Композиция для получения гидрофобных огне- и водостойких пленок на основе поливинилового спирта (варианты)
Изобретение относится к составу для получения пленок с повышенной огнестойкостью путем обработки фосфорсодержащими соединениями. Подобные пленки отличаются хорошими прочностными свойствами, эластичностью и огнестойкостью, что позволяет использовать их в различных отраслях промышленности и народного хозяйства. Композиция для получения гидрофобных огне- и водостойких пленок содержит водный раствор поливинилового спирта, формальдегид и кислый катализатор отверждения - фосфорную кислоту, дисперсию твердых частиц аминопласта на основе продуктов конденсации формальдегида с мочевиной в виде мелких частиц карбамидоформальдегидного полимера, при общем мольном соотношении смеси аминов к формальдегиду 1:0,8-1,3, диэтаноламин, гидрофобизатор в виде 50%-ной водной дисперсии. По второму варианту композиция содержит кроме формальдегида смесь карбамида с 10-30% меламина. Технический результат - получение огнестойких пленок с приданием им свойств гидрофобности и водостойкости. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 табл.
Заявленное изобретение относится к составу для получения пленок с повышенной огнестойкостью путем обработки фосфорсодержащими соединениями. Подобные пленки отличаются хорошими прочностными свойствами, эластичностью и огнестойкостью, что позволяет использовать их в различных отраслях промышленности и народного хозяйства.
Из уровня техники известен состав для получения огнестойких пленок на основе поливинилового спирта, включающий пластификатор и воду по патенту РФ 2355707, опубл. 20.05.2009.
Однако данный состав не обеспечивает гидрофобности пленок.
Известен сослав для получения пленок на основе водного раствора поливинилового спирта и растворов хлоридов рения, обладающих водо-, свето-, термостойкостью и устойчивой окраской SU 332102, опубл. 14.03.1972.
Однако данный состав не обеспечивает огнестойкости пленок.
Наиболее близким к заявленной композиции является состав (композиция) для получения огне- и теплостойких пленок на основе поливинилового спирта, содержащий источник фосфора, пластификатор и воду патент РФ 2362790, опубл. 27.07.2009.
Недостатком известного технического решения является невозможность получения пленок, которые, являясь огнестойкими, одновременно имели бы еще свойства быть гидрофобными и водостойкими. Другим существенным недостатком этого решения является небольшая жизнеспособность состава (3-5 мин), что осложняет промышленное производство.
Поэтому заявленное назначение пленок является уникальным и формула изобретения (варианты) составлена без разделения на ограничительную и отличительные части.
Технический результат - получение огнестойких пленок с приданием им свойств гидрофобности и водостойкости.
Технический результат достигается тем, что композиция для получения гидрофобных огне- и водостойких пленок на основе поливинилового спирта, содержащая водный раствор поливинилового спирта, формальдегид и кислый катализатор отверждения, дополнительно содержит дисперсию твердых частиц аминопласта на основе продуктов конденсации формальдегида с мочевиной в виде мелких частиц карбамидоформальдегидного полимера, при общем мольном соотношении смеси аминов к формальдегиду 1:0,8-1,3, фосфорную кислоту, диэтаноламин, гидрофобизатор в виде 50%-ной водной дисперсии при следующем содержании компонентов, % масс.:
| поливиниловый спирт | 1-7 |
| дисперсия твердых частиц | 2-5 |
| аминопластов в виде мелких частиц | |
| карбамидоформальдегидного полимера | |
| диэтаноламин | 0,5-2,5 |
| фосфорная кислота | 0,5-2,0 |
| формальдегид | 0,5-1,5 |
| 50%-ная водная дисперсия | 5-10 |
| гидрофобизатора | |
| вода | остальное |
По второму варианту технический результат достигается тем, что композиция для получения гидрофобных огне- и водостойких пленок на основе поливинилового спирта, содержащая водный раствор поливинилового спирта, формальдегид и кислый катализатор отверждения, дополнительно содержит дисперсию твердых частиц аминопласта в виде мелких частиц карбамидо-меламинового полимера при содержании в аминопласте меламина не более 30 масс.% от количества карбамида, при общем мольном соотношении смеси аминов к формальдегиду 1:0,8-1,3, фосфорную кислоту, диэтаноламин, гидрофобизатор в виде 50%-ной водной дисперсии при следующем содержании компонентов, % масс.:
| поливиниловый спирт | 1-7 |
| дисперсия твердых частиц | 2-5 |
| аминопластов в виде мелких частиц | |
| карбамидомеламинового полимера | |
| диэтаноламин | 0,5-2,5 |
| фосфорная кислота | 0,5-2,0 |
| формальдегид | 0,5-1,5 |
| 50%-ная водная дисперсия гидрофобизатора | 5-10 |
| вода | остальное |
Дополнительно для обоих вариантов в качестве гидрофобизатора может быть использован:
- фобол 7040 - дисперсия смеси фторполимеров в водной среде, содержащая ацетон и этиленгликоль или
- водные эмульсии полиоргана гидросилоксанов марок Г КЖ-94 или ГКЖ-94М.
Изобретение осуществляется следующим образом.
