состав для огнезащитной обработки полиамидных волокон

Формула изобретения

Состав для огнезащитной обработки полиамидных волокон, включающий борат метилфосфита и воду, отличающийся тем, что содержит дополнительно триэтаноламин и сульфат меди при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Борат метилфосфита	15,00
Вода	85,00
Триэтаноламин	0,25
Сульфат меди	0,38-1,50

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к текстильной промышленности, к составам 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 предназначено 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.

Так же 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 93012912 Россия; опубл. 20.09.96).

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

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является состав для огнезащитной обработки полиамидных волокон, включающий фосфорсодержащие соединение, воду, и дополнительно используется полиэтиленполиамин (патент 2344215 Россия D06M 13/50; опубл. 20.01.2009).

Однако данный состав не обеспечивает высокой прочности волокон, стойкости к термоокислительной деструкции, кроме того, его приготовление сопровождается сильным разогревом.

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

Техническим результатом является повышение огнестойкости, прочности, стойкости к термоокислительной деструкции и придание полиамидному волокну повышенной прочности связи с резиной на основе изопренового каучука.

Поставленный технический результат достигается тем, что состав для огнезащитной обработки полиамидных волокон, включающий борат метилфосфита и воду, и дополнительно - триэтаноламин и сульфат меди при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: борат метилфосфита - 15,00, вода - 85,00, триэтаноламин - 0,25, сульфат меди - 0,38-1,50.

Нами установлено, что причиной повышения огнестойкости полиамидных волокон является образование тонкой огнезащитной пленки на поверхности волокон, которая ингибирует процесс горения за счет образования вспененного слоя с лучшей теплопроводностью, что ограничивает поступление кислорода к источнику горения.

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

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

Борат метилфосфита использовался ранее, для огнезащитной модификации целлюлозных материалов (патент РФ 2254341 C1 C08В 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.

Сульфат меди (ТУ 2141-024-05774969-2003) применяют как протраву при крашении текстильных материалов, для консервирования дерева, протравливания семян, как пестицид, антисептическое и вяжущее лекарственное средство, пигмент в красках, для выделки кож.

Применение данного состава позволяет существенно упростить модификацию полиамидных волокон. Так, для достижения положительного эффекта не требуется использования высококонцентрированных огнезащитных составов и охлаждение приготовленного состава. Использование 15%-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.

При увеличении или уменьшении содержания в пропиточном составе сульфата меди снижается огнестойкость волокна и понижается прочность полиамидного 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 15%-ный водный раствор бората метилфосфита, приливают при перемешивании триэтаноламин. Перемешивание проводят в течение 1-2 минут при комнатной температуре, затем добавляют сульфат меди и перемешивают 5 минут.

Получают пропиточные составы 1-4, рецептура которых приведена в таблице 1.

Составами 1-4 пропитывают в течение 1 минуты полиамидный корд марки 25 КНТС 1877 текс x1 х2 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 15%-ный водный раствор бората метилфосфита, предварительно нейтрализованный триэтаноламином до ph 7 и содержащий 0,38 мас.ч. сульфат меди с последующей сушкой при комнатной температуре, затем проводят термостатирование в течение 30 минут при 100°С.

Примеры 2-4 осуществляют по примеру 1, изменяя содержание сульфата меди.

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 500°С в течение 30 минут). Прочность связи пропитанного корда с резиной на основе изопренового каучука (Ф.Ф.Кошелев и др. Общая технология резины. - М.: Химия, 1978. - с.57) определяли Н-методом (ГОСТ 23785.7-89) на разрывной машине РМИ-60. Полученные результаты приведены в таблице 2.

Из таблицы видно, что с увеличением содержания сульфата меди улучшаются физико-механические показатели модифицированных волокон. Так, при обработке полиамидного волокна огнезащитным составом по рецепту 4 разрывная нагрузка увеличивается с 26,6 кгс до 34,7 кгс. Кроме того, модифицированные волокна проявляют большую стойкость к термоокислительной деструкции. Наличие коксового остатка 7,7% при 500°C 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, на основе изопренового каучука, с 4,2 кгс до 4,7 кгс при использовании состава по рецепту 4.

Таблица 1
Компоненты состава	Содержание компонентов, мас.ч.
1	2	3	4
Борат метилфосфита	15,00	15,00	15,00	15,00
Вода	85,00	85,00	85,00	85,00
Триэтаноламин	0,25	0,25	0,25	0,25
Сульфат меди	0,38	0,75	1,13	1,50

Таблица 2
Свойства	Исх. волокно	Показатели для композиций
1	2	3	4
Разрывная нагрузка, кгс	26,6	28,6	28,5	32,5	34,7
Удлинение, мм	29,3	35,3	34,7	36,0	35,7
Огнестойкость	горит	затухает	затухает	затухает	затухает
Коксовый остаток (500°C 30 мин.)	0	6,2	7,7	7,6	6,2
Адгезия к резине, кгс	4,2	4,3	4,5	4,4	4,7

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