Влияние тканевой основы на пожарную опасность материалов с силоксановым покрытием Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ОГНЕЗАЩИТА

С. В. Тимофеева

канд. хим. наук, доцент Ивановского института ГПС МЧС РФ, г. Иваново, Россия

О. Г. Хелевина

д-р хим. наук, профессор Ивановского государственного химико-технологического университета и Ивановского института ГПС МЧС РФ, г. Иваново, Россия

УДК 658.524

влияние тканевой основы на пожарную опасность

материалов с силоксановым покрытием

Изучено влияние тканевых основ на пожарную опасность материалов с силоксановым покрытием. Показано, что использование тканевых основ из смешанных волокон позволяет существенно снизить пожарную опасность материалов с силоксановым покрытием по сравнению с материалами на основе капроновых и лавсановых тканей. Наиболее эффективным является использование в качестве основ защитных материалов с силоксановым покрытием тканей из смешанных волокон, содержащих по основе капроновые нити, а по утку — крученые хлопкополи-эфирные нити.

Ключевые слова: силоксановые покрытия; смешанные волокна; капроновые и лавсановые ткани; материалы пониженной горючести.

Ранее было показано [1], что нанесение на капроновые ткани отвержденных покрытий на основе жидких низкомолекулярных силоксановых кау-чуков СКТН позволяет получать защитные материалы с пониженной пожарной опасностью. Однако в некоторых случаях пожарная опасность таких материалов оказывается недостаточной.

В настоящей работе изучено влияние тканевых основ, в частности тканей из полиэфирных и смешанных волокон, на пожарную опасность, кислородный индекс и физико-механические свойства материалов с силоксановым покрытием.

Втабл. 1 приведены составы композиций на основе низкомолекулярных силоксановых каучуков СКТН и свойства защитных материалов на лавсановой ткани арт. 56208 с отвержденным силоксановым покрытием. Сравнение данных таблицы со свойствами капроновой ткани арт. 56007 с отвержденным силоксановым покрытием [1] позволяет сделать заключение, что пожарная опасность, кислородный индекс и физико-механические свойства материалов на лавсановой ткани арт. 56208 значительно ниже, чем у материалов на капроновой ткани арт. 56007. Объясняется это отсутствием какого-либо химического взаимодействия отвержденных покрытий на основе жидких силоксановых каучуков СКТН с лавсановыми тканями, что подтверждается данными инфракрасной спектроскопии: инфракрасные спектры лавсановой ткани с отвержденным покрытием на основе

© Тимофеева С. В., Хелевина О. Г., 2011

жидкого силоксанового каучука СКТН-А представляют собой простое наложение ИК-спектраполиэти-лентерефталата (лавсана) [2] и отвержденного силоксанового покрытия. При нанесении отвержденного силоксанового покрытия на лавсановую ткань не происходит смещения полос поглощения в ИК-спектре полиэтилентерефталата (лавсана), что указывает на отсутствие водородных связей между от-вержденным силоксановым покрытием и лавсановой тканью.

Наибольший интерес в качестве основ защитных материалов с силоксановым покрытием представляют ткани из смешанных волокон, содержащие по основе капроновые нити, а по утку — крученые хлопкополиэфирные нити, скручивание которых осуществляется на прядильно-крутильных машинах различной конструкции [3-6]. Такие тканевые основы по прочности соизмеримы с капроновыми тканями с аналогичной поверхностной плотностью. После нанесения на них отвержденных силоксано-вых покрытий пожарная опасность получаемых защитных материалов снижается приблизительно вдвое по сравнению с материалами на капроновой основе.

В табл. 2 приведены свойства текстильных материалов с отвержденным силоксановым покрытием, нанесенным натканевые основы различного состава и с различным числом круток уточной нити. Из данных табл. 2 видно, что устойчивость к воз-

14

0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНаСТЬ 2011 ТОМ 20 №4

Таблица 1. Составы композиций на основе каучуков СКТН и свойства материалов на лавсановой ткани арт. 56208 с отвержденным силоксановым покрытием

Наименование компо- Содержание компонентов, масс. ч., нентов и показатели и значение показателя полученного материала материала

Каучук СКТН: марки А марки Б марки В марки Г 100 100 100 100 100 100 100

Этилсиликат-40 12 - 15 - - 12 15

Тетраэтоксититан - 12 - 15 12 - -

Октоат олова 2 - - - - 1,5 2

Дибутилолово-

лауринат - 1

Ледяная уксусная

кислота 8 8 8 8 - - -

Оксид кальция 3 3 3 3 - - -

Ацетат свинца - - - - 5 - -

Ацетат железа (II) 5 -

Ацетат сурьмы (III) 5

Свойства полученного материала

Воспламеняемость, с 30 32 33 35 36 37 26

Кислородный индекс, % 30 31 31 32 31 30 33

Водонепроницаемость, ч 18 18 18 18 18 18 18

Истираемость, г/(кВт-ч) 380 385 420 450 470 480 550

Масса 1 м2, г 230 232 235 238 240 245 232

Примечание. Кислородный индекс капроновой тка-

ни арт. 56007 с отвержденным силоксановым покрытием 34-35 %.

действию открытого пламени материалов на тканевой основе из смешанных волокон с нанесенным на них силоксановым покрытием достигает 100-120 с. Таким образом, эти материалы по своим защитным свойствам значительно эффективнее материалов на основе капроновых тканей [1].