Состав получают путем предварительного приготовления 10%-ного водного раствора поливинилового спирта и 30-50%-ной дисперсии аминопластов с последующим смешением всех компонентов в указанных пропорциях.
В примерах представлены конкретные составы и способы их приготовления.
Пример 1.
В аппарат с мешалкой и подогревом загружают 900 г воды и при интенсивном перемешивании добавляют мелкими порциями 100 г сухого порошка поливинилового спирта, повышают температуру до 60-70°C и выдерживают при перемешивании 2-3 часа до полного растворения поливинилового спирта.
Полученный 10%-ный раствор охлаждают и переливают в емкость для хранения и дальнейшего использования.
Аппарат тщательно промывают водой и используют для получения водной дисперсии аминопластов и для смешения с другими компонентами состава.
Для получения водной дисперсии аминопласта в аппарат загружают 100 г концентрата формальдегида КФК-85, содержащий 60 г формальдегида и 25 г карбамида и при перемешивании загружают 35 г карбамида и 35 г воды. Смесь подогревают до 40-60°C, выдерживают 30-40 мин, подкисляют 50%-ной фосфорной кислотой до pH 5,0-6,0, перемешивают 10-15 мин до помутнения реакционного раствора. Затем загружают 30 г карбамида и 100 г воды и выдерживают 40-60 мин при 50-60°C, подкисляют реакционный раствор до pH 2,5-3,0 5%-ной щавелевой кислотой и выдерживают 1-2 часа до получения сыпучего порошка при высыхании пробы на фильтровальной бумаге.
После охлаждения получают 300 г.водной дисперсии, содержащей 50% сухого вещества в виде твердых частиц аминопласта размером 5-10 мкм. Продукт при необходимости нейтрализуют и переливают в емкость для хранения и дальнейшего использования.
В аппарат с мешалкой загружают 70 г 10%-ного раствора поливинилового спирта и при перемешивании последовательно добавляют 10 г 50%-ной дисперсии аминопласта, 5 г 50%-ного диэтаноламина, 4 г 50%-ной фосфорной кислоты (до pH 2,0-3,0), 1,0 г концентрата формальдегида (КФК-85) и 10 г гидрофобизатора фобол - 7040 в виде 50%-ной водной дисперсии. Смесь тщательно перемешивают.
Получают 100 г состава в виде жидкой водной дисперсии, содержащей % масс.
| Таблица 1 | |
| Поливиниловый спирт | 7,0 |
| Аминопласт в виде мелких частиц карбамидоформальдегидного полимера | 5,0 |
| Диэтаноламин | 2,5 |
| Фосфорная кислота | 2,0 |
| Формальдегид | 0,6 |
| Гидрофобизатор фобол - 7040 в виде 50%-ной дисперсии | 10,0 |
| Вода | Остальное |
Полученный состав наносят на стеклоткань, марки 2116, ЗАО "Стекловолокно" г. Полоцк, с помощью валика или окунанием, отжимают валиком избыток дисперсии так, чтобы нанос сухого состава составлял 2-6 г на 1 м2 стеклоткани.
Пропитанную стеклоткань сушат 5-7 мин при 100-120°C. Получают композиционный материал - мембрану с гидрофобной поверхностью, имеющей класс пожарной опасности КМО (НГ), относящийся к негорючим материалам согласно ГОСТ 30244-94 и обладающий физико-механическими характеристиками:
| Таблица 2 | |
| Масса г/м2 | 120-130 (ГОСТ 2678-94) |
| Прочность при разрыве МПа не менее | |
| в продольном направлении | 120 (ГОСТ 2678-94) |
| в поперечном | 110 (ГОСТ 2678-94) |
| Сопротивление паропроницанию м2·.ч·Па/мг | 0,014 (ГОСТ 25898-83) |
| Водонепроницаемость при давлении 0,001 МПа в течение 72 часов | (ГОСТ 2678-94) |
| Сопротивление воздухопроницанию м2·ч·Па/кг | 0,0674 (ГОСТ 12088-77) |
Полученная мембрана может быть использована в качестве ветро- и гидрозащиты теплоизоляционного слоя в современных строительных конструкциях.
Пример 2 и 3 осуществляют по примеру 1 с той лишь разницей, что исходная реакционная смесь при получении дисперсии аминопластов содержит кроме формальдегида смесь карбамида с 10% меламина, а также с 30% меламина в третьем примере, а составы композиций в качестве гидрофобизатора содержат 50%-ные водные эмульсии полиорганогидросилоксанов марок ГКЖ-94 иГКЖ-94 М.
