и низкой устойчивостью хлоропренового покрытия к действию открытого пламени.

Известны также слоистые системы, включающие в себя слой текстильной основы, покрытой с одной или двух сторон полимерной композицией на основе различных каучуков или любых других гибких субстанций, имеющих хорошую адгезию к основе и не пропускающие влаги. С этой точки зрения по технологии получения и гидроизоляционным свойствам наиболее близким аналогом является эластичный слоистый материал, содержащий слой на основе синтетического каучука и текстильную основу (2). Текстильная основа представляет собой трикотажное высокорастяжимое полотно на основе нитей спантекс или эластичного текстурированного полиамида, хлопчатобумажных или модифицированных полиамидных волокон и нитей. Слоистая композиция является высокорастяжимой в продольном и поперечном направлении. Соотношение резиновой и текстильной составляющих колеблется в пределах 0,60-0,75:0,25-0,40, т.е. наблюдается преобладание герметизирующего слоя. Указанный слоистый материал предназначен для изготовления средств защиты человека.

При многих положительных свойствах получаемого слоистого материала (эластичность, хорошая связь резины с текстильной основой, технологичность в изготовлении, удовлетворительная механическая прочность и т.д.), последний не может быть использован для создания специальной защитной одежды персонала, работающего в условиях повышенной опасности и теплового воздействия.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, это создание многофункциональной защитной одежды, включающей в себя такие функции, как огнезащищенность, прочность, теплостойкость, изгибоустойчивость, влагонепроницаемость, эргономическая приемлемость, колористические показатели, технологичность в переработке и т.д.

Технический результат достигается тем, что эластичный слоистый материал, преимущественно для изготовления средств для защиты человека, в качестве слоя синтетического каучука содержит слой на основе смеси сополимеров винилиденфторида с гексафторпропиленом с молекулярной массой 2·10⁵ 2,5·10⁵ и 2·10⁴ 4·10⁴ и массовом соотношении 70 80:30 20 соответственно, а текстильная основа выполнена из аримида или материала на основе ароматико-гетероциклического политерефталамида, содержащего бензимидазольные группировки.

Нити типа аримид имеют полиимидную природу и следующую общую химическую структуру: где R один или два ароматических или гетероциклических диамина. В наших экспериментах используются полимидные ткани двух химических структур: ткань аримид ткань аримид-С
Нити типа СВМ базируются на ароматико-гетероциклическом политерефталамиде, содержащем бензимидазольные группировки в молекулярной цепи.

В качестве слоя синтетического каучука используют смесь высокомолекулярного (ВМС) и низкомолекулярного (НМС) сополимеров винилиденфторида с гексафторпропиленом с молекулярной массой 2·10⁵ 2,5·10⁵ и 2·10⁴ -4·10⁴ соответственно.

Наличие имидных, амидных и бензимидазольных фрагментов в молекулярной цепи исходных полимерных текстильных материалов и обеспечивает высокий уровень адгезионных характеристик между текстильной основой и фторкаучуковым покрытием с одновременным повышением прочности на раздир. Текстильная основа может представлять собой ткань обычного или кулирного строения. При этом следует отметить, что кулирная структура ткани является более сложной по сравнению со структурами обычных саржевых, полотняных, сатиновых переплетений. Кулирная ткань состоит из двух типов нитей, при этом на одной стороне ткани преобладают переплетения из одного, а на противоположной переплетения из другого типа нитей. Такие ткани обладают хорошими механическими характеристиками и высокой равномерностью свойств. С использованием кулирных тканей могут быть решены вопросы колористики изделий, а также в значительной степени изменены функциональные свойства текстильных и родственных им материалов, а именно улучшены поглощающие, теплофизические, электрофизические, сорбционные и другие свойства композиций, что требуется в различных отраслях техники и в отдельных видах защитной одежды.

Эластичный слоистый материал толщиной 0,25 0,30 мм, независимо от типа текстильной основы, изготавливают методом шпредингования. На первой стадии готовят резиновую смесь путем смешивания высокомолекулярного (ВМС, молекулярная масса 190000 26000 ед.) и низкомолекулярного (НМС, ММ 15000 - 50000 ед. ) сополимеров винилиденфторида с гексафторпропиленом. Соотношение высокомолекулярного и низкомолекулярного фторкаучуков колеблется в пределах от 70 80 до 30 20 мас.ч. К смеси добавляется акцептор галогенокислоты (10 - 12 мас. ч.), неорганический наполнитель (15 20 мас.ч.) и вулканизующий агент (2 5 мас.ч.). Выбор молекулярных масс исходных сополимеров и их весовых соотношений обусловлен тем, что именно такие пропорции обеспечивают высокую технологичность и оптимальную степень конверсии при вулканизации.

Далее резиновая смесь растворяется в этилацетате в соотношении 1:2 1:3 по массе в течение 6 8 ч. Готовый раствор наносят на ткань с одной или двух сторон за 10 12 штрихов при температуре 120 130^oC в количестве 125 - 135 г/м². Вулканизацию резинотканевого материала осуществляют в вулканизационном котле в среде острого пара при давлении 5 кгс/см² в течение 60 мин.

Механические свойства, огнезащищенность и теплостойкость (по устойчивости к прожиганию) материалов, покрытых с одной стороны, а также их адгезионные характеристики представлены в табл.1 и 2.

Из приведенных в табл.1 и 2 данных видно, что получающиеся материалы имеют высокую механическую прочность на разрыв, которая достигает 73 кгс для слоистых материалов на основе аримида и 320 330 кгс для материалов на основе СВМ (для полоски шириной 5 см). Материалы отличаются хорошей прочностью на раздир, что особенно важно при действии касательных нагрузок, а также имеют очень хорошую связь с резиной.

Огнезащищенность и устойчивость к прожиганию полученных материалов находятся на очень высоком уровне (табл.2). Изделия из указанных материалов (костюмы, комбинезоны, маски и т.д.) прошли проверку в условиях действия открытого пламени (горящий бензин) и рекомендованы для практического использования в экстремальных ситуациях.

Формула изобретения

Эластичный слоистый материал преимущественно для изготовления средств для защиты человека, содержащий слой на основе синтетического каучука и текстильную основу, отличающийся тем, что в качестве слоя синтетического каучука он содержит слой на основе смеси сополимеров винилиденфторида с гексафторпропиленом с мол. м. 2 · 10⁵ 2,5 · 10⁵ и 2 · 10⁴ 4 · 10⁴ и массовом соотношении 70 80 30 - 20 соответственно, а текстильная основа выполнена из аримида или материала на основе ароматико-гетероциклического политерефталамида, содержащего бензимидазольные группировки.