Многослойный защитный полимерно-текстильный материал на основе бутадиен-стирольного термоэластопласта
Владельцы патента RU 2636500:
Акционерное общество "Казанский химический научно-исследовательский институт" (RU)
Изобретение относится к химии и полимерным композиционным защитным материалам, которые используются для изготовления защитной одежды. Материал содержит ткань-основу, пропитанную полимерной смесью, включающей трехокись сурьмы, хлорпарафин ХП-470, пигмент и смесь растворителей нефраса и этилацетата. При этом в качестве ткани-основы он содержит полиэфирную, или хлопкополиэфирную, или полиамидную, или вискозно-полиамидную основу полотняного переплетения. Кроме того, материал дополнительно содержит антистатическую добавку - пигмент Минатек 51 СМ, а полимерная композиция дополнительно содержит бутадиен-стирольный термоэластопласт разветвленный ДСТ Р 30-814 и ДСТ Р 30-00, поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ-С-70У, пигмент органический лак рубиновый СК марки Б и смесь органических растворителей нефраса и этилацетата. Технический результат заключается в получении многослойного материала на основе бутадиен-стирольного термоэластопласта с высоким уровнем защитных свойств, а также в упрощении и удешевлении технологического процесса его изготовления. 1 табл., 5 пр.
Изобретение относится к химии и полимерным композиционным материалам, в частности к производству композиционных защитных материалов, которые используются для изготовления защитной одежды, обеспечивающей защиту от газообразных концентрированных химических опасных веществ (аммиак, хлор, сероводород), агрессивных сред, нефтепродуктов, высоких и низких температур, открытого пламени, наряду с высоким уровнем физико-механических показателей, морозостойкости и низким водопоглощением.
Известен многослойный полимерный изоляционный материал (Пат. на полезную модель RU 15688, МПК В32В 25/10, E04D 5/10 (2000.01), опубл. 10.11.2000 Бюл. №31), включающий основу из ткани или нетканного материала, на одной из сторон которой нанесен слой, выполненный из эластомерной или термопластичной композиции, а на другой - слой, выполненный из битумно-полимерной композиции, включающий битум и дивинилстирольный термоэластопласт ДСТ-30. Изоляционный материал изготавливают на стандартном оборудовании получения шпрединговых материалов. Многослойный материал характеризуется морозостойкостью и высоким уровнем физико-механических показателей, низким водопоглощением, однако не обеспечивает защиту от высоких температур, открытого пламени, аварийных химических опасных веществ и агрессивных сред и предназначен только для устройства и ремонта кровельных покрытий жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений, а также гидроизоляции указанных зданий и сооружений. Ввиду отсутствия химзащитных свойств данный материал не может быть использован для изготовления защитной одежды.
Известен многослойный материал костюма Ansell Треллкем Сплеш 600
([Электронный ресурс»] - режим доступа https://shop.vostok.ru/catalog) химической защиты многократного применения, отвечающий требованиям ТР/ТС019/2011. Материал содержит полиамидную ткань-основу с двухсторонним покрытием на основе поливинилхлорида. Материал обеспечивает защиту при контакте с сильно загрязняющими или умеренно опасными едкими химическими веществами, нефтепродуктами. Известный материал обладает антистатическими свойствами. Изделие из данного материала может быть изготовлено методом сварки токами высокой частоты.
К недостаткам данного материала костюма следует отнести отсутствие стойкости к аварийным химическим опасным веществам в жидкой и газообразной фазе, а также отсутствие огнестойкости.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является композиционный многослойный материал для изготовления защитной одежды (Пат. RU 2521043, МПК С08/L 27/00 (2006.01)), опубл. 27.06.2014, Бюл. №18), содержащий ткань-основу, пропитанную полимерной композицией. Полимерная композиция содержит хлорсульфированный полиэтилен, полихлоропрен, каолин, диоксид титана, нанодисперсный наполнитель монтмориллонит, модифицированный четвертичными аммониевыми солями, хлорпарафин-470, трехокись сурьмы, декабромдифенилоксид, оксид магния, оксид цинка, тиурам Д, каптакс, канифоль. В качестве ткани-основы выбрана полиэфирная или хлопкополиэфирная, или вискозно-полиамидная ткань. В качестве органического растворителя выбрана смесь растворителей бензина и этилацетата в соотношении 1:1 по массе. Материал обладает повышенной прочностью при одновременной защите от воздействия токсичных и агрессивных химических веществ и открытого пламени.
