состав для огнезащитной обработки полиамидных волокон

Классы МПК:D06M13/282 соединениями, содержащими фосфор
D06M13/41 образованными из ненасыщенных карбоновых кислот, например акриламидом
D06M11/59 аммиаком; комплексными соединениями органических аминов с неорганическими соединениями
D06M11/57 сульфатами или тиосульфатами элементов третьей группы периодической системы, например квасцами
C09K21/12 содержащие фосфор
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2009-12-21
публикация патента:

Изобретение относится к технологии волокнистых материалов, в частности к составам огнезащитной обработки полиамидных волокон, и может быть использовано в самолето-, автомобилестроении, резиновой промышленности и для других специальных целей. Состав включает в мас.ч.: 15 бората метилфосфита, 85 воды, 0,25 триэтаноламина и 0,38-1,50 сульфата меди. Изобретение обеспечивает повышение огнестойкости, прочности, стойкости к термоокислительной деструкции и придание полиамидному волокну повышенной прочности связи с резиной на основе изопренового каучука. 2 табл.

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
Триэтаноламин0,25
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.
12 34
Борат метилфосфита 15,00 15,0015,00 15,00
Вода85,00 85,0085,00 85,00
Триэтаноламин0,25 0,25 0,250,25
Сульфат меди 0,380,75 1,131,50

Таблица 2
Свойства Исх. волокно Показатели для композиций
12 34
Разрывная нагрузка, кгс 26,6 28,628,5 32,534,7
Удлинение, мм 29,3 35,334,7 36,035,7
Огнестойкость горит затухаетзатухает затухает затухает
Коксовый остаток (500°C 30 мин.) 06,2 7,77,6 6,2
Адгезия к резине, кгс4,2 4,3 4,54,4 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.

Класс D06M13/282 соединениями, содержащими фосфор

способ обработки синтетических нитей для текстильной переработки -  патент 2499855 (27.11.2013)
состав для огнезащитной обработки полиэфирных волокон -  патент 2481428 (10.05.2013)
состав для огнезащитной обработки полиэфирных волокон -  патент 2435890 (10.12.2011)
состав для огнезащитной обработки синтетических волокон -  патент 2418899 (20.05.2011)
состав для огнезащитной обработки синтетических волокон -  патент 2418897 (20.05.2011)
способ модификации синтетических волокон -  патент 2330136 (27.07.2008)
состав для огнезащитной обработки синтетических волокон -  патент 2330135 (27.07.2008)
чулки или колготки с косметическим и омолаживающим действием, пропитанные натуральными веществами медленного высвобождения, и способ их производства -  патент 2298055 (27.04.2007)

Класс D06M13/41 образованными из ненасыщенных карбоновых кислот, например акриламидом

Класс D06M11/59 аммиаком; комплексными соединениями органических аминов с неорганическими соединениями

Класс D06M11/57 сульфатами или тиосульфатами элементов третьей группы периодической системы, например квасцами

Класс C09K21/12 содержащие фосфор

Наверх