Способ модификации полиамидных волокон

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° (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⁺-Н₂О₂ (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, водостойкости 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 мас.ч.: борат метилфосфита - 20, воду - 80, триэтаноламин - 1,3 и 1%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы при 20°С в течение 1 мин, а термостатирование проводят в течение 30 мин при 100°С.

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.

Повышение водостойкости объясняется введением в пропиточный состав 1%-го 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.

Данный способ позволяет существенно упростить модификацию полиамидных волокон. Так для достижения положительного эффекта не требуется использования многокомпонентных и высококонцентрированных огнезащитных составов. Использование 20%-го 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, т.к. меняется кислотность среды.

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

При уменьшении времени модификации полиамидных волокон менее 1 минуты пропиточным составом значительно снижается огнезащитный эффект. Увеличение времени модификации более 1 минуты 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 составом, содержащим 20%-ный водный раствор бората метилфосфита, триэтаноламин и 1%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы. Обработку проводят в течение 1 минуты при комнатной температуре и сушат до постоянной массы. Затем волокна 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 нейтрализованного триэтаноламином до ph 7 и содержащий 0,20 мас.ч. 1%-го водного раствора карбоксиметилцеллюлозы с последующей сушкой при комнатной температуре до постоянной массы, затем проводят термостатирование волокон в течение 30 минут при 100°С.

Примеры 2-3 осуществляются по примеру 1, изменяя содержание 1%-го водного раствора карбоксиметилцеллюлозы.

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

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 содержания 1%-го 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° 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.

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

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 - 20, воду - 80, триэтаноламин - 1,3 и 1%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы - 0,20-0,65, при 20°С в течение 1 мин, а термостатирование проводят в течение 30 мин при 100°С.