способ модификации полиамидных волокон

Формула изобретения

Способ модификации полиамидных волокон путем обработки композицией, включающей фосфорсодержащее соединение и воду, с последующей сушкой на воздухе и термостатированием, отличающийся тем, что обработку осуществляют композицией, содержащей, мас.ч.: борат метилфосфита 15-25, воду 85-75 и полиэтиленполиамин 0,9-1,8, при 20°С в течение 1 мин, а термостатирование проводят в течение 30 мин при 100°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к текстильной промышленности, к способам огнезащитной обработки полиамидных волокон и может быть использовано в самолето-, автомобилестроении, резиновой промышленности 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°С в течение 3-10 с и отжимают до влажного привеса 80-90%. Далее материал подвергают сушке при 90-220°C (Пат. 2184184 Россия, D06М 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°С в течение 5 минут, с последующей сушкой на воздухе (Авторское свидетельство 953045 СССР, D06М 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.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения огнезащитных химических волокон путем прививки к целлюлозным или синтетическим волокнам из 5-7%-ных водных растворов фосфорсодержащего мономера (Факрил-М) при температуре 80-90°С в течение 90-120 мин с использованием окислительно-восстановительной системы Fe²⁺-Н₂О ₂ (Заявка на изобретение 93012912, опубл. 20.09.96).

Однако данный способ получения огнезащитных химических волокон продолжителен по времени.

Задача: разработка способа получения модифицированных синтетических волокон, не требующего сложного аппаратурного оформления, не продолжительного по времени и позволяющего получать изделия на их основе с повышенной огнестойкостью и физико-механическими показателями.

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

Поставленный технический результат достигается тем, что способ модификации полиамидных волокон путем обработки композицией, включающей фосфорсодержащее соединение и воду, с последующей сушкой на воздухе и термостатированием, причем обработку осуществляют композицией, содержащей в масс.ч.: борат метилфосфита - 15-25, воду - 85-75 и полиэтиленполиамин - 0,9-1,8, при 20°С в течение 1 мин, а термостатирование проводят в течение 30 мин при 100°С.

Нами установлено, что причиной повышения огнестойкости и стойкости к термоокислительной деструкции полиамидных волокон является образование тонкой огнезащитной пленки на поверхности волокон, которая ингибирует их горение 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.

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 C08В 15/05, опубл. 20.06.05).

Данный способ позволяет существенно упростить модификацию полиамидных волокон. Так, для достижения положительного эффекта не требуется использования многокомпонентных и высококонцентрированных огнезащитных составов. Использование 15-25%-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 полиэтиленполиамина в огнезащитном составе ухудшаются огнезащитные и прочностные свойства полиамидных волокон.

При уменьшении времени модификации полиамидных волокон менее 1 мин значительно снижается огнезащитный эффект. Увеличение времени модификации более 1 мин не целесообразно, т.к. степень огнезащиты не изменяется.

Необходимо отметить, что данный способ модификации не требует сложного аппаратурного оформления.

Обработку проводят следующим образом: исходные образцы полиамидных волокон обрабатывают продуктом взаимодействия 15-25%-ным водного раствора бората метилфосфита с полиэтиленполиамином. Обработку проводят в течение 1 мин при комнатной температуре и сушат до постоянной массы. Затем волокна термостатируют в течение 30 мин при 100°С.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами (см. табл.1).

Пример 1. Образцы полиамидных волокон (длиной 20 см) помещают на 1 мин в 15%-ный водный раствор бората метилфосфита, предварительно нейтрализованного полиэтиленполиамином, с последующей сушкой при комнатной температуре до постоянной массы, затем проводят термостатирование волокон в течение 30 мин при 100°С.

Примеры 2-3 осуществляются по примеру 1, изменяя концентрацию бората метилфосфита и содержание полиэтиленполиамина.

Полученные образцы подвергают исследованию на стойкость к горению (ГОСТ 21793-76), прочности при разрывном напряжении (ГОСТ 20403-75), стойкости к термоокислительной деструкции (исследования проводились при температурах 300-500°С в течение 30 мин). 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 2 видно, что с увеличением концентрации бората метилфосфита и содержания полиэтиленполиамина улучшаются физико-механические показатели модифицированных волокон. Так, при обработке полиамидного волокна огнезащитным составом по рецепту 3 разрывная нагрузка увеличивается с 32,2 кгс до 36,1 кгс. Кроме того, модифицированные волокна проявляют большую стойкость к термоокислительной деструкции и обладают повышенной прочностью связи с резиной.

Наличие коксового остатка 13,5% при 300°С и 7,1% при 500°С у полиамидного волокна свидетельствует об эффективном действии огнезащитного состава, как катализатора коксообразования при термоокислительной деструкции исследованных волокон.

Таблица 1
Компонент			Содержание компонентов, мас.ч., в композиции
			1		2		3
Борат метилфосфита			15,0		20,0		25,0
Вода			85,0		80,0		75,0
Полиэтиленполиамин			0,9		1,3		1,8
Таблица 2
№ образца по примерам	Разрывная нагрузка, кгс	Удлинение, мм		Адгезия к резине на основе ХК (Н-метод), кгс		Огнестойкость	Коксовый остаток, %
							300°С	500°С
Без пропитки	32,2	48		6,8		горит	-	-
1	34,1	47		8,8		не воспламен.	7,0	5,0
2	34,3	49		8,0		не воспламен.	12,8	6,5
3	36,1	52		7,8		не воспламен.	13,5	7,1

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