Состав для огнезащитной обработки полиамидных волокон

Изобретение относится к технологии получения химических волокон, в частности к огнезащитной обработке полиамидных волокон, и может быть использовано в самолето- и автомобилестроении, резиновой промышленности и для других специальных целей. Состав для огнезащитной обработки включает 15-25 мас.ч. бората метилфосфита, 85-75 мас.ч. воды и 0,9-1,8 мас.ч. полиэтиленполиамина. Изобретение обеспечивает повышение огнестойкости, прочности и стойкости к термоокислительной деструкции полиамидных волокон, повышение прочности связи полиамидного корда с резиной на основе хлоропренового каучука. 2 табл.

 

Изобретение относится к текстильной промышленности, к способам огнезащитной обработки синтетических волокон и может быть использовано в самолето- и 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. России №2184184, D06M 13/432; опубл. 27.06.01).

Однако применение данного состава требует сушки пропитанного корда при высокой температуре, предназначенного 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 (Авт. св. СССР 953045, D06M 13/20; опубл. 23.08.82).

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

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является состав для огнезащитной отделки химических волокон на основе 5-7%-ного водного раствора фосфорсодержащего мономера (Факрил-М) с использованием окислительно-восстановительной системы Fe²⁺-Н₂О₂ (Заявка на изобретение 93012912, Россия; опубл. 20.09.96).

Однако данный состав необходимо прививать на волокна длительное время и при высокой температуре.

Задача изобретения - разработка состава для огнезащитной обработки полиамидных волокон, обеспечивающего повышенную огнестойкость и физико-механические показатели волокон.

Техническим результатом является повышение огнестойкости, прочности и стойкости к термоокислительной деструкции полиамидных волокон, повышение прочности связи полиамидного волокна с резиной на основе хлоропренового каучука.

Поставленный технический результат достигается тем, что состав для огнезащитной обработки полиамидных волокон включает фосфорсодержащее соединение и воду, причем в качестве фосфорсодержащего соединения он содержит борат метилфосфита и дополнительно - полиэтиленполиамин при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: борат метилфосфита 15-25, вода 85-75, полиэтиленполиамин 0,9-1,8.

Установлено, что причиной повышения огнестойкости и стойкости к термоокислительной деструкции полиамидных волокон является образование тонкой огнезащитной пленки на поверхности волокон, которая ингибирует их горение за счет образования вспененного слоя с лучшей теплопроводностью.

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 полиамидного 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).

Применение данного состава позволяет существенно упростить модификацию полиамидных волокон. Так, для достижения положительного эффекта не требуется использования многокомпонентных и высококонцентрированных огнезащитных составов. Использование 15-25%-ного водного раствора бората метилфосфита наиболее оптимально. Уменьшение концентрации бората метилфосфита не позволяет достичь эффекта самозатухания, а увеличение концентрации способствует снижению прочности волокон.

При уменьшении или увеличении содержания полиэтиленполиамина в огнезащитном составе ухудшаются огнезащитные и прочностные свойства полиамидных волокон.

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

Пример приготовления огнезащитного модифицирующего состава.

В реактор с мешалкой, содержащий 15-25%-ный водный раствор бората метилфосфита, приливают при перемешивании полиэтиленполиамин. Перемешивание проводят в течение 5 минут при комнатной температуре.

Получают пропиточные составы 1-3, рецептура которых приведена в табл.1.

Составами 1-3 пропитывают в течение 1 минуты полиамидный корд марки 232 КНТС и высушивают при комнатной температуре (20°С) до постоянной массы. Затем термостатируют в течение 30 минут при 100°С.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Образцы полиамидных волокон (длиной 20 см) помещают на 1 минуту в 15%-ный водный раствор бората метилфосфита, предварительно нейтрализованный раствором полиэтиленполиамина до pH 7 с последующей сушкой при комнатной температуре, затем проводят термостатирование в течение 30 минут при 100°С.

Примеры 2-3 осуществляют по примеру 1, изменяя концентрацию бората метилфосфита и содержание полиэтиленполиамина.

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 температурах 300-500°С в течение 30 минут). Прочность связи пропитанного корда с резиной на основе хлоропренового каучука (Ф.Ф.Кошелев и др. Общая технология резины - М.: Химия, 1978. - с.85) определяли Н-методом (ГОСТ 23785.7-89) на разрывной машине РМИ-60. Полученные результаты приведены в табл.2.

Из таблицы видно, что с увеличением концентрации бората метилфосфита и содержания полиэтиленполиамина улучшаются физико-механические показатели модифицированных волокон. Так, при обработке полиамидного волокна огнезащитным составом по рецепту 3 разрывная нагрузка увеличивается с 32,2 кгс до 36,1 кгс. Кроме того, модифицированные волокна проявляют большую стойкость к термоокислительной деструкции. Наличие коксового остатка 13,5% при 300°С и 7,1% при 500°С у полиамидного волокна свидетельствует об эффективном действии огнезащитного состава как катализатора коксообразования при термоокислительной деструкции исследованных волокон. Применение указанного состава способствует увеличению прочности связи полиамидного волокна с резиной с 6,8 кгс до 8,8 кгс при использовании состава по рецепту 1.

Таблица 1
Компонент	Содержание компонентов, мас.ч., в композиции
1	2	3
Борат метилфосфита	15,0	20,0	25,0
Вода	85,0	80,0	75,0
Полиэтиленполиамин	0,9	1,3	1,8

Таблица 2
№ образца по примерам	Разрывная нагрузка, кгс	Удлинение, мм	Адгезия к резине на основе ХК (Н-метод), кгс	Огнестойкость	Коксовый остаток, %
300°С	500°С
Без пропитки	32,2	48	6,8	горит	-	-
1	34,1	47	8,8	не воспламен.	7,0	5,0
2	34,3	49	8,0	не воспламен.	12,8	6,5
3	36,1	52	7,8	не воспламен.	13,5	7,1

Технико-экономический эффект, полученный от применения данного состава, заключается в том, что его применение позволяет значительно повысить огнестойкость, прочность и стойкость к термоокислительной деструкции и адгезию к резине полиамидных волокон, не требует сложного аппаратурного оформления, длительного времени обработки, что позволяет избежать многостадийности обработки.

Состав для огнезащитной обработки полиамидных волокон, включающий фосфорсодержащее соединение и воду, отличающийся тем, что в качестве фосфорсодержащего соединения он содержит борат метилфосфита и дополнительно полиэтиленполиамин при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

борат метилфосфита	15-25
вода	85-75
полиэтиленполиамин	0,9-1,8