CC BY
1ТОЦЫМА ЦЕЛЛЮЛОЗАЛЫ МАТЕРИАЛДАРДЬЩ ОРТЦА Т0З1МД1 ЦАСИЕТТЕР1Н Б1ЛУ YШIН ЭКОЛОГИЯЛЫЩ ЦАУ1ПС1З КОМПОЗИЦИЯСЫН
ЭЗ1РЛЕУ
А.Ж ХАМИТ*, Г 0НЕРХАН, А.Х.ТАКИРОВА., А.А.Т¥РАВДАЗЫ.
^лажанов атындагы ^азак технология жэне бизнеса университетi, Астана к.
Аннотация: Разработана рецептура экологически безопасного огнезащитного состава на основе водного раствора силиката натрия. Исследованы огнезащитные свойства текстильных материалов.
Ключевые слова: силикат натрия; мочевина; огнезащитные покрытия; золь-гель метод.
Abstract: The formulation of environmentally safe flame retardant composition based on an aqueous solution of sodium silicate. Investigated flame retardant properties of textile materials. Keywords: sodium silicate; urea; fireproof coatings; sol-gel method.
Полимерлi материалдардьщ барлык тYрлерiн элемдш eндiру мен тутыну кeлемi туракты есуде. Полимерлердi кептеген салаларда колдану мYмкiндiгiн аныктайтын критерийлердщ 6ipi олардыц жангыштыгы болып табылады. Кептеген дэстYрлi полимерлi ipi материалдар оцай тутангыштыгымен жэне жогары жану жылдамдыгымен сипатталады.
Токыма материалдары (ТМ) барлык салаларда, кeлiкте колданылады; В. курылыс жэне кYнделiктi eмiр. Олар перделер, перделер, перделер, кшемдер, жумсак жиhаз жасау Yшiн материалдар, тесек-орын жабдыктары, арнайы корганыс киiмдерi жэне т.б. Дегенмен, кептеген артыкшылыктармен катар, табиги жэне синтетикалык талшыщтарга негiзделген материалдардыц ерт каупi жогары.
Сондыктан олардыц ерт каупiн азайту мэселес мацызды гылыми-практикалык мшдеттердщ бiрi болып табылады. Соль-гель технологиясы каркынды дамыды, шыны, керамика, шыны керамика, жабындар, талшыктар жэне баска да бейорганикалык материалдарды eндiру процестерi эзiрленiп, eндiрiске енгiзiлдi. ^азiрri тацда золь-гель технологиясы микро- жэне наноэлектроника, баламалы энергетика, медицина, биотехнология жэне баска да кептеген салаларда сураныска ие. [1].
Токыма жэне жещл енеркэсш материалдары мен буйымдарыныц елеулi кемшшп жангыштык болып табылады. ЭртYрлi сипаттагы жэне максаттагы токыма материалдарына ертке карсы касиеттердi беру мэселесi соцгы жылдары eзектi бола бастады. Себеб^ олар ерт кезiнде елеулi кауш кeзi болып табылады, тез тутангыш, жалынныц таралуына ыкпал етедi жэне жанган кезде кеп мелшерде тYтiн мен газ шыгарады. [2]. Токыма материалдарына темендетшген тутангыштык беру эдютерш жасау жэне макта маталарыныц талшыкты курамын калыптастыруга гылыми негiзделген кезкарас.
Бул мэселелердi шешу ерттен коргаудыц гылыми негiздерiн дамытуга ыкпал етедi жэне токыма материалдарына, атап айтканда макта маталарына тeмендетiлген тутангыштык беру саласындагы eзектi багыт болып табылады.
Жумыстыц максаты: Жумыстыц максаты - курамында фосфоры бар косылыстардыц эсершен отка тeзiмдi заттарды колдана отырып, токыма материалдарына ертке карсы касиеттер беру Yшiн натрий силикатыныц сулы ерiтiндiсi негiзiндегi композицияларды эзiрлеу, темен тутангышты eндiруге мYмкiндiк бередi. жогары ешмдшк касиеттерi бар материалдар жэне оларды жещл eнеркэсiпке арналган ертке карсы касиеттерi бар токыма материалдарын eндiруде пайдалану бойынша усыныстар.
