Состав для огнезащитной обработки полиамидных волокон
Владельцы патента RU 2418898:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) (RU)
Изобретение относится к технологии волокнистых материалов, в частности к составам огнезащитной обработки полиамидных волокон, и может быть использовано в самолето-, автомобилестроении, резиновой промышленности и для других специальных целей. Состав включает в мас.ч.: 15 бората метилфосфита, 85 воды, 0,25 триэтаноламина и 0,38-1,50 сульфата меди. Изобретение обеспечивает повышение огнестойкости, прочности, стойкости к термоокислительной деструкции и придание полиамидному волокну повышенной прочности связи с резиной на основе изопренового каучука. 2 табл.
Изобретение относится к текстильной промышленности, к составам огнезащитной обработки синтетических 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, D06М 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, D06М 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.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является состав для огнезащитной обработки полиамидных волокон, включающий фосфорсодержащие соединение, воду, и дополнительно используется полиэтиленполиамин (патент 2344215 Россия D06M 13/50; опубл. 20.01.2009).
Однако данный состав не обеспечивает высокой прочности волокон, стойкости к термоокислительной деструкции, кроме того, его приготовление сопровождается сильным разогревом.
Задача: разработка состава для огнезащитной обработки полиамидных волокон, обеспечивающего повышенную огнестойкость и физико-механические показатели волокон.
Техническим результатом является повышение огнестойкости, прочности, стойкости к термоокислительной деструкции и придание полиамидному волокну повышенной прочности связи с резиной на основе изопренового каучука.
Поставленный технический результат достигается тем, что состав для огнезащитной обработки полиамидных волокон, включающий борат метилфосфита и воду, и дополнительно - триэтаноламин и сульфат меди при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: борат метилфосфита - 15,00, вода - 85,00, триэтаноламин - 0,25, сульфат меди - 0,38-1,50.
Нами установлено, что причиной повышения огнестойкости полиамидных 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, 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 изопреновым каучуком.
Борат метилфосфита использовался ранее, для огнезащитной модификации целлюлозных материалов (патент РФ 2254341 C1 C08В 15/05, опубл. 20.06.05).
Триэтаноламин (ТУ 6-02-916-79) применяется в качестве абсорбента «кислых» газов, как сырье для получения ПАВ, в фармацевтике и косметике.
Сульфат меди (ТУ 2141-024-05774969-2003) применяют как протраву при крашении текстильных материалов, для консервирования дерева, протравливания семян, как пестицид, антисептическое и вяжущее лекарственное средство, пигмент в красках, для выделки кож.
Применение данного состава позволяет существенно упростить модификацию полиамидных волокон. Так, для достижения положительного эффекта не требуется использования высококонцентрированных огнезащитных составов и охлаждение приготовленного состава. Использование 15%-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 триэтаноламина в огнезащитном составе ухудшаются огнезащитные и прочностные свойства полиамидных волокон.
При увеличении или уменьшении содержания в пропиточном составе сульфата меди снижается огнестойкость волокна и понижается прочность полиамидного волокна.
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%-ный водный раствор бората метилфосфита, приливают при перемешивании триэтаноламин. Перемешивание проводят в течение 1-2 минут при комнатной температуре, затем добавляют сульфат меди и перемешивают 5 минут.
Получают пропиточные составы 1-4, рецептура которых приведена в таблице 1.
Составами 1-4 пропитывают в течение 1 минуты полиамидный корд марки 25 КНТС 1877 текс x1 х2 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 триэтаноламином до ph 7 и содержащий 0,38 мас.ч. сульфат меди с последующей сушкой при комнатной температуре, затем проводят термостатирование в течение 30 минут при 100°С.
Примеры 2-4 осуществляют по примеру 1, изменяя содержание сульфата меди.
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 температуре 500°С в течение 30 минут). Прочность связи пропитанного корда с резиной на основе изопренового каучука (Ф.Ф.Кошелев и др. Общая технология резины. - М.: Химия, 1978. - с.57) определяли Н-методом (ГОСТ 23785.7-89) на разрывной машине РМИ-60. Полученные результаты приведены в таблице 2.
Из таблицы видно, что с увеличением содержания сульфата меди улучшаются физико-механические показатели модифицированных волокон. Так, при обработке полиамидного волокна огнезащитным составом по рецепту 4 разрывная нагрузка увеличивается с 26,6 кгс до 34,7 кгс. Кроме того, модифицированные волокна проявляют большую стойкость к термоокислительной деструкции. Наличие коксового остатка 7,7% при 500°C 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, на основе изопренового каучука, с 4,2 кгс до 4,7 кгс при использовании состава по рецепту 4.
| Таблица 1 | ||||
| Компоненты состава | Содержание компонентов, мас.ч. | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| Борат метилфосфита | 15,00 | 15,00 | 15,00 | 15,00 |
| Вода | 85,00 | 85,00 | 85,00 | 85,00 |
| Триэтаноламин | 0,25 | 0,25 | 0,25 | 0,25 |
| Сульфат меди | 0,38 | 0,75 | 1,13 | 1,50 |
| Таблица 2 | |||||
| Свойства | Исх. волокно | Показатели для композиций | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| Разрывная нагрузка, кгс | 26,6 | 28,6 | 28,5 | 32,5 | 34,7 |
| Удлинение, мм | 29,3 | 35,3 | 34,7 | 36,0 | 35,7 |
| Огнестойкость | горит | затухает | затухает | затухает | затухает |
| Коксовый остаток (500°C 30 мин.) | 0 | 6,2 | 7,7 | 7,6 | 6,2 |
| Адгезия к резине, кгс | 4,2 | 4,3 | 4,5 | 4,4 | 4,7 |
Технико-экономический эффект, полученный от применения данного состава, заключается в том, что его применение позволяет значительно повысить огнестойкость, прочность, стойкость к термоокислительной деструкции и адгезию к резине на основе изопренового каучука полиамидных волокон, уменьшить расход реагентов, не требует сложного аппаратурного оформления, длительного времени обработки, что позволяет избежать многостадийности обработки.
Состав для огнезащитной обработки полиамидных волокон, включающий борат метилфосфита и воду, отличающийся тем, что содержит дополнительно триэтаноламин и сульфат меди при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Борат метилфосфита | 15,00 |
| Вода | 85,00 |
| Триэтаноламин | 0,25 |
| Сульфат меди | 0,38-1,50 |
