Состав для огнезащитной обработки полиэфирных волокон
Владельцы патента RU 2481428:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) (RU)
Изобретение относится к производству огнестойких текстильных материалов, в частности к получению составов для огнезащитной обработки полиэфирных волокон, и может быть использовано в текстильной промышленности, в самолето-, автомобилестроении и для других специальных целей. Состав для огнезащитной обработки включает в мас.ч.: 20,00-25,00 бората метилфосфита, 75,00-80,00 воды, 20,00-25,00 аммиака и дополнительно 0,30-0,75 фенолформальдегидной смолы СФ-282. Изобретение обеспечивает повышение огнестойкости, прочности, стойкости к термоокислительной деструкции и термостойкости полиэфирных волокон. 2 табл., 3 пр.
Изобретение относится к текстильной промышленности, к способам огнезащитной обработки полиэфирных волокон, и может быть использовано в самолето-, автомобилестроении для изготовления изделий технического текстиля 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 (патент РФ №2184184, D06M 13/432; опубл. 27.06.01).
Однако применение данного состава требует сушки пропитанного корда при высокой температуре и предназначен 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 СССР №953045, D06M 13/20; опубл. 23.08.82).
Однако данный состав отличается сложной рецептурой, а в качестве растворителя применяется токсичное вещество.
Также 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 РФ 93012912; опубл. 20.09.96).
Однако данный состав необходимо прививать на волокна длительное время и при высокой температуре.
Известен состав для огнезащитной обработки полиэфирных волокон на основе 45%-ного водного раствора фосфорборсодержащего метакрилата с использованием измельченного поликапроамидного волокна (патент РФ №2435890, D06M 13/282; опубл. 10.12.11).
Однако данный состав не дает увеличения термостойкости.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является состав для огнезащитной обработки синтетических волокон, включающий борат метилфосфита, воду и дополнительно - аммиак и сульфат меди (патент РФ №2418899, D06M 13/432; опубл. 20.05.11).
Однако данный состав не дает увеличения термостойкости, прочности волокон и значительной стойкости к термоокислительной деструкции.
Задача: разработка состава для огнезащитной обработки полиэфирных волокон, обеспечивающего повышенную огнестойкость, физико-механические показатели, термостойкость и стойкость к термоокислительной деструкции.
Техническим результатом является повышение огнестойкости, прочности, термостойкости, стойкости к термоокислительной деструкции полиэфирных волокон.
Поставленный технический результат достигается тем, что состав для огнезащитной обработки полиэфирных волокон, включающий борат метилфосфита, воду, аммиак и дополнительно фенолформальдегидную смолу СФ-282 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: борат метилфосфит 20,00-25,00, вода 75,00-80,00, аммиак 20,00-25,00, фенолформальдегидная смола 0,30-0,75.
Нами установлено, что причиной повышения огнестойкости, термостойкости, стойкости к термоокислительной деструкции полиэфирных волокон является образование тонкой огнезащитной пленки на поверхности волокна, которая ингибирует процесс горения за счет образования «коксовой шапки», прикрывающей поверхность от теплового потока, что ограничивает поступление кислорода к источнику горения.
Повышение прочности волокон обусловлено склеиванием отдельных филаментов между собой в процессе термофиксации и локализацией микродефектов на их поверхности пропиточным составом, так как микродефекты являются первопричиной разрушения волокон при воздействии на них внешних напряжений.
Борат метилфосфита использовался ранее для огнезащитной модификации целлюлозных материалов (патент РФ №2254341 C1, C08B 15/05, опубл. 20.06.05).
Аммиак (ГОСТ-6221-90) используется для производства азотных удобрений (нитрат и сульфат аммония, мочевина), взрывчатых веществ и полимеров, азотной кислоты, соды.
Фенолформальдегидная смола СФ-282 (ТУ 2221-034-10687966-2000) предназначена для изготовления латексно-смоляных составов при пропитке шинного корда и креплении резин к текстильным материалам.
Применение данного состава позволяет существенно упростить модификацию полиэфирных волокон за счет сокращения времени их сушки.
Использование 20-25%-ного водного раствора бората метилфосфита наиболее оптимально. Уменьшение концентрации борат метилфосфита не позволяет достичь эффекта самозатухания, а увеличение концентрации способствует снижению прочности волокна.
Использование 20-25 мас.ч. аммиака наиболее оптимально. При уменьшении или увеличении содержания аммиака в огнезащитном составе ухудшаются огнезащитные и прочностные свойства полиэфирных волокон, так как меняется кислотность среды.