Бул зерттеудщ максаты ертке карсы касиетщ^ бар целлюлозалык материалдарды алу болып табылады. Натрий силикатыныц сулы ертнд^ непзшдеп экологиялык кауiпсiз
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
ертке карсы композицияньщ тужырымы эзiрлендi. Токыма материалдарыньщ ертке карсы касиеттерi зерттелдi. Зерттеу объектiсi - «Барановичи макта» ендiрiстiк бiрлестiri» А^ ендiретiн макта матасы, 1553 (1030) бап жэне токыма буйымдарыныц жангыштыгын жэне улы жану ешмдершщ тYтiн тYзiлуiн темендететiн химиялык заттар.
Бул жумыста бiз макта матасын отка тезiмдi эрлеу Yшiн натрий силикатыныц, калий гипофосфитшщ жэне несепнэрдщ сулы ерiтiндiсi негiзiндегi композицияны колдану мYмкiндiгiн зерттедiк. ^аптаманыц сершмдшпн арттыру Yшiн тыгыздыгы 1,2 г/см3 натрий силикатыныц сулы ерiтiндiсi 0,5% (мас.) глицеринмен араластырылды. Целлюлоза материалдарыныц ертке карсы касиеттерiне матаныц сiцдiру уакытыныц, к¥рамдастардыц концентрациясы мен беюту жагдайларыныц эсерi зерттелдi. Макта матаныц ертке карсы касиеттершщ езгеруi термиялык ецдеудiц Yш режимi Yшiн берiлген: 800С, 900С жэне 1000С, ецдеу уакыты 1 минут.
Матаныц отка тезiмдiлiгi ОНТ кондыргысыныц кемепмен зерттелдi. Матаныц Yзiлуге дейiнгi созылу берiктiгi RT-250M созуды сынау машинасыныц кемегiмен аныкталды. Yлгiлердiц к^рылымы JSM-6510LA темен вакуумды электронды микроскоптыц кемепмен зерттелдь Талшыктардыц мелшерлеушi косылыстармен эрекеттесуш зерттеу Yшiн Nicolet 5700 спектрометршщ кемегiмен И^-спектроскопия эдiсi колданылды.
0лшемдерi 220 х 170 мм макта мата Yлгiлерi (эрбiр ецдеуге арналган еру жэне еру) аналитикалык таразыда накты салмагын аныктаганнан кейiн 22-250С температурада 10 минут бойы ею орамды тесемде сiцдiрiлген, содан кешн айналдыру аркылы иiру. мелшерлемесi 70%. Содан кешн матаны 300С температурада 10-15 минут кеширдь
Жай токыма матаны натрий силикатыныц сулы ерiтiндiсiмен (су: суйык силикат, 2:1) катынаста ецдейдi, гидролиз катализаторы CHзCOOH (50%) 20 мл. ^аптаманыц серпiмдiлiгiн арттыру Yшiн тыгыздыгы 1,2 г/см3 натрий силикатыныц сулы ерiтiндiсi 0,5% (мас.) глицеринмен араластырылды. Реакция уакыты 10 минут, температурасы 300С. Сiцдiру уакыты 1 минут, содан кешн 300С температурада 10-15 минут кеширу.
Натрий силикатыныц сулы ерiтiндiсiмен ецдегеннен кешн Yлгiнi 1 минут бойы араластыра отырып, калий дигидроген ортофосфатыныц жэне мочевина ерiтiндiсiне малынган. Содан кешн 300С температурада 10-15 минут кеширу, ал термиялык ецдеу 80,90 жэне 1000С температурада 1-2 минут. Жууды 350С, 250С температурадагы сумен, содан кешн 450С температурадагы ыстык сумен, содан кешн суык сумен жуу жYргiзiлдi.
