Самый распространенный способ введения этих элементов в целлюлозу включает стадию фосфорилирования с последующей модификацией фосфорсодержащих фрагментов реакционноспособными соединениями азота. Как известно, совместное действие фосфора и азота при пиролизе целлюлозы в условиях горения очень сложно [1].
Выявление оптимальных условий предполагает определение оптимальной концентрации в рабочем растворе, условия фиксации. Важным является выбор продолжительности пропитки ткани аппретирующим составом. С этой целью было изучено влияние времени пропитки ткани на плюсовке. При разной концентрации композиции и условий фиксации наиболее приемлемым является время пропитки 1 минута. Изменение огнезащитных свойств хлопчатобумажной ткани приведено для трех режимов термообработки: при 1100С, 1300С и 1500С. Результаты исследования представлены в таблице 1.
Таблица 1. Результаты исследования огнезащитной отделки с применением композиции на основе полиэтиленполиамида и фосфорной кислоты
|
Результаты исследования при концентрации полиэтиленполиамида 35 г/л |
|||||
|
Концентрация составляющих веществ, г/л |
Время самостоятельного горения, сек |
||||
|
H3PO4 |
СН2О (40%) |
Температура термообработки |
|||
|
110°С |
130°С |
150°С |
|||
|
исходный образец |
62 |
62 |
62 |
||
|
25 |
10 |
72 |
65 |
70 |
|
|
45 |
10 |
35 |
35 |
50 |
|
|
25 |
40 |
74 |
70 |
73 |
|
|
45 |
40 |
40 |
38 |
59 |
|
|
Результаты исследования при концентрации полиэтиленполиамида 65 г/л |
|||||
|
исходный образец |
62 |
62 |
62 |
||
|
25 |
10 |
59 |
70 |
77 |
|
|
45 |
10 |
23 |
28 |
53 |
|
|
25 |
40 |
68 |
59 |
9 |
|
|
45 |
40 |
25 |
24 |
46 |
Образцы, обработанные фосфорсодержащей композицией по сравнению с исходным образцом обладают показателями огнезащитных свойств. Исходный необработанный образец хлопчатобумажной ткани размером при испытании на воспламеняемость при времени зажигания 4с сгорает полностью за 62 секунды. У образцов, обработанных композицией, содержащих 35 г/л полиэтиленполиамида, 25 г/л фосфорную кислоту и 10 г/л формалина при испытании наблюдается повышение времени самостоятельного горения, после чего прекращается процесс горения. При повышении концентрации фосфорной кислоты в растворе прекращение процесса горения происходит после 35 секунд. Известно, что при обработке ткани методом аппретирования, фиксация аппрета происходит при повышенной температуре. Предполагается, что при повышении температуры термообработки до 130°С степень закрепления аппрета с волокном увеличится. огнезащитный текстильный термостойкость
Максимальный эффект огнестойкости достигается при температуре термообработки 130°С. В рабочем растворе наиболее эффективным является концентрация фосфорной кислоты 45г/л, так как после удаления источника пламени горение продолжается в течении 23 секунд с полностью прекращением. Для выявления оптимальных параметров изучено влияние температуры термообработки на прочностные характеристики тканей.
Рис. 3. Зависимость разрывной нагрузки ткани от концентрации составов (при концентрации полиэтиленполиамида - 35 г/л): 1 - необработанная ткань; 2 - ортофосфорная кислота - 25 г/л, формалин - 10 г/л; 3 - ортофосфорная кислота - 45 г/л, формалин - 10 г/л; 4 - ортофосфорная кислота - 25 г/л, формалин - 40 г/л; 5 - ортофосфорная кислота - 45 г/л, формалин - 40 г/л.
При температурах 110°С, 130°С потеря прочности ткани в меньшей степени, чем при температуре термообработки 150°С. С увеличением температуры выше 130°С разрывная нагрузка ткани уменьшается от 303 до 262Н. При концентрациях полиэтиленполиамида 35 и 65 г/л, увеличение концентрации фосфорной кислоты и формалина в обрабатывающих растворах, а также повышение температуры термообработки и времени её проведения, приводит к уменьшению прочности ткани.
С увеличением концентрации фосфорной кислоты потеря прочности ткани у образцов хлопчатобумажной ткани определенной на приборе РТ - 250М - 2 уменьшается с 283 до 268Н, что подтверждает неизбежную потерю прочности. Это объясняется протеканием термического разложения и с их подверженностью действию химических реагентов. С увеличением концентрации фосфорной кислоты, температуры термообработки ткань приобретает требуемый эффект огнезащиты.
Устойчивость к истиранию текстильных материалов определяет способность материалов защищать тело человека от воздействия окружающей среды. В связи с этим в работе исследована устойчивость к истиранию и устойчивость аппретов к стирке. Результаты исследования устойчивости к стирке показали, что потеря массы обработанных образцов после первой стирки составляет 0,016%, а после трехкратной стирки составил 1,3%. Результаты исследования показали, что коэффициент устойчивости к истиранию исходного образца и обработанного образца ткани составил 1,2. Установлено, что при огнезащитной отделке текстильных материалов, необходимо принимать оптимальное соотношение аппретирующих веществ. При выборе факторов, которые могут существенное влияние на образование трехмерных сетчатых структур в макромолекуле целлюлозных волокон учитывались основные закономерности, характеризующие образование связи Р-N-О, а также результаты ведущих ученых, работающих в этой области.
Литература
1. Зубкова Н.С. Огнезащитные химические волокна // Полимеры («Полимерные материалы XXI века»): материалы Междунар. конф. - М., 2007.
2. Перепелкин К.Е. Принципы и методы модифицирования волокон и волокнистых материалов // Хим. волокна. - 2005. - № 2. - с. 37-51.
3. http://textile.ru/industry/technology/fire
4. http://www.ex.ua/user/arkadiychernyuk
5. Леонова Н.А., Шкробышева В.И., Мельников Б.Н., Смирнова О.К. / Огнезащита целлюлозных материалов композициями фосфор- и азотсодержащих соединений //Технология текстильной промышленности. - 2005. - № 5 (286).