К недостаткам технического решения, выбранного за прототип, можно отнести следующее:
- энергозатратный технологический процесс изготовления композиционного многослойного материала, который включает стадию сушки с использованием пара в паровых плитах клеепромазочной машины после нанесения раствора резиновой смеси на ткань-основу и последующую термообработку при температуре от 70 до 80°С в течение 6 часов;
- сложный состав полимерной композиции за счет использования большого количества ингредиентов и, как следствие, высокую стоимость материала.
Техническим результатом, на решение которого направлено изобретение, является получение многослойного защитного полимерно-текстильного материала на основе бутадиен-стирольного термоэластопласта, упрощение и удешевление технологического процесса его изготовления.
Предложенный многослойный защитный полимерно-текстильный материал отличается от известного тем, что в качестве ткани-основы дополнительно содержит полиамидную ткань полотняного переплетения в соотношении ткани-основы и полимерной композицией (1:1,5) - (1:3), а полимерная композиция дополнительно содержит бутадиен-стирольный термоэластопласт разветвленный ДСТ Р 30-814/ ДСТ Р 30-00, поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ-С-70У, пигмент органический лак рубиновый СК марки Б, пигмент Минатек 51СМ и смесь органических растворителей нефраса и этилацетата в соотношении 2:1 при следующем содержании компонентов, мас. ч.:
| Бутадиен-стирольный термоэластопласт | |
| разветвленный ДСТ Р 30-814/ ДСТ Р 30-00 | 100 |
| Трехокись сурьмы | 15-30 |
| Хлорпарафин ХП-470 | 15-30 |
| Поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ-С-70У | 0-15 |
| Пигмент органический лак рубиновый СК марки Б | 5-10 |
| Пигмент Минатек 51 СМ | 0-10 |
| Смесь органических растворителей | |
| нефраса и этилацетат в соотношении 2:1 | 500 |
Бутадиен-стирольный термоэластопласт разветвленный ДСТ Р 30-814/ ДСТ Р 30-00 ТУ 2294-021-00148889-2014 при обычной температуре обладает свойствами вулканизованных резин, при повышенных температурах обладает текучестью, может перерабатываться на литьевом оборудовании.
Хлорпарафин ХП-470 ТУ 2493-339-05763458-2003 относится к группе жидких хлорпарафинов (содержание хлора по массе составляет менее 50%), является пластификатором, придает водо- и огнестойкость материалу. Использование хлорпарафина ХП-470 в сочетании с трехокисью сурьмы (ТУ48-14-1-88) обеспечивает их синергическое действие в качестве антипиренов.
Поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ-С-70У ГОСТ 14332-78 обладает химической стойкостью к кислотам и щелочам, минеральным маслам, растворителям, в сочетании с хлорпарафином ХП-470 и трехокисью сурьмы повышает устойчивость материала к воздействию открытого пламени.
Пигмент органический лак рубиновый СК марки Б окрашивает материал в красный цвет. При составлении колера могут быть использованы другие пигменты.
Пигмент Минатек 51СМ состоит из пластин слюды с размером частиц от 10 до 60 мкм, покрытых оксидом олова (SnO2), в пространственную решетку которого встроен оксид сурьмы (Sb2O3), придает антистатические свойства материалу.
Нефрас С50/170 или бензин БР-1 ГОСТ 8505-80, нефрас С280/120 ТУ 38.401-67-108-92, плотность при 20°С 690-0,730 г/см3.
Этилацетат ГОСТ 8981-78, плотность при 20°С 0,865-0,885 г/см3.
Ткань-основа - полиэфирная, или хлопкополиэфирная, или полиамидная, или вискозно-полиамидная полотняного переплетения с поверхностной плотностью от 70 до 130 г/м2.
Многослойный защитный полимерно-текстильный материал изготавливают путем нанесения полимерной композиции на основе бутадиен-стирольного термоэластопласта на одну из сторон ткани-основы либо на обе стороны методом шпредингования.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1
Многослойный защитный полимерно-текстильный материал изготавливают методом послойного нанесения на полиэфирную ткань марки ПЭ-005 МВД (поверхностная плотность 70 г/м2) раствора полимерной композиции в смеси органических растворителей нефраса и этилацетата в массовом соотношении 2:1.