Композицияныц эртYрлi концентрациялары мен беюту жагдайлары Yшiн ец колайлы сiцдiру уакыты 1 минутты к^райды. Макта матаныц ертке карсы касиеттершщ езгеруi термиялык ецдеудiц Yш режимi Yшiн берiлген: 800С, 900С жэне 1000С, ецдеу уакыты 1 минут. Термиялык ецдеу температурасыныц жэне жумыс ерiтiндiсiнiц концентрациясыныц эсерi зерттелдi. Зерттеу нэтижелерi 1-кестеде берiлген.
Кесте 1. Полимерлi композицияны колдану аркылы отка тeзiмдi эрлеудi зерттеу
нэтижелерi
K2HPO4 110 г/л, концентрацияда
Заттардыц концентрациясы г/л Эздшнен жану уакыты, сек ^йген аумактыц узындыгы, мм Бузылатын жYктеме, Н
Na2O*SiO2 CO (NH2)2 Термиялык ецдеу температурасы
80°С 90°С 100°С 80°С 90°С 100°С 80°С 90°С 100°С
ТYпн¥Cка Yлгiсi 36 36 36 220 220 220 120 120 120
25 41 9 7 7 95 96 95 311 311 311,4
Максималды эсер 100°С температурада алынды. Матаны 100 С температурада 1 мин ецдегеннен кешн eздiгiнен жану уакыты 7 с, одан кешн жану процес токтайды. Эцделген матаныц сыну жуктемеа бастапкы материалдармен салыстырганда 120 Н-дан 311,4 Н-га дейiн eстi.
Эртке карсы кураммен ецделген матаныц тутангыштыгыныц тeмендеуi токыма материалдарыныц тутануга, туракты жануга карсы туру кабiлетiн аньщтау эдiсiн белгiлейтiн ГОСТ R 50810-95 сэйкес OVT кондыргысы аркылы багаланды, сонымен катар олардыц отка тeзiмдiлiгi.
25 г/л концентрациясы бар натрий силикатыныц, 110 г/л концентрациядагы калий сутеп фосфаты жэне 41 г/л мочевина бар композицияны пайдалану кезшдеп ецдеу нэтижелерi 1-кестеде кeрсетiлген. 0лшемдi эдiспен матаны ецдеу кезiнде мелшерлеу агентiн бекiту оцтайлы температурада журетш белгiлi.
Кесте 2. Макта маталарды ецдеу нэтижелерi
Термиялык ецдеу Бетке Шетшен Эздшнен ^йген Матаныц
уакыты мен тутану тутану тутану аумактыц сыну
температурасы уакыты, уакыты, уакыты, узындыгы, жYктемесi,
сек сек сек мм Н
ТYпнyска Yлгiсi 15 15 36 220 120
800С, 2 мин. 15 15 11 120 311
900С, 2 мин. 15 15 9 110 311,2
1000С, 1 мин. 15 15 7 95 311,4
Зерттелетiн кураммен ецделген мата Yлгiлерi 80, 90, 100°С температурада термиялык ецдеуге ушырады. 2-кестеден кeрiп отырганымыздай, ецделген Yлгiнiц 80°С термиялык ецдеу температурасында 2 минут шшде eздiгiнен жану уакыты 8 секундка сэйкес келедi.
Максималды эсер 100°С температурада алынды. Матаны 100 С 1 мин ецдегеннен кешн. Жану механизмш жэне ертке карсы заттардыц эрекетш тYсiндiру Yшiн жакында олар эртYрлi спектроскопиялык эдiстердi - микроскопиялык, рентгендiк жэне электронды микроскопиялык эдiстердi колдана отырып, жанудан кешн ^йген материал калдыктарыныц курылымы мен курамын зерттей бастады.
*ЗЗС S503 ЭЗЭЗ 25ЭО 20ЭТ 153С 'III 533
1-сурет. Эцделмеген макта мата талшыгыныц (1), бастапкы заттар - калий дигидроген ортофосфаты (2), мочевина (3), натрий силикатыныц (4) жэне ецделген мата талшыгыныц (5)
ИК спектрлершщ салыстырмалы графигi.