Использование 0,30-0,75 мас.ч. фенолформальдегидной смолы СФ-282 наиболее оптимально. При увеличении или уменьшении содержания в пропиточном составе фенолформальдегидной смолы снижаются огнестойкость, термостойкость и прочность полиэфирных волокон.
Необходимо отметить, что применение данного состава для огнезащитной обработки полиэфирных волокон не требует высоких температур и сложного аппаратурного оформления.
Пример приготовления огнезащитного модифицирующего состава
В реактор с мешалкой, содержащий 20%-ный водный раствор бората метилфосфита, приливают при перемешивании аммиак. Перемешивание проводят в течение 1-2 минуты при комнатной температуре, затем добавляют 15%-ный водный раствор фенолформальдегидной смолы и перемешивают 3 минуты.
Получают пропиточные составы 1-3, рецептура которых приведена в таблице 1.
Составами 1-3 пропитывают в течение 1 минуты при комнатной температуре полиэфирный корд ассортимента 144 текс х1х2, после чего обработанный корд отжимают. Затем термостатируют в течение 30 минут при 150°C.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Образцы полиэфирных волокон (длиной 50 см) помещают на 1 минуту в 20%-ный водный раствор бората метилфосфита, предварительно нейтрализованного раствором аммиака 20 мас.ч. до pH 7, содержащего 0,3 мас.ч. фенолформальдегидной смолы СФ-282, с последующим отжимом и термостатированием в течение 30 минут при 150°C.
Примеры 2-3 осуществляются по примеру 1, изменяя содержание бората метилфосфита, аммиака и фенолформальдегидной смолы.
Полученные образцы подвергают исследованию на стойкость к горению (ОСТ 1 90094-79), разрывной нагрузки и удлинения при разрыве (ГОСТ 23785.1-2001), термостойкости (ГОСТ 23785.6-2001), стойкости к термоокислительной деструкции (исследования проводились при температуре 400°C в течение 30 минут). Полученные результаты приведены в таблице 2.
Из таблицы 2 видно, что обработанные полиэфирные волокна проявляют большую стойкость к термоокислительной деструкции. Например, наличие коксового остатка 60% при 400°C у полиэфирных волокон по рецепту 1 свидетельствует об эффективном действии огнезащитного состава как катализатора коксообразования при термоокислительной деструкции исследованных волокон. Применение указанного состава способствует увеличению разрывной нагрузки с 18 кгс до 26 кгс, а также увеличение термостойкости полиэфирных волокон с 89% до 96%.
| Таблица 1 | ||||
| Компоненты состава | Содержание компонентов, мас.ч. | |||
| 1 | 2 | 3 | Прототип | |
| Борат метилфосфита | 20,00 | 25,00 | 25,00 | 25,00 |
| Вода | 80,00 | 75,00 | 75,00 | 75,00 |
| Аммиак | 20,00 | 25,00 | 25,00 | 25,00 |
| Фенолформальдегидная смола (СФ-282) | 0,300 | 0,375 | 0,750 | - |
| Сульфат меди | - | - | - | 1,500 |
| Таблица 2 | |||||
| Свойства | Показатели для композиции | ||||
| Без пропитки | 1 | 2 | 3 | Прототип | |
| Разрывная нагрузка, кгс | 18 | 25 | 26 | 26 | 24 |
| Удлинение, мм | 18 | 32 | 33 | 33 | 29 |
| Огнестойкость | Горит | Затухает | Затухает | Затухает | Затухает |
| Термостойкость, % | 89 | 92 | 96 | 92 | 0 |
| Коксовый остаток, % (400°C) | 0 | 60 | 39 | 50 | 25 |
| Привес, % | - | 7 | 9 | 10 | 7 |
Технико-экономический эффект, полученный от применения данных составов, заключается в том, что их применение позволяет значительно повысить огнестойкость, стойкость к термоокислительной деструкции, термостойкость, разрывную нагрузку полиэфирных волокон, не требует сложного аппаратурного оформления, длительного времени обработки, что позволяет избежать многостадийности процесса пропитки.
Состав для огнезащитной обработки полиэфирных волокон, включающий борат метилфосфита, воду и аммиак, отличающийся тем, что содержит дополнительно фенолформальдегидную смолу при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Борат метилфосфита | 20,00-25,00 |
| Вода | 75,00-80,00 |
| Аммиак | 20,00-25,00 |
| Фенолформальдегидная смола СФ-282 | 0,300-0,750 |
