Результат интеллектуальной деятельности: Огнезащитный текстильный материал

Изобретение относится к легкой промышленности, а именно к получению огнестойкого текстильного материала, и может быть использовано для изготовления фильтрующих средств индивидуальной защиты.

В настоящее время огнезащитная обработка тканевых материалов используется при строительстве, на объектах с массовым пребыванием людей, а также при чрезвычайных ситуациях. Поэтому вопрос о необходимости противопожарной обработки, а именно придании материалам огнезащитных и пламегасящих свойств, достаточно важен и актуален.

Основными функциями тканевого материала после осуществления противопожарной обработки, являются:

1) предотвращение возгорания тканевых материалов при воздействии низкокалорийных источников огня - спичек, сигарет;

2) максимальное ограничение скорости и объема распространения пламени в случае пожара;

3) максимальное уменьшение количества образующихся при пожаре дыма и токсичных веществ.

Одной из основных причин возникновения пожара и получения ожоговых поражений человеком при воздействии открытого пламени и теплового потока высокой интенсивности является использование горючих материалов в одежде, интерьере и отделке помещений. В настоящее время на рынке представлен целый ряд составов, которые используются для противопожарной обработки тканей: Антал ТМ; Аттик; Файрекс-200, - 300, - 400; Биопирен МИГ-09 по ТУ 2499-039-24505934-2009, Нофлан Т-2 по ТУ 2433-302-05763458-03; Пирофакс N-метилол-3-(диметилфосфинил) пропионамид по ТУ 6-14-19-4-19-81; Пироватекс ПВТ N-метилол-(O,O-диметилфосфопропионамид); мочевина; термореактивная смола Метазин-пента- и гекса-N-оксиметильные производные меламина; продукт АБ - трис(2,3-дибромпропил)фосфат; Стабитерм 217 по ТУ 2316-007-84300285-2008; Лакрон-лак по ТУ 2311-004-55076036-2007; СГК-2; Файэфлекс-ТМ Крилак; Старый Вяз. Однако, огнестойкость материала одежды при пропитке приведенными составами при воздействии открытого пламени недостаточна.

Известно использование фторполимеров, например, Ф-4 и Ф-32Л, в качестве ингредиентов для тушения пожаров, а также для придания посуде антипригарных свойств. Фторполимеры при пожаротушении образуют пленки, не плавящиеся ниже 200°С, и характеризуются высокими тепло- и электроизоляционными свойствами [патент РФ RU2005517, «Состав для тушения пожара», 1992 г.; патент РФ RU 1819642, «Способ получения огнетушащих составов», - 1991 г.].

Общепринято, что основными способами придания негорючести текстильным материалам являются:

- обработка тканей растворами антипиренов на стадии финишной отделки полотна;

- нанесение негорючих (огнестойких) покрытий на поверхность материала.

В патентах [патент РФ на изобретение RU 2101407, «Огнезащищенный текстильный материал», 1998 г.; патент РФ на изобретение RU 2137607, «Огнестойкий текстильный материал», - 1999 г.] раскрыты способы придания негорючести хлопчатобумажным или хлопколавсановым полотнам: предлагается осуществлять за счет нанесения на их поверхность дискретного поливинилхлоридного покрытия с антипиренами. Однако, огнестойкость таких материалов при воздействии открытого пламени недостаточна и составляет не более 12 с, что может быть объяснено конвективным характером воздействия теплового потока и, как следствие, низкой эффективностью экранирования текстильной основы продуктами разложения дискретного полимерного покрытия.

В патенте [патент США US 4032517, «Фосфоросодержащие сополиамиды и их волокна», 1977 г.] для придания негорючести хлопчатобумажным и хлопколавсановым тканям использован принцип объемной пропитки материала огнезащитным составом из хлорвинилового парафина, сополимера этилена и винилацетата, трехокиси сурьмы, карбоната кальция, окиси цинка и каолина. Однако введение в огнезащитный состав трехокиси сурьмы ограничивает его использование по гигиеническим показателям. Огнестойкость материалов, получаемых с использованием таких композиций, недостаточна. К тому же эти композиции предназначены для хлопчатобумажных и хлопколавсановых тканей и получаемые с их использованием материалы имеют недостаточно высокие физико-механические показатели.

Наиболее высокими огнестойкими свойствами обладают материалы на основе неорганических волокон. В патенте [патент ЕПВ ЕР 0240248, «Огнезащитные материалы», 1987 г.] предлагается гибкий листовой материал, применяемый в аэрокосмической технике, содержащий керамические волокна из алюмоборосиликата и силиконовую резину на основе полиметилвинилсиликона. Недостатком этого материала является относительно высокая поверхностная плотность и низкая теплоотражающая способность.

