Способ модификации полиэфирных волокон
Владельцы патента RU 2487205:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) (RU)
Настоящее изобретение относится к способу модификации полиэфирных волокон, используемых в самолето- и автомобилестроении, для изготовления изделий технического текстиля и для других специальных целей. Способ заключается в модификации полиэфирных волокон путем обработки при комнатной температуре композицией, включающей 20,00-25,00 мас.ч бората метилфосфита, 75,00-80,00 мас.ч. воды, 20,00-25,00 мас.ч. аммиака и 0,30-0,75 мас.ч. фенолформальдегидной смолы СФ-282. Обработку проводят в течение 1 минуты при 20°C с последующим термостатированием при 150°C в течение 30 минут. Изобретение обеспечивает повышение огнестойкости, физико-механических показателей и термостойкости полиэфирных волокон, а также позволяет существенно упростить способ их модификации. 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 способ огнезащитной отделки текстильных материалов из целлюлозных волокон, заключающийся в их пропитке составом, включающим продукт взаимодействия нитрилотриметилфосфоновой кислоты с азотсодержащим веществом и воду, при температуре 30-70°C в течение 3-10 с и отжимают до влажного привеса 80-90%. Далее материал подвергают сушке при 90-220° (пат. 2184184 Россия, D06M 13/432; опубл. 27.06.01).
Однако данный способ требует сушки пропитанного корда при высокой температуре и предназначен только для материалов из хлопчатобумажных, льняных и вискозных волокон.
Известен способ огнестойкой обработки текстильных материалов, заключающийся в пропитке образцов капроновой ткани и хлопчатобумажного трикотажного полотна составом, содержащим производное хлорэндиковой кислоты и органический растворитель, в плюсовке при 20°C в течение 5 минут, с последующей сушкой на воздухе (Авторское свидетельство 953045 СССР, D06M 13/20; опубл. 23.08.82).
Однако в данном способе используется многокомпонентный модифицирующий состав в совокупности с вредным для окружающей среды и здоровья человека растворителем.
Также известен способ модификации полиамидных волокон, заключающийся в их пропитке составом, содержащим борат метилфосфит, воду и полиэтиленполиамин, с последующей их сушкой и термостатированием (пат. 2346095 Россия, D06M 13/50; опубл. 10.02.09).
Однако данный способ требует сушки пропитанных волокон и предназначен только для материалов из полиамидных волокон.
Известен способ модификации синтетических волокон, заключающийся в их пропитке составом, содержащим фосфорборсодержащий метакрилат, аммиак и персульфат натрия, с последующей их сушкой (пат. 2330136 Россия, D06M 14/08; опубл. 27.07.08).
Однако данный способ не приводит к увеличению термостойкости модифицированных волокон.
Наиболее близким по технической сущности является способ модификации полиамидных волокон путем их обработки составом, включающим борат метилфосфита, воду, триэтаноламин и водный раствор карбокосиметилцеллюлозы при 20°C в течение 1 мин., с последующей сушкой на воздухе и термостатированием при 100°C 30 мин (пат. №2378427 Россия, D06M 13/447; опубл. 10.01.10).
Однако данный способ получения огнезащитных полиамидных волокон продолжителен по времени.
Задача: разработка способа получения модифицированных полиэфирных волокон, не требующего сложного аппаратурного оформления, не продолжительного по времени и позволяющего получать изделия на их основе с повышенной огнестойкостью, физико-механическими показателями, термостойкостью.
Техническим результатом является упрощение способа получения модифицированных полиэфирных волокон, повышение их огнестойкости, прочности, термостойкости и стойкости к термоокислительной деструкции.
Поставленный технический результат достигается тем, что способ модификации полиэфирных волокон путем обработки при комнатной температуре композицией, включающей фосфорсодержащее соединение борат метилфосфита 20,00-25,00 мас.ч. и воду 75,00-80,00 мас.ч. в течение 1 минуты при 20°C с последующим термостатированием в течение 30 минут, отличающийся тем, что обработку осуществляют композицией, дополнительно содержащей аммиак 20,00-25,00 мас.ч. и фенолформальдегидную смолу СФ-282 0,30-0,75 мас.ч., а термостатирование проводят при 150°C.
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 С08В 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.
Данный способ позволяет существенно упростить модификацию полиэфирных волокон за счет исключения стадии 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 снижается огнестойкость, термостойкость и прочность полиэфирных волокон.
Необходимо отметить, что данный способ модификации не требует высоких температур и сложного аппаратурного оформления.
Обработку проводят следующим образом: исходные образцы полиэфирных волокон обрабатывают составом, содержащим 20%-ный водный раствор бората метилфосфита, аммиак и 15%-ный водный раствор фенолформальдегидной смолы СФ-282. Затем волокна 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 190094-79), 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 увеличению термостойкости полиэфирных волокон с 89% до 96%.
| Таблица 1 | |||
| Компоненты состава | Содержание компонентов, мас.ч. | ||
| I | II | III | |
| Борат метилфосфита | 20,00 | 25,00 | 25,00 |
| Вода | 80,00 | 75,00 | 75,00 |
| Аммиак | 20,00 | 25,00 | 25,00 |
| Фенолформальдегидная смола (СФ-282) | 0,300 | 0,375 | 0,750 |
| Таблица 2 | ||||
| Свойства | Показатели для композиции | |||
| Без пропитки | 1 | 2 | 3 | |
| Разрывная нагрузка, кгс | 18 | 25 | 26 | 26 |
| Удлинение, мм | 18 | 32 | 33 | 33 |
| Огнестойкость | Горит | Затухает | Затухает | Затухает |
| Термостойкость, % | 89 | 92 | 96 | 92 |
| Коксовый остаток, % (400°C) | 0 | 60 | 39 | 50 |
| Привес, % | - | 7 | 9 | 10 |
Технико-экономический эффект, полученный от применения данного способа модификации, заключается в том, что его применение позволяет значительно повысить огнестойкость, стойкость к термоокислительной деструкции, термостойкость, разрывную нагрузку полиэфирных волокон, не требует сложного аппаратурного оформления, длительного времени обработки, исключая стадию сушки, что позволяет избежать многостадийности процесса пропитки.
Способ модификации полиэфирных волокон путем обработки при комнатной температуре композицией, включающей фосфорсодержащее соединение борат метилфосфита 20,00-25,00 мас.ч. и воду 75,00-80,00 мас.ч. в течение 1 мин при 20°C с последующим термостатированием в течение 30 мин, отличающийся тем, что обработку осуществляют композицией, дополнительно содержащей аммиак 20,00-25,00 мас.ч. и фенолформальдегидную смолу СФ-282 0,30-0,75 мас.ч., а термостатирование проводят при 150°C.