Составы по примерам сведены в Таблицу 3.
| Таблица 3 | ||||
| Характеристика водостойких пленок. составов для получения гидрофобных огне- и водостойких пленок | ||||
| Компоненты и свойства | По прототипу сравнительный пример | Примеры | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| 1. Компоненты состава, % масс. | ||||
| Поливиниловый спирт | 5.0 | 7,0 | 1,0 | 5,0 |
| Диэтиленгликоль | 2.0 | - | - | - |
| Боратметил фосфита | 0.5 | - | - | - |
| Аминопласт в виде мелких частиц карбамидомеламино- вого полимера | - | 5,0 | 2,0 | 3,0 |
| Содержание меламина в аминопласте, % масс., к карбамиду | 0,0 | 10,0 | 30,0 | |
| Формальдегид | - | 0,6 | 1,5 | 1,0 |
| Диэтаноламин | - | 2,5 | 0,5 | 1,5 |
| Фосфорная кислота | 2,0 | 1,2 | 0,5 | |
| Гидрофобизатор: | - | 10 | - | |
| фобол - 7040 -ГКЖ-94 | - | - | 10 | - |
| ГКЖ-94 М | 10 | |||
| Вода | Остальное | Остальное | Остальное | Остальное |
| Жизнеспособность состава композиции (Время потери текучести) | 3-5 мин | Более 3-х суток | Более 3-х суток | Более 3-х суток |
| 3. Свойства пленок на подложках* | ||||
| 3.1 Стеклоткань | ||||
| Гидрофобность | - | + | + | + |
| Водостойкость | + | + | + | + |
| Огнестойкость | НГ | НГ | НГ | НГ |
| 3.2 Нетканое пористое волокно полипропилена | ||||
| Гидрофобность | - | + | + | + |
| Водостойкость | + | + | + | + |
| Огнестойкость | Г-2 | Г-1 | Г-1 | Г-1 |
| ∗ Гидрофобность поверхности материала определяли визуально по форме и поведению капель воды на поверхности. На гидрофобной поверхности капли воды приобретали шарообразную форму и при наклоне до 30° скатывались с поверхности не оставляя следа. ∗ Водостойкость материалов определяли по ГОСТ 2678-94. |
Данные таблицы свидетельствуют о том, что использование составов по изобретению в качестве защитных полимерных пленок повышает огнестойкость материалов и придает им гидрофобность и водостойкость, а высокая жизнеспособность композиций (более 3-х суток) и доступность сырья позволяет организовать промышленное производство в больших объемах на стандартном оборудовании химической промышленности.
1. Композиция для получения гидрофобных огне- и водостойких пленок на основе поливинилового спирта, содержащая водный раствор поливинилового спирта, формальдегид и кислый катализатор отверждения, характеризующаяся тем, что дополнительно содержит дисперсию твердых частиц аминопласта на основе продуктов конденсации формальдегида с мочевиной в виде мелких частиц карбамидоформальдегидного полимера, при общем мольном соотношении смеси аминов к формальдегиду 1:0,8-1,3, фосфорную кислоту, диэтаноламин, гидрофобизатор в виде 50%-ной водной дисперсии при следующем содержании компонентов, масс.%:
| поливиниловый спирт | 1-7 |
| дисперсия твердых частиц | 2-5 |
| аминопластов в виде мелких частиц | |
| карбамидоформальдегидного полимера | |
| диэтаноламин | 0,5-2,5 |
| фосфорная кислота | 0,5-2,0 |
| формальдегид | 0,5-1,5 |
| 50%-ная водная дисперсия гидрофобизатора | 5-10 |
| вода | остальное |
2. Композиция для получения гидрофобных огне- и водостойких пленок на основе поливинилового спирта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве гидрофобизатора использован фобол 7040 - дисперсия смеси фторполимеров в водной среде, содержащая ацетон и этиленгликоль.
3. Композиция для получения гидрофобных огне- и водостойких пленок на основе поливинилового спирта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве гидрофобизатора использована водная эмульсия полиорганогидросилоксанов марок ГКЖ-94 или ГКЖ-94М.
4. Композиция для получения гидрофобных огне- и водостойких пленок на основе поливинилового спирта, содержащая водный раствор поливинилового спирта, формальдегид и кислый катализатор отверждения, характеризующаяся тем, что дополнительно содержит дисперсию твердых частиц аминопласта в виде мелких частиц карбамидомеламинового полимера при содержании в аминопласте меламина не более 30 мас.% от количества карбамида, при общем мольном соотношении смеси аминов к формальдегиду 1:0,8-1,3, фосфорную кислоту, диэтаноламин, гидрофобизатор в виде 50%-ной водной дисперсии при следующем содержании компонентов, масс.%:
| поливиниловый спирт | 1-7 |
| дисперсия твердых частиц | |
| аминопластов в виде мелких частиц | 2-5 |
| карбамидомеламинового полимера | |
| диэтаноламин | 0,5-2,5 |
| фосфорная кислота | 0,5-2,0 |
| формальдегид | 0,5-1,5 |
| 50%-ная водная дисперсия гидрофобизатора | 5-10 |
| вода | остальное |
5. Композиция для получения гидрофобных огне- и водостойких пленок на основе поливинилового спирта по п.4, отличающаяся тем, что в качестве гидрофобизатора использован фобол 7040 - дисперсия смеси фторполимеров в водной среде, содержащая ацетон и этиленгликоль.
6. Композиция для получения гидрофобных огне- и водостойких пленок на основе поливинилового спирта по п.4, отличающаяся тем, что в качестве гидрофобизатора использована водная эмульсия полиорганогидросилоксанов марок ГКЖ-94 или ГКЖ-94М.
