CC BY
61
УДК 677.017.6
Р. Н. Сабирзянова, И. В. Красина, О. А. Тучкова, Р. Ш. Еналеев
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВСПУЧИВАЮЩЕГО АНТИПИРЕНА
НА ПОВЫШЕНИЕ ОГНЕСТОЙКОСТИ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Ключевые слова: текстильные материалы, высокоинтенсивный нагрев, антипирен, обработка низкотемпературной
плазмой.
Для придания огнезащитных свойств тканям предлагается метод обработки материалов антипиреном и низкотемпературной плазмой пониженного давления. Представлен сравнительный анализ текстильных материалов из хлопковых и полиэфирных волокон при воздействии высокоинтенсивных тепловых потоков.
Keywords: textile materials, high-intensity heating, fire-retarding agent, processing by low-temperature plasma.
For giving of fireproof properties to fabrics the method of processing of materials is offered by fire-retarding agent and low-temperature plasma of the lowered pressure. The comparative analysis of textile materials from cotton and polyester fibers is submitted at influence of high-intensity thermal streams.
В настоящее время одним из мероприятий, обеспечивающих реализацию стратегии развития легкой промышленности России до 2020 года, является развитие инновационной и научной деятельности, одним из направлений которого является создание прогрессивных технологий по получению новых текстильных материалов с повышенными эксплуатационными свойствами [1].
Большинство текстильных материалов, выпускаемых промышленностью, легко воспламеняемые и горючие. Статистика показывает, что возгорание текстильных материалов является причиной всё возрастающих количеств пожаров в жилых и общественных зданиях [2]. Так, в 2010 г. в России в результате возгорания текстильных материалов произошло 24 860 пожаров, ущерб от которых составил 94 620 руб., при этом погибло 5 934 человека [3].
Создание материалов пониженной горючести достигается путем поверхностной и глубокой пропитки материалов специальными составами, введения антипиренов в состав исходных композиций, использования различных минеральных наполнителей, а также путем использования разнообразных технологических приемов.
Огнезащита способом пропитки заключается во введении в материал специальных веществ - ан-типиренов. Антипирены - это химические вещества, которые добавляются в горючие материалы для придания им большей сопротивляемости воспламенению [4].
В данной работе рассматривается применение вспучивающих антипиренов для повышения огнестойкости текстильных материалов. Материалами исследования были выбраны ткань хлопкополиэфир-ная «Карелия-2» (состав 80% ВХ, 20% ПЭ) и ткань хлопкополиэфирная «Галактика- Комфорт» (состав 53% ВХ, 47% ПЭ).
Перед пропиткой образцы ткани обрабатывали низкотемпературной плазмой пониженного давления. Это позволяет изменить свойства поверхности материалов в широких пределах, улучшает гидрофильные свойства текстильного материала, увеличивает смачиваемость ткани, приводит к более эффективному и равномерному растворопоглощению [5].
Задача вспучивающего антипирена заключается в повышении огнезащиты текстильных материалов путем создания на поверхности ткани теплоизолирующего слоя, выдерживающего высокие температуры и непосредственное действие огня. Наличие этого слоя позволяет замедлить прогревание и сохранять материал при пожаре в течение заданного периода времени [6].
Вспучивающие антипирены поглощают тепло в результате разложения, выделяют ингибиторные газы, высвобождают воду, ускоряют образование коксового слоя на поверхности материала. Этот ан-типирен при нагревании увеличивает толщину слоя в 10 раз. Образование этого слоя происходит за счет выделяющихся при нагревании газо- и парообразных веществ. Коксовый слой обладает высокими теплоизоляционными качествами.
В условиях производства источниками тепловых излучений могут быть наружные стенки котлов, горячих теплопроводов, машин, проводников электросетей, электрических машин и аппаратов, нагревательных приборов и др. Источниками инфракрасных лучей являются расплавленные и раскаленные металлы и другие вещества [7]. Тепловое излучение опасно тем, что оно повышает температуру окружающей среды, ухудшает её микроклимат, что может привести к перегреву организма.
Как видно из фотографий, сделанных после воздействия теплового излучения, образцы ткани, пропитанные антипиреном более устойчивы к тепловому потоку. У исходного образца ткани «Карелия-2» нити основы и утка подгорают и становятся хрупкими, а у ткани «Галактика-Комфорт» сгорают полностью (рис. 1). В то время как у пропитанных образцов тех же тканей нити не сгорают и сохраняются эластичность (рис. 2).
Подробные результаты испытаний приведены в табл. 1 и 2. Из них видно, что при воздействии теплового потока, вспучивающий антипирен значительно повышает огнезащиту хлопкополиэфирных тканей. Если исходные образцы воспламеняются, то пропитанные образцы вспучиваются и не загораются, выдерживая до 50 кВт/м2 теплового потока (табл. 1).