ИК-спектрлш деректер керсеткендей, ецделген Yлгiнiц спектрiнде бастапкы макта талшыгына тэн барлык ащру жолактары сакталады, сонымен катар жаца ci^ipy жолактары пайда болады.
Жогарыда айтылгандарга CYЙене отырып, композицияныц целлюлозаньщ макромолекулаларымен эpекеттеcyi ецделген Yлriлеpдiц ащру жолактарыныц айтарлыктай езгеpyiне экеледi деп корытынды жасауга болады. Сонымен, жYpгiзiлген зеpттеyлеpдi ескере отырып, целлюлозаны курамында фосфоры бар к¥раммен ецдегенде, целлюлозаныц макромолекулалары мен мелшеpлеyшi заттардыц арасында химиялык байланыстар пайда болады деп корытынды жасауга болады.
Бул езара эрекеттесу механизмi электронды cканеpлеyшi микроскопиялык деректермен расталды
2-сурет. Макта матаныц электронды микроскопиялык cypеттеpi : а) ецделмеген матаныц талшыктары; б) курамында фосфоры бар кураммен ецделген
мата талшыктары.
2-суреттен кершш тургандай, ецделмеген макта матаныц аркауы мен еpiмi бойында пiшiнciз жука шоктары бар. Эцделген матаныц талшыгында еpiм бойында да, иiлген жершде де тYзiлген, анык аныкталган мата талшыктарыныц шогырлары кеpiнедi. Матаныц талшыктарын ныгайту аркылы матаныц беpiктiк сипаттамалары жаксарады.
ГС, мочевина жэне дигидрогендш ортофосфат негiзiндегi жаца полимер елшемдi агент эзipлендi. Матаныц отка тезiмдiлiгiне жумыс еpiтiндiciнiц концентрациясыныц, термиялык ецдеу температурасыныц жэне термиялык ецдеу уакытыныц эcеpi зеpттелдi. Жаца полимеpлi композициялармен ецделген Yлгiлеpдiц отка тезiмдiлiк кеpcеткiштеpi ецделмеген матага караганда жогарылайтыны керсетшген.
Осы полимер курамымен ецделген Yлгiлеp Yшiн бастапкы матамен салыстырганда тутангыштык кеpcеткiштеpi айтарлыктай темендейтiнi аныкталды. Макта маталарын эрлеуге арналган эзipленген жаца композиция олардан жасалган буйымдардыц сапасын жаксартуга мYмкiндiк беpедi жэне олардыц тутангыштыгын айтарлыктай темендетедi.
Токыма материалдарыныц ерт каутн азайтудыц заманауи куралдары мен эдicтеpiн талдау оларды келес топтарга жYЙелеyге мYмкiндiк беpдi: ертке карсы косылыстарды келемдiк колдану; отка тезiмдi композицияларды бетiне жагу; талшык тYзетiн полимеpдiц cинтезi сатысында антипиретикалык компоненттi енгiзy.
Кецiнен колданылатын ертке карсы косылыстардыц негiзгi кемшiлiктеpi сырткы эсерлерге темен тезiмдiлiк, ертке карсы корганыс децгейiнiц жеткiлiкciздiгi жэне улы жану енiмдеpiнiц белiнyi болып табылады. Зерттеу кYштеpi коршаган ортага зиянсыз жэне
адамдар кауiпсiз, соныц iшiнде табиги полимерлер негiзiндегi ертке карсы
композицияларды жасауга багытталган.
ЦОЛДАНЫЛГАН ЭДЕБИЕТТЕР
1. Таусарова Б.Р., Кутжанова А.Ж.,. Абдрахманова Г.С. Снижение горючести текстильных материалов: достижения и перспективы. Химический журнал Казахстана, 2015.№1 (49), С. 287-303.
2. Jenny Alongi, Mihaela Ciobanu, Giulio Malucelli. Novel flame retardant finishing systems for cotton fabrics based on phosphorus-containing compounds and silica derived from sol-gel processes.Carbohydrate Polymers 85 (2011), р 599-608