В патенте [патент РФ на изобретение RU 2127537, «Материал для тепло- и огнезащитной одежды и способ получения алюминий содержащего наполнителя для него», 1998 г.] приведен материал для тепло- и огнезащитной одежды, содержащий три слоя: волокнистый, герметизирующий и металлосодержащий, причем два последних слоя на основе фторкаучука. Металлосодержащий слой толщиной 10-150 мкм содержит алюминийсодержащий наполнитель. Способ получения материала является достаточно сложным и высокотрудоемким, и для пропитки нетканого материала неприемлем. В патенте [патент РФ RU 2203993 на изобретение, «Огнестойкий текстильный материал», - 2003 г.] раскрыто придание негорючести полиамидным тканям, обладающим высокой стойкостью к истиранию. Предлагается осуществлять за счет нанесения на ее поверхность тонкого пленочного покрытия на основе силоксанового каучука СКТН, придающего материалу не только огнезащитные, но водоупорные свойства. Кроме того, в композицию могут быть введены различные целевые добавки и пигменты. Недостатком этой композиции является ее невысокая стабильность, так как она вулканизуется при комнатной температуре. Стабильность латексного раствора, в зависимости от температуры в помещении, составляет 20-40 мин. Кроме того, покрытие материала, получаемое с использованием этой композиции, обладает низкой устойчивостью к истиранию.

Наиболее близким техническим решением является огнестойкий текстильный материал [патент РФ на изобретение №2294414, опубликован 27.02.2007], содержащий тканевую основу (капроновые, полиэфирные и хлопковые волокна) с нанесенным на нее огнезащитным отвержденным покрытием на основе низкомолекулярного силоксанового каучука (прототип).

Однако существенного снижения огнестойкости текстильного материала не наблюдалось.

Технической проблемой является разработка состава для пропитки нетканого материала, снижающего его горючесть.

Технический результат заключается в повышении огнезащитных свойств нетканого материала, например одежды, за счет последовательной пропитки его кремний- и фторсодержащими соединениями.

Поставленная задача решается тем, что нетканый материал на основе полиакрилонитрила (ПАН) и поливинилиденфторида (ПВДФ) пропитывается антипиреновым составом, в качестве которого используется фторопластовая дисперсия Ф-4Д и аминосилан АГМ-9 (3-аминопропил-триэтоксисилан).

Пример. В качестве объекта исследования для решения поставленной задачи использовались нетканый материал на основе ПАН (6%) и ПВДФ (12%) и негорючие материалы: аминосилан АГМ-9 по ТУ 6-02-724-77 и фторопластовая дисперсия Ф-4Д по ТУ 6-05-1246-81.

Изготовление нетканого материала осуществляли электроформованием из растворов при следующем соотношении компонентов, масс. %: 7-9 ПАН и 9-11 ПВДФ, остальное - N,N-диметилацетамид и N,N-диметилформамид, при их соотношении 1:1. Основные параметры электроформования: напряжение на капилляре U=70-75 кВ, ток I=0,04-0,05 мА, межэлектродное расстояние h=160…180 мм.

Нанесение пропитки осуществляли последовательным распылением водной дисперсии Ф-4Д и спиртового (этанол) раствора АГМ-9 на полоски нетканого материала. Сушку образцов проводили при температуре 50-60°С. Величину привеса компонентов пропитки рассчитывали по разности масс исходного образца материала и массы образца после высушивания. Оценку негорючести материалов проводили с ограничением времени воздействия пламени горелки, равном 12 с [ГОСТ 11209-85. Ткани хлопчатобумажные и смешанные защитные для спецодежды. Технические условия; ГОСТ 15898-70. Ткани льняные и полульняные. Метод определения огнестойкости]. Основные результаты исследования сведены в таблице 1.

Анализ экспериментальных результатов показывает, что пропитка нетканых материалов аминосиланом АГМ-9 и фторопластовой дисперсией Ф-4Д является эффективным способом повышения негорючести материалов. Высота выгорания образца при использовании аминосилана АГМ-9 снизилась в 1,3-1,7 раза, при применении дисперсии Ф-4Д в 1,4…1,8 раз. Более высокие показатели негорючести нетканого материала наблюдаются при последовательной пропитке фторопластовой дисперсией Ф-4Д и аминосиланом АГМ-9.