Композиционный материал

Изобретение относится к получению композиционных материалов, которые могут быть использованы в качестве волокнистых сорбентов, а также для изготовления изделий технического и специального назначения. Композиционный материал состоит из нетканого слоя, содержащего ионообменное волокно, и трикотажной основы, выработанной из пряжи из модифицированного волокна. В качестве ионообменного волокна он содержит волокно на основе привитого сополимера поликапроамида с фосфорборсодержащим метакрилатом общей формулы где n=1÷8 при содержании фосфора 1,4-1,8% к массе слоя. Модифицированное волокно трикотажной основы выработано на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиэтиламиноэтилметакрилатом. Соотношение масс трикотажной основы и нетканого слоя составляет 1:(1,3-1,6). Техническим результатом изобретения является улучшение эксплуатационных свойств материала за счет увеличения сорбционной емкости, фильтрующей способности, огнестойкости. 1 табл.

 

Изобретение относится к композиционному материалу из двух слоев - трикотажной основы и нетканого слоя и может быть использовано в качестве волокнистого сорбента, а также для изготовления изделий технического и специального назначения.

Известно дублированное трикотажное полотно, состоящее из двух слоев, выполненных кулирным переплетением из химической пряжи, в котором пряжа верхнего слоя изготовлена из штапельного модифицированного катионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с полиакриловой кислотой, а пряжа нижнего слоя изготовлена из смеси волокон из штапельного модифицированного анионообменного поликапроамидного волокна, полученного на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиметиламино-этилметакрилатом, и штапельного модифицированного гидрофильного поликапроамидного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с метилолметакриламидом при соотношении волокон в нижнем слое 1:(0,25-0,40) по массе, причем соотношение поверхностного заполнения слоев 1:(0,5-0,75) (А.с. №1751233, МКИ Д04В 1/00, 1992).

Полученный материал используется для очистки воздуха от токсичных газов и не обладает достаточными сорбционными свойствами для очистки сточных вод.

Известно дублированное трикотажное полотно, состоящее из верхнего слоя, пряжа которого изготовлена из модифицированного катионообменного поликапроамидного волокна, и нижнего слоя, выработанного из смешанной пряжи, состоящей из модифицированного анионообменного поликапроамидного волокна и модифицированного гидрофильного поликапроамидного волокна, верхний слой в котором получен на основе привитого сополимера поликапроамида с полиглицидилметакрилатом, фосфорилированного 1-оксиэтилидендифосфоновой кислотой, при соотношении анионообменного и гидрофильного волокна в нижнем слое 1:(0,1-0,2) по массе, причем соотношение объемного заполнения слоев 1:(0,6-0,8) (Пат. РФ №2163944, МКИ Д04В 1/00, 2001).

Полученный материал используют в качестве волокнистого сорбента, но обладает недостаточной фильтрующей способностью и низкой огнестойкостью.

В качестве прототипа выбран двухслойный композиционный материал, включающий нетканый слой, содержащий анионообменное волокно, и трикотажную основу, нетканый слой выполнен из модифицированного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиэтиламиноэтилметакрилатом, а трикотажная основа выработана из пряжи, являющейся смеской, состоящей из модифицированного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с полиглицидилметакрилатом, фосфорилированного 1-оксиэтилидендифосфоновой кислотой, и волокна лавсан при содержании волокна лавсан в смеси 20-30% по массе, а соотношение объемного заполнения основы и нетканого слоя составляет (0,7-0,8):1 (Пат. РФ №2206649, МКИ Д04Н 13/00, 2003).

Полученный материал используется для очистки воздуха от токсичных газов. Но обладает недостаточной сорбционной емкостью, невысокой фильтрующей способностью, низкой огнестойкостью.

Предлагаемое изобретение решает задачу получения высокоэффективных композиционных фильтрованных материалов, обладающих повышенной огнестойкостью.

Техническим результатом изобретения является улучшение эксплуатационных свойств материала за счет увеличения сорбционной емкости, фильтрующей способности, огнестойкости.

Поставленный технический результат достигается тем, что в композиционном материале, включающем нетканый слой, содержащий ионообменное волокно, и трикотажную основу, выработанную из пряжи, состоящей из модифицированного волокна, в качестве ионообменного волокна используют модифицированное волокно на основе привитого сополимера поликапроамида с фосфорборсодержащим метакрилатом общей формулы

где n=1÷8

при содержании фосфора 1,4-1,8% к массе слоя, модифицированное волокно трикотажной основы выработано на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиэтиламиноэтилметакрилатом, а соотношение масс трикотажной основы и нетканого слоя составляет 1:(1,3-1,6).

Полученный технический результат обусловлен тем, что использование в нетканом слое ионообменного модифицированного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с фосфорборсодержащим метакрилатом приводит к увеличению сквозной микропористости материала. При взаимодействии поверхностей двух типов волокон, изменение поверхностных свойств модифицированного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с фосфорборсодержащим метакрилатом, с одной стороны, дает симбатную по отношению к модифицированному волокну на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиэтиламиноэтилметакрилатом КМ-А2 (ТУ-40-461-806.08-85) поверхность, обеспечивая увеличение сорбционной емкости, фильтрующей способности, огнестойкости, а, с другой, взаимодействие полярных группировок и волокон с разными усадочными свойствами обеспечивает получение необходимого эффекта.