Смесь компонентов для полимерной композиции следующего состава изготавливают стандартным способом на вальцах Пд 630 315/315 л, мас. ч.:
| Бутадиен-стирольный термоэластопласт | |
| разветвленный ДСТ Р 30-814/ ДСТ Р 30-00 | 100 |
| Трехокись сурьмы | 15 |
| Хлорпарафин ХП-470 | 15 |
| Пигмент органический лак рубиновый СК марки Б | 5 |
Полученную полимерную композицию загружают в клеемешалку, добавляют 500 мас. ч. смеси органических растворителей нефраса и этилацетата в массовом соотношении 2:1 и перемешивают при комнатной температуре до полного растворения полимерной смеси и образования гомогенной массы. Полученный раствор полимерной композиции наносят послойно на полиэфирную ткань марки ПЭ-005 МВД на линии нанесения покрытий SILTEX. После удаления органического растворителя при прохождении материала через сушильную камеру при температуре 60±5°С в течение 5 минут готовый материал наматывают на закаточные бобины.
Поверхностная плотность полученного многослойного защитного полимерно-текстильного материала составляет 280 г/м2, массовое соотношение ткани-основы и полимерной композиции на поверхности материала - 1:3.
Пример 2
Многослойный защитный полимерно-текстильный материал изготавливают путем нанесения раствора полимерной композиции в смеси органических растворителей нефраса и этилацетата в массовом соотношении 2:1 на хлопкополиэфирную ткань арт. 18445 (поверхностная плотность 130 г/м2).
Смесь компонентов для полимерной композиции следующего состава изготавливают стандартным способом на вальцах Пд 630 315/315 л, мас. ч.:
| Бутадиен-стирольный термоэластопласт | |
| разветвленный ДСТ Р 30-814/ ДСТ Р 30-00 | 100 |
| Трехокись сурьмы | 30 |
| Хлорпарафин ХП-470 | 30 |
| Поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ-С-70У | 15 |
| Пигмент органический лак рубиновый СК марки Б | 10 |
Поливинилхлорид суспензионный вводят после предварительного набухания в хлорпарафине ХП-470 при нагревании.
Поверхностная плотность полученного многослойного защитного полимерно-текстильного материала составляет 328 г/м2, массовое соотношение ткани-основы и полимерной композиции на поверхности материала - 1:1,5.
Пример 3
По способу, указанному в примере 2, изготавливают многослойный защитный полимерно-текстильный материал путем нанесения на полиамидную ткань арт. 56437 (поверхностная плотность 90 г/м2) полимерной композиции при следующем содержании компонентов, мас. ч.:
| Бутадиен-стирольный термоэластопласт | |
| разветвленный ДСТ Р 30-814/ ДСТ Р 30-00 | 100 |
| Трехокись сурьмы | 20 |
| Хлорпарафин ХП-470 | 20 |
| Поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ-С-70У | 10 |
| Пигмент органический лак рубиновый СК марки Б | 8 |
Поверхностная плотность полученного многослойного защитного полимерно-текстильного материала составляет 300 г/м2, массовое соотношение ткани-основы и полимерной композиции на поверхности материала - 1:2,3.
Пример 4
По способу, указанному в примере 2, изготавливают многослойный защитный полимерно-текстильный материал путем нанесения на вискозно-полиамидную ткань арт.С 890 (поверхностная плотность 75 г/м2) полимерной композиции при следующем содержании компонентов, мас. ч.:
| Бутадиен-стирольный термоэластопласт | |
| разветвленный ДСТ Р 30-814/ ДСТ Р 30-00 | 100 |
| Трехокись сурьмы | 20 |
| Хлорпарафин ХП-470 | 20 |
| Поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ-С-70У | 10 |
| Пигмент органический лак рубиновый СК марки Б | 8 |
Поверхностная плотность полученного многослойного защитного полимерно-текстильного материала составляет 279 г/м2, массовое соотношение ткани-основы и полимерной композиции на поверхности материала - 1:2,7.
