состав для огнезащитной обработки полиамидных волокон

Классы МПК:D06M13/447 фосфонатами или фосфинатами, содержащими атомы азота
D06M13/325 аминами
D06M15/05 целлюлозой или ее производными
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2008-07-21
публикация патента:

Изобретение относится к химической технологии волокнистых материалов, в частности к способам огнезащитной обработки полиамидных волокон, и может быть использовано в самолето-, автомобилестроении, резиновой промышленности и для других специальных целей. Состав для огнезащитной обработки включает, мас.ч.: 20 бората метилфосфита, 1,3 триэтаноламина, 80 воды и 0,20-0,65 1%-ного водного раствора карбоксиметилцеллюлозы. Изобретение обеспечивает повышение огнестойкости, водостойкости, прочности и стойкости к термоокислительной деструкции полиамидных волокон, повышение прочности связи полиамидного корда с резиной на основе хлоропренового каучука. 2 табл.

Изобретение относится к текстильной промышленности, к способам огнезащитной обработки синтетических волокон и может быть использовано в самолето-, автомобилестроении, резиновой промышленности 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 (Пат. 2184184 Россия, D06М 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 953045 СССР, D06М 13/20. Опубл. 23.08.82).

Однако данный состав отличается сложной рецептурой, а в качестве растворителя применяется токсичное вещество.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является состав для огнезащитной отделки химических волокон на основе 5-7%-ного водного раствора фосфорсодержащего мономера (Факрил-М) с использованием окислительно-восстановительной системы Fe2+ 2О2 (Заявка на изобретение 93012912 Россия. Опубл. 20.09.96).

Однако данный состав необходимо прививать на волокна длительное время и при высокой температуре.

Задача: разработка состава для огнезащитной обработки полиамидных волокон, обеспечивающего повышенную огнестойкость и физико-механические показатели волокон.

Техническим результатом является повышение огнестойкости, прочности и стойкости к термоокислительной деструкции полиамидных волокон, водостойкости, повышение прочности связи полиамидного волокна с резиной на основе хлоропренового каучука.

Поставленный технический результат достигается тем, что состав для огнезащитной обработки полиамидных волокон, включающий фосфорсодержащее соединение и воду, причем в качестве фосфорсодержащего соединения он содержит борат метилфосфита и дополнительно - триэтаноламин и 1%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: борат метилфосфита - 20, вода - 80, триэтаноламин - 1,3, 1%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы - 0,20-0,65.

Нами установлено, что причиной повышения огнестойкости и стойкости к термоокислительной деструкции полиамидных волокон является образование тонкой огнезащитной пленки на поверхности волокон, которая ингибирует процесс горения за счет образования вспененного слоя с лучшей теплопроводностью.

Повышение прочности волокна обусловлено локализацией микродефектов на его поверхности пропиточным составом, так как микродефекты являются первопричиной разрушения волокна при воздействии на него внешних напряжений.

Повышение водостойкости объясняется введением в пропиточный состав 1%-ного водного раствора карбоксиметилцеллюлозы, который препятствует вымыванию пропиточного состава с поверхности волокна.

Адгезия полиамидного волокна к резине возрастает, по-видимому, за счет появления новых полярных функциональных групп на поверхности волокна, которые вступают в физическое взаимодействие с хлоропреновым каучуком.

Борат метилфосфита - использовался ранее, для огнезащитной модификации целлюлозных материалов (Патент РФ 2254341 C1, С08В 15/05. Опубл. 20.06.05).

Триэтаноламин (ТУ 6-02-916-79) применяется в качестве абсорбента «кислых» газов, как сырье для получения ПАВ, в фармацевтике и косметике.

Карбоксиметилцеллюлоза (ТУ 6-55-39-90) применяется в синтетических моющих средствах в качестве стабилизатора, как загуститель водных сред.

Применение данного состава позволяет существенно упростить модификацию полиамидных волокон. Так, для достижения положительного эффекта не требуется использования высококонцентрированных огнезащитных составов. Использование 20%-ного водного раствора бората метилфосфита наиболее оптимально. Уменьшение концентрации бората метилфосфита не позволяет достичь эффекта самозатухания, а увеличение концентрации способствует снижению прочности волокон.

При уменьшении или увеличении содержания триэтаноламина в огнезащитном составе ухудшаются огнезащитные и прочностные свойства полиамидных волокон, так как меняется кислотность среды.

