RU2689600C1

RU2689600C1 - Fire-retardant textile material

Info

Publication number: RU2689600C1
Application number: RU2018110836A
Authority: RU
Inventors: Леонид Юрьевич Коссович; Юрий Евгеньевич Сальковский; Константин Васильевич Запсис; Павел Анатольевич Музалев; Александр Николаевич Николайчук; Алексей Александрович Савонин; Анна Андреевна Цепцура; Семен Викторович Махов; Сергей Яковлевич Пичхидзе
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Priority date: 2018-03-27
Filing date: 2018-03-27
Publication date: 2019-05-28

Abstract

FIELD: consumer goods industry.SUBSTANCE: invention relates to light industry, in particular, to production of fire-resistant textile material, and can be used for manufacture of clothes and filtering means of individual protection. Fire-retardant textile material contains non-woven material on the basis of polyacrylonitrile and polyvinylidene fluoride with applied on it fire-proof coating successively applied on base of fluoroplastic dispersion layers and alcohol solution of 3-aminopropyl-triethoxysilane with further drying.EFFECT: due to successive impregnation with silicon- and fluorine-containing compounds coating improves fire-proof properties of non-woven material.1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к легкой промышленности, а именно к получению огнестойкого текстильного материала, и может быть использовано для изготовления фильтрующих средств индивидуальной защиты.The invention relates to light industry, namely, to obtain a fire-resistant textile material, and can be used for the manufacture of filter personal protective equipment.

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.Currently, flame retardant processing of fabric materials is used in construction, on objects with a massive stay of people, as well as in emergency situations. Therefore, the question of the need for fire-fighting treatment, namely, imparting flame retardant and flame-retardant properties to materials, is quite important and relevant.

Основными функциями тканевого материала после осуществления противопожарной обработки, являются:The main functions of the fabric material after the implementation of fire treatment are:

1) предотвращение возгорания тканевых материалов при воздействии низкокалорийных источников огня - спичек, сигарет;1) to prevent the ignition of fabric materials when exposed to low-calorie sources of fire - matches, cigarettes;

2) максимальное ограничение скорости и объема распространения пламени в случае пожара;2) maximum limitation of speed and volume of flame spread in case of fire;

3) максимальное уменьшение количества образующихся при пожаре дыма и токсичных веществ.3) maximum reduction in the amount of smoke and toxic substances generated during a fire.

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.One of the main causes of fire and burn burns in humans when exposed to open flame and high intensity heat flux is the use of combustible materials in clothing, interior and interior decoration. Currently on the market there are a number of compositions that are used for fire treatment of fabrics: Antal TM; Attic; Firex-200, - 300, - 400; Biopyrene MIG-09 according to TU 2499-039-24505934-2009, Noflan T-2 according to TU 2433-302-05763458-03; N-methylol-3- (dimethylphosphinyl) propionamide pyrofax according to TU 6-14-19-4-19-81; Pyruvatex PVT N-methylol- (O, O-dimethylphosphopropionamide); urea; thermosetting resin Metazin-penta- and hexa-N-hydroxymethyl melamine derivatives; product AB - Tris (2,3-dibromopropyl) phosphate; Stabiterm 217 on TU 2316-007-84300285-2008; Lacron varnish according to TU 2311-004-55076036-2007; SGK-2; Fayeflex-TM Krylak; Old Elm. However, the fire resistance of the material of clothing when impregnated with the above compositions when exposed to an open flame is insufficient.

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.].It is known to use fluoropolymers, for example, F-4 and F-32L, as ingredients to extinguish fires, as well as to impart non-stick properties to dishes. During extinguishing, fluoropolymers form films that do not melt below 200 ° C and are characterized by high thermal and electrical insulating properties [RF patent RU2005517, "Composition for extinguishing a fire", 1992; RF patent RU 1819642, "Method for obtaining fire extinguishing compositions", - 1991].

Общепринято, что основными способами придания негорючести текстильным материалам являются:It is generally accepted that the main methods for imparting incombustibility to textile materials are:

- обработка тканей растворами антипиренов на стадии финишной отделки полотна;- treatment of fabrics with flame retardant solutions at the stage of finishing the canvas;

- нанесение негорючих (огнестойких) покрытий на поверхность материала.- application of non-flammable (fire-resistant) coatings on the surface of the material.

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.In patents [the patent of the Russian Federation for the invention RU 2101407, “Fire-proof textile material”, 1998; RF patent for invention RU 2137607, “Flame-resistant textile material”, - 1999] discloses methods for imparting non-combustibility to cotton or cotton-cotton panels: it is proposed to carry out by applying a discrete polyvinyl chloride coating with flame retardants on their surface. However, the fire resistance of such materials when exposed to an open flame is insufficient and amounts to no more than 12 s, which can be explained by the convective nature of the heat flux effect and, as a consequence, by the low screening efficiency of the textile base by decomposition products of a discrete polymer coating.