Соотношение масс трикотажной основы и нетканого слоя 1:(1,3-1,6) является оптимальным, обеспечивает оптимальное количество пор, а следовательно, максимальную сорбционную и фильтрующую способность. Содержание фосфора 1,4-1,8% к массе нетканого слоя является оптимальным. При высоком содержании фосфора более 1,8% не удается получить материал с высокой фильтрующей способностью, а уменьшение содержания фосфора ниже 1,4% не обеспечивает достаточной сорбционной емкости и огнестойкости.

Общая технология получения композиционного материала заключается в том, что по известной технологии на кругловязальной машине "Мультиколор" 18 кл. вырабатывают трикотажное полотно комбинированным переплетением на базе переплетения ластик, используя пряжу линейной плотностью 31,2×2 текс, выработанную из модифицированного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиэтиламиноэтилметакрилатом. Поверхностная плотность трикотажного полотна составляет 290-360 г/м² при толщине полотна 1,6-1,9 мм.

Нетканый слой получается из ионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида, полученного по известному способу (Пат. РФ №2266919, С08F 283/04, Д06М 14/16, 2005), с фосфорборсодержащим метакрилатом, общей формулы

где n=1÷8

при содержании фосфора 1,4-1,8% к массе слоя на чесально-вязальном агрегате АЧВШ, в состав которого входит чесальная машина, преобразователь прочеса, вязально-прошивная машина, работающая по безниточной технологии. Поверхностная плотность нетканого полотна составляет 470 г/м² при толщине 2,9 мм.

Полотна соединяют между собой клеевым методом точечного скрепления с помощью сетчатых шаблонов или другим известным способом. В качестве связующего используется латекс БНК-40/4 (ТУ 38.103-81).

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Полотно для трикотажной основы композиционного материала вырабатывают на кругловязальной машине "Мультиколор" 18 кл. комбинированным переплетением из пряжи линейной плотностью 31,2×2 текс, выработанной из анионообменного волокна КМ-А2 (ТУ-40-461-806-08-85). Получают полотно с поверхностной плотностью m_s=290 г/м², плотностью по горизонтали П_г=64 пет. ст., плотностью по вертикали П_в=50 пет. ряд. При толщине 1,6 мм.

Полотно для нетканого слоя композиционного материала вырабатывают следующим образом: 500 г ионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с фосфорборсодержащим метакрилатом при содержании фосфора 1,4 по массе прочесывают на чесальной машине. На преобразователе прочеса получают волокнистый холст и скрепляют на вязально-прошивной машине. Полотно имеет следующие параметры структуры: m_s=470 г/м², плотность прошива по длине П_д-15 петель/50 мм; число волокон в петле-80. Соотношение масс трикотажной основы и нетканого слоя составляет 1:1,6.

Свойства материала приведены в таблице.

Пример 2. Полотно для трикотажной основы композиционного материала вырабатывают аналогично примеру 1.

Характеристики полотна: m_s=360 г/м², П_г=74 пет. ст., П_в=58 пет. ряд. при толщине 1,9 мм.

Полотно нетканого слоя для композиционного материала вырабатывают аналогично примеру 1.

Показатели	Прототип	Материалы по примерам
		1	2	3
Время, ч
до проскока HCL	40,9	41,9	42,3	43,9
до насыщения HCL	41,2	42,0	42,3	44,0
до проскока NH3	7,4	7,7	7,9	8,3
до насыщения NH3	8,0	8,3	8,5	8,7
Сорбционная
емкость, мг/г
Соли меди	50	75,6	76,8	77,4
Соли никеля	20	30,1	31,7	32,1
Соли кобальта	130	179	184,1	188,3
Кислородный индекс
18-20	28	30	28
Фильтрующая способность (проскок взвешенных частиц)
d=0,01-0,001 мм.	есть	нет	нет	нет

Примечание: 1. Гарантированная ошибка не более 5% при доверительной вероятности 95,0%.

2. Концентрация газов, мг/м³:

HCL-5ПДК, NH₃-5=100

3. ПДК - предельно допустимые концентрации

4. Концентрация металлов в растворе 5%.

Содержание фосфора 1,8% по массе.

Соотношение слоев по массе 1:1,3.

Свойства материала приведены в таблице.

Пример 3. Полотно для трикотажной основы композиционного материала вырабатывают аналогично примеру 1. Характеристики полотна: m_s=315 г/м², П_г=68 пет. ст., П_в=54 пет. ряд. при толщине 1,8 мм.

Полотно для нетканого слоя композиционного материала вырабатывают аналогично примеру 1. Содержание фосфора 1,6% по массе. Соотношение слоев по массе 1:1,5.

Свойства материала приведены в таблице.

Как видно из таблицы, огнестойкость и показатели сорбционной емкости, фильтрующей способности предлагаемого материала значительно выше прототипа.

Композиционный материал, включающий нетканый слой, содержащий ионообменное волокно, и трикотажную основу, выработанную из пряжи, состоящей из модифицированного волокна, отличающийся тем, что в качестве ионообменного волокна он содержит модифицированное волокно на основе привитого сополимера поликапроамида с фосфорборсодержащим метакрилатом общей формулы

где n=1÷8,

при содержании фосфора 1,4-1,8% к массе слоя, модифицированное волокно трикотажной основы выработано на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиэтиламиноэтилметакрилатом, а соотношение масс трикотажной основы и нетканого слоя составляет 1:(1,3-1,6).