50 762 Дым 1 сек., побелел 4 сек., обуглился 5 сек, образец загорелся 6 сек.
«Карелия-2» 80% ВХ 20%ПЭ (14% вспучивающий антипирен)
30 647 Дым 8 сек., побелел 16 сек., образец не воспламенился
40 700 Дым 5 сек., побелел 11 сек., образец не воспламенился
50 762 Дым 2 сек., побелел 7 сек., образец не воспламенился
Рис. 1 - Результат воздействия теплового потока на контрольные образцы: а) ткань «Карелия-2»; б) ткань « Галактика-Комфорт»
Таблица 2 - Результаты испытаний на воспламеняемость по ГОСТ Р 12.4.200-99
Рис. 2 - Результат воздействия теплового потока на образцы пропитанные 14 % вспучивающим антипиреном: а) ткань «Карелия-2»; б) ткань « Галактика-Комфорт»
Таблица 1 - Результаты испытаний на воспламеняемость по ГОСТ 30402-96
Плотность теплового потока излучения, кВт/м2 Эксперимент по ГОСТ 30402-96
0С результаты эксперимента (с горелкой); время, сек
«Галактика-Комфорт» 53%ВХ 47%ПЭ (без пропитки)
30 647 Дым 4 сек., побелел 10 сек., обуглился 40 сек., образец не воспламенился
40 700 Дым 2 сек., побелел 5 сек., образец загорелся 12 сек.
50 762 Дым 1 сек., побелел 4 сек., образец загорелся 6 сек.
«Галактика-Комфорт» 53%ВХ 47%ПЭ (14% вспучивающий антипирен)
30 647 Дым 6 сек., побелел 19 сек., образец не воспламенился
40 700 Дым 4 сек., побелел 8 сек., образец не воспламенился
50 762 Дым 1 сек., побелел 6 сек., образец не воспламенился
«Карелия-2» 80%ВХ 20%ПЭ (без пропитки)
30 647 Дым 6 сек., побелел 15 сек., обуглился 55 сек., образец не воспламенился
40 700 Дым 2 сек., побелел 6 сек., обуглился 8 сек., образец загорелся 12 сек
Образцы Пропитка Результат
«Галактика-комфорт» 53% ВХ 47% ПЭ Без пропитки Загорелся на 4 сек., не искрится, не капает, сгорел полностью
14 % вспучивающий антипирен Пламя не поддерживает, не искрится, не плавится, вспучивается, образец сохранился полностью
«Карелия-2» 80% ВХ 20% ПЭ Без пропитки Загорелся на 2 сек., искрится, не капает, сгорел полностью
14 % вспучивающий антипирен Пламя не поддерживает, не искрится, не плавится, вспучивается, образец сохранился полностью
Результаты испытания на открытом огне (табл. 2), так же говорят о том, что исходные образцы воспламеняются и сгорают полностью, а пропитанные антипиреном вспучиваются, не поддерживают огонь и сохраняются в начальном виде.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что совместное действие вспучивающего антипи-рена и низкотемпературной плазмы пониженного давления позволяет достичь повышения огнезащитных свойств хлопкополиэфирных материалов и сохранить исходные качества материала, что является важным для дальнейшего изучения данного направления.
Литература
1. Салимова А.И. Вестник Казанского технологического университета, 16, 4, 183 - 185 (2013).
2. Н.И. Константинова. Текстильная химия, 1(16), 41 - 44 (1999).
3. Н.С. Зубкова, Ю.С. Антонов. Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), XLVI, 1, 96 - 102 (2002).
4. Кодолов В.И. Замедлители горения полимерных материалов. Химия, Москва, 1980. 177 с.
5. Сабирзянова Р.Н., Красина И.В. Вестник Казанского технологического университета, 15, 17, 56 - 57 (2012).
6. Халтуринский Н.А., Берлин А.А. Успехи химии, 53, 2, 354 - 355 (1984).
7. Еналеев Р.Ш., Красина И.В., Гасилов В.С. Вестник Казанского технологического университета, 16, 16, 73 - 78 (2013).
© Р. Н. Сабирзянова - асп. каф. технологии химических, натуральных волокон и изделий КНИТУ, ramfar@mail.ru; И. В. Красина - д-р. техн. наук, заведующий кафедры технологии химических, натуральных волокон и изделий КНИТУ, irina_krasina@mail.ru; О. А. Тучкова - канд. тех. наук, старший преподаватель кафедры промышленной безопасности КНИТУ, touchkova-o-a@mail.ru; Р. Ш. Еналеев - канд. тех. наук, с.н.с. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, firepredict@yandex.ru.