При увеличении содержания в пропиточном составе 1%-ного водного раствора карбоксиметилцеллюлозы снижается огнестойкость волокна, а при уменьшении снижается прочность полиамидного волокна и стойкость к вымыванию пропиточного состава с поверхности волокна.

Необходимо отметить, что применение данного состава для огнезащитной обработки полиамидных 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 триэтаноламин. Перемешивание проводят в течение 1-2 минуты при комнатной температуре, затем добавляют 1%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы и перемешивают 5 минут.

Получают пропиточные составы 1-3, рецептура которых приведена в таблице 1.

Составами 1-3 пропитывают в течение 1 минуты полиамидный корд марки 232 КНТС и высушивают при комнатной температуре (20°С) до постоянной массы. Затем термостатируют в течение 30 минут при 100°С.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Образцы полиамидных волокон (длиной 20 см) помещают на 1 минуту в 20%-ный водный раствор бората метилфосфита, предварительно нейтрализованный раствором триэтаноламина до pH 7 и содержащий 0,20 мас.ч. 1%-ного водного раствора карбоксиметилцеллюлозы с последующей сушкой при комнатной температуре, затем проводят термостатирование в течение 30 минут при 100°С.

Примеры 2-3 осуществляют по примеру 1, изменяя содержание 1%-ного водного раствора карбоксиметилцеллюлозы.

Полученные образцы подвергают исследованию на стойкость к горению (ГОСТ 21793-76), прочность при разрывном напряжении (ГОСТ 20403-75), стойкость к термоокислительной деструкции (исследования проводились при температуре 300°С в течение 30 минут), водопоглощение (ГОСТ 4650-65). Прочность связи пропитанного корда с резиной на основе хлоропренового каучука (Ф.Ф.Кошелев и др. Общая технология резины. - М.: Химия, 1978, - с.85) определяли Н-методом (ГОСТ 23785.7-89) на разрывной машине РМИ-60. Полученные результаты приведены в таблице 2.

Из таблицы видно, что с уменьшением 1%-ного водного раствора карбоксиметилцеллюлозы улучшаются физико-механические показатели модифицированных волокон. Так, при обработке полиамидного волокна огнезащитным составом по рецепту 1 разрывная нагрузка увеличивается с 17,5 кгс до 37,6 кгс. Кроме того, модифицированные волокна проявляют большую стойкость к термоокислительной деструкции. Снижение потери массы с 3,6% до 0,117% при 300°С у полиамидного волокна свидетельствует об эффективном действии огнезащитного состава, как катализатора коксообразования при термоокислительной деструкции исследованных волокон. Применение указанного состава способствует увеличению прочности связи полиамидного волокна с резиной с 3,2 кгс до 4,3 кгс при использовании состава по рецепту 1.

Таблица 1
Компонент Содержание компонентов, мас.ч., в композиции
12 3
Борат метилфосфита 20,0 20,020,0
Вода 80,080,0 80,0
Триэтаноламин 1,3 1,31,3
1%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы 0,200,33 0,65

Таблица 2
Вид испытанийБез № образца по примерам
пропитки1 23
Разрывная нагрузка, кгс 17,5 37,621,5 27,6
Удлинение, мм32,0 43,634,0 40,6
Водопоглощение, %17,4 -7,0-12,4 -13,6
Потеря массы, %3,6 0,117 0,1201,145
Огнестойкость Горит Самозату-

хает ч/з 5 с
СамозатухаетНе восплам.
Адгезия к резине на основе ХК (Н-метод), кгс 3,24,3 3,93,5

Технико-экономический эффект, полученный от применения данного состава, заключается в том, что его применение позволяет значительно повысить огнестойкость, водостойкость, прочность и стойкость к термоокислительной деструкции и адгезию к резине полиамидных волокон, не требует сложного аппаратурного оформления, длительного времени обработки, что позволяет избежать многостадийности обработки.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Состав для огнезащитной обработки полиамидных волокон, включающий фосфорсодержащее соединение и воду, отличающийся тем, что в качестве фосфорсодержащего соединения он содержит борат метилфосфита и дополнительно триэтаноламин и 1%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Борат метилфосфита 20
Вода 80
Триэтаноламин1,3
1%-ный Водный раствор карбоксиметилцеллюлозы 0,20-0,65


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2378428

patent-2378428.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс D06M13/447 фосфонатами или фосфинатами, содержащими атомы азота

Класс D06M13/325 аминами

Класс D06M15/05 целлюлозой или ее производными



Наверх