Пример 5
По способу, указанному в примере 2, изготавливают многослойный защитный полимерно-текстильный материал путем нанесения на вискозно-полиамидную ткань арт.С 890 (поверхностная плотность 75 г/м2) полимерной композиции при следующем содержании компонентов, мас. ч.:
| Бутадиен-стирольный термоэластопласт | |
| разветвленный ДСТ Р 30-814/ ДСТ Р 30-00 | 100 |
| Трехокись сурьмы | 20 |
| Хлорпарафин ХП-470 | 20 |
| Поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ-С-70У | 10 |
| Пигмент органический лак рубиновый СК марки Б | 8 |
На лицевую сторону полученного композиционного материала с поверхностной плотностью 240 г/м2 наносят дополнительно 2 слоя раствора полимерной композиции в органическом растворителе, содержащего 10 мас. ч. пигмента Минатек 51СМ, предварительно диспергированного в смеси бензина и этилацетата в соотношщении 2:1, и пропускают материал через сушильную камеру.
Поверхностная плотность полученного многослойного защитного полимерно-текстильного материала составляет 300 г/м2, массовое соотношение ткани-основы и полимерной композиции на поверхности материала - 1:3.
Заявленные пределы дозировок хлорпарафина ХП-470 и трехокиси сурьмы обусловлены тем, что при увеличении содержания компонентов в полимерной композиции наблюдается «выпотевание» хлорпарафина ХП-470 на поверхности многослойного защитного полимерно-текстильного материала, уменьшение содержания этих компонентов в полимерной композиции снижает огнестойкость материала и повышает его жесткость.
Многослойный защитный полимерно-текстильный материал обеспечивает защиту от газообразных химических опасных веществ - аммиака, хлора, сероводорода, агрессивных сред - серной кислоты и едкого натра, устойчив в воздействию высоких и низких температур, открытого пламени, характеризуется низким водопоглощением и набуханием в нефтепродуктах. Введение в полимерную композицию пигмента Минатек 51 СМ снижает удельное поверхностное электрическое сопротивление ρs (УПЭС) многослойного защитного полимерно-текстильного материала до уровня 1,2⋅109 Ом⋅см.
Результаты испытаний образцов многослойного защитного полимерно-текстильного материала, полученных в примерах 1-5, представлены в таблице 1. Испытания образцов многослойного защитного полимерно-текстильного материала проведены с использованием проверенных методик и стандартов.
Заявляемый многослойный защитный полимерно-текстильный материал характеризуется высоким уровнем защитных свойств при воздействии газообразных высококонцентрированных химических опасных веществ - аммиака, хлора, сероводорода, концентрированных кислот и щелочей, устойчивостью к открытому пламени, высоким и низким температурам, повышенной прочностью, морозостойкостью, водонепроницаемостью и водоупорностью, низким значением удельного поверхностного электрического сопротивления при введении в полимерную композицию антистатической добавки пигмента Минатек 51СМ. Многослойный защитный полимерно-текстильный материал незначительно набухает после длительного (более 24 ч) воздействия нефтяной жидкости СЖР-3.
При изготовлении защитной одежды из многослойного защитного полимерно-текстильного материала используют метод проклея стачных швов проклеечной лентой или сварку деталей одежды токами высокой частоты.
Многослойный защитный полимерно-текстильный материал для изготовления защитной одежды, содержащий ткань-основу, пропитанную полимерной смесью, включающей трехокись сурьмы, хлорпарафин ХП-470, пигмент и смесь растворителей нефраса и этилацетата, отличающийся тем, что в качестве ткани-основы он содержит полиэфирную, или хлопкополиэфирную, или полиамидную, или вискозно-полиамидную основу полотняного переплетения, в качестве антистатической добавки он содержит пигмент Минатек 51 СМ, а полимерная композиция дополнительно содержит бутадиен-стирольный термоэластопласт разветвленный ДСТ Р 30-814 и ДСТ Р 30-00, поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ-С-70У, пигмент органический лак рубиновый СК марки Б и смесь органических растворителей нефраса и этилацетата в соотношении 2:1 при следующем содержании компонентов, мас.ч.:
| бутадиен-стирольный термоэластопласт | |
| разветвленный ДСТ Р 30-814 и ДСТ Р 30-00 | 100 |
| трехокись сурьмы | 15-30 |
| хлорпарафин ХП-470 | 15-30 |
| поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ-С-70У | 15 |
| пигмент органический лак рубиновый СК марки Б | 10 |
| смесь органических растворителей | |
| нефраса и этилацетат в соотношении 2:1 | 500. |