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.In the patent [US patent US 4032517, "Phosphorus copolyamides and their fibers", 1977] to impart incombustibility to cotton and cotton-cotton fabrics, the principle of bulk impregnation of the material with flame retardant composition from chlorovinyl paraffin, a copolymer of ethylene and vinylacetate, a trioxide of a mixture of ethylene and vinylacetate, a trioxide composition of ethylene and vinilatate, a trioxide of maturity of maturity mousses, and ayoumur is used. zinc and kaolin. However, the introduction of flame retardant antimony trioxide limits its use for hygienic indicators. The fire resistance of the materials obtained using such compositions is insufficient. In addition, these compositions are intended for cotton and cotton lavsan fabrics and the materials obtained with their use have insufficiently high physicomechanical indicators.

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.Materials based on inorganic fibers have the highest flame-retardant properties. In the patent [EPO patent EP 0240248, "Fire retardant materials", 1987], a flexible sheet material used in aerospace engineering, containing aluminoborosilicate ceramic fibers and polymethylvinyl silicone based silicone fibers, is proposed. The disadvantage of this material is relatively high surface density and low heat reflecting ability.

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.In the patent [RF patent for invention RU 2127537, "Material for heat and flame retardant clothing and method for producing aluminum-containing filler for it", 1998] provides material for heat and flame retardant clothing, containing three layers: fibrous, sealing and metal-containing , with the last two layers based on fluororubber. The metal-containing layer with a thickness of 10-150 μm contains an aluminum-containing filler. The method of obtaining material is quite complicated and highly labor-intensive, and it is unacceptable for impregnation of nonwoven material. In the patent [the patent of the Russian Federation RU 2203993 for the invention, "Flame-resistant textile material", - 2003], the incombustibility of polyamide fabrics with high abrasion resistance is disclosed. It is proposed to carry out by depositing on its surface a thin film coating based on silicone rubber SKTN, which gives the material not only flame retardant, but waterproof properties. In addition, various targeted additives and pigments can be added to the composition. The disadvantage of this composition is its low stability, as it is vulcanized at room temperature. The stability of the latex solution, depending on the temperature in the room, is 20-40 minutes. In addition, the coating material obtained using this composition has a low resistance to abrasion.

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).The closest technical solution is a flame-retardant textile material [RF patent for invention №2294414, published 27.02.2007], containing a fabric base (capron, polyester and cotton fibers) coated with a flame retardant cured coating based on low molecular weight siloxane rubber (prototype).

Однако существенного снижения огнестойкости текстильного материала не наблюдалось.However, a significant reduction in the fire resistance of the textile material was not observed.

Технической проблемой является разработка состава для пропитки нетканого материала, снижающего его горючесть.A technical problem is the development of a composition for the impregnation of a nonwoven material that reduces its flammability.

Технический результат заключается в повышении огнезащитных свойств нетканого материала, например одежды, за счет последовательной пропитки его кремний- и фторсодержащими соединениями.The technical result is to increase the flame retardant properties of nonwoven material, such as clothing, due to the sequential impregnation of its silicon and fluorine-containing compounds.

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).The problem is solved in that the non-woven material based on polyacrylonitrile (PAN) and polyvinylidene fluoride (PVDF) is impregnated with a flame retardant composition, which uses fluoroplastic dispersion F-4D and aminosilane AGM-9 (3-aminopropyl-triethoxysilane).

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.Example. As an object of study, nonwoven material based on PAN (6%) and PVDF (12%) and non-combustible materials were used: AGM-9 amino silane according to TU 6-02-724-77 and fluoroplastic dispersion F-4D according to TU 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.The manufacture of non-woven material was carried out by electroforming from solutions in the following ratio of components, mass. %: 7-9 PAN and 9-11 PVDF, the rest is N, N-dimethylacetamide and N, N-dimethylformamide, with a ratio of 1: 1. The main parameters of electroforming: capillary voltage U = 70-75 kV, current I = 0.04-0.05 mA, interelectrode distance h = 160 ... 180 mm.

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.The application of the impregnation was carried out by sequential spraying of an aqueous dispersion of F-4D and alcohol (ethanol) solution of AGM-9 onto strips of nonwoven material. Drying of the samples was carried out at a temperature of 50-60 ° C. The magnitude of the weight gain of the impregnation components was calculated from the mass difference between the initial sample of the material and the mass of the sample after drying. The evaluation of the incombustibility of the materials was carried out with a time limit of exposure to the burner flame equal to 12 s [GOST 11209-85. Cotton fabrics and mixed protective for workwear. Technical conditions; GOST 15898-70. Linen and semi linen fabrics. Method of determination of fire resistance]. The main results of the study are summarized in table 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.Analysis of the experimental results shows that the impregnation of non-woven materials with aminosilane AGM-9 and fluoroplastic dispersion F-4D is an effective way to increase the incombustibility of materials. The burnout height of the sample with the use of aminosilane AGM-9 decreased 1.3-1.7 times, when applying the F-4D dispersion 1.4 ... 1.8 times. Higher incombustibility values of nonwoven material are observed with sequential impregnation with fluoroplastic dispersion F-4D and AGM-9 aminosilane.

Claims

1. Fire retardant textile material containing non-woven base, coated with a fire retardant coating, characterized in that the fire retardant coating is formed sequentially applied on the basis of a layer of dried water dispersion of fluoroplast F-4D and a layer of dried alcohol solution of 3-aminopropyl-triethoxysilane AGM-9.

2. Fire retardant material under item 1, characterized in that as a nonwoven base contains a material based on polyacrylonitrile and polyvinylidene fluoride.