Соотношение волокон в изучаемых тканевых основах (см. табл. 2) варьировалось следующим образом (% масс.): для капроновых волокон — 30-60, для полиэфирных — 20-40, для хлопковых — 20-40. Число круток на 1 м уточной нити варьировалось от 100 до 500. В качестве структурирующего агента — отвердителя силоксановых каучуков СКТН использованы известные отвердители: этилсили-кат-40 (ГОСТ 26371-84, изм. 1-2), тетраэтоксиси-лан марки А (ТУ 2435-419-05763441-2003, изм. 1).

В качестве катализатора отверждения силоксано-вых покрытий применен октоат олова — катализатор 230-19 (ТУ 6-02-539-75).

Из данных табл. 2 видно, что с увеличением числа круток уточной нити несколько улучшаются физико-механические свойства и снижается пожарная опасность материалов с силоксановым покрытием.

В качестве отвердителя силоксановых покрытий были также использованы эфиры ортотитано-вой кислоты — тетрапропоксититан и тетрабуто-ксититан (ТУ 6-09-2738-89).

При вулканизации жидких низкомолекулярных каучуков СКТН, имеющих концевые силанольные группы, эфирами ортотитановой кислоты образуются связи 11-0-81, что подтверждается данными ИК-спектроскопии и связано с появлением характеристической полосы поглощения при 980 см-1, соответствующей валентным колебаниям связи Т1-0-81 [7].

Свойства материалов пониженной пожарной опасности с силоксановыми покрытиями, полученных вулканизацией эфирами ортотитановой кислоты, с использованием в качестве тканевых основ тканей из смешанных волокон, представлены в табл. 3. Сравнение данных табл. 2 и 3 позволяет сделать заключение, что пожарная опасность материалов с основами из смешанных волокон, полученных вулканизацией эфирами ортотитановой кислоты, несколько ниже, а кислородный индекс и физико-механические свойства несколько выше по сравнению с материалами, полученными вулканизацией окто-атом олова.

Во всех опытах, результаты которых представлены в табл. 2 и 3, вулканизация материалов проводилась при 160 °С в течение 2 мин. Воспламеняемость материалов определяли по ГОСТ Р 50810-95, кислородный индекс — по ГОСТ 12.1.044-84, разрывные нагрузки — по ГОСТ 17316-71.

Таким образом, использование тканевых основ из смешанных волокон позволяет существенно снизить пожарную опасность материалов с силок-сановым покрытием по сравнению с материалами на основе капроновых и лавсановых тканей. Существенным преимуществом использования тканевых основ из смешанных волокон является также отсутствие перенапряжений в получаемых материалах с силоксановым покрытием.

***

Работа выполнена при поддержке гранта Российского фонда фундаментальных исследований № 09-03-97504р центр а.

I ССЫ 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНаСТЬ 2011 ТОМ 20 №4

15

Таблица 2. Состав и свойства материала пониженной пожарной опасности с силоксановым покрытием

Состав тканевой основы Число круток Компоненты композиции для силоксанового покрытия, масс. ч. Воспламеняемость при Кислородный индекс, % Разрывная нагрузка, Н

Капрон Полиэфир Хлопок уточной нити на 1 м Каучук СКТН-А Каучук СКТН-Г Этилси-ликат-40 Тетраэто-ксисилан Октоат олова выдержке в открытом пламени, с по основе по утку

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1

40 30 30 100 100 - 12 - 2,0 95 34 1900 1850

40 40 20 200 - 100 - 12 2,5 100 35 1950 1900

40 35 25 300 100 - 15 - 3,0 110 36 2050 1950

30 30 40 400 - 100 - 15 3,0 115 37 2100 1975

50 20 30 500 100 - 12 - 2,5 120 38 2150 1925

60 20 20 300 - 100 - 15 2,5 110 36 2100 1900

Таблица 3. Состав и свойства текстильных материалов пониженной пожарной опасности, отвержденных эфирами ортоти-тановой кислоты

Состав тканевой основы Число круток Компоненты композиции для силоксанового покрытия, масс. ч. Воспламеняемость при Кисло- Разрывная нагрузка, Н

Капрон Полиэфир Хлопок уточной нити на 1 м Каучук СКТН-А Каучук СКТН-Г Этилси-ликат-40 Тетра-пропокси-титан Тетра-бутокси-титан выдержке в открытом пламени, с родный индекс, % по основе по утку

40 30 30 100 100 - 20 30 - 100 35 1950 2000

40 40 20 200 - 100 30 - 30 105 36 2000 2100

40 35 25 300 100 - 40 30 - 115 37 2050 2200

30 30 40 400 - 100 40 - 35 120 38 2150 2250

50 20 30 500 100 - 25 25 - 125 37 2150 2150

60 20 20 300 - 100 30 - 40 125 38 2200 2250

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Тимофеева С. В., Осипов А. Е., Хелевина О. Г. Материалы пониженной пожарной опасности на основе отвержденных жидких силоксановых каучуков // Пожаровзрывобезопасность. — 2009. — Т. 18, № 5. — С. 25-30.

2. ДехантИ., Данц Р., Киммер В., Шмольке Р. Инфракрасная спектроскопия полимеров. — М. : Химия, 1976. — С. 299-313.

3. Кориковский П. К. Прядильно-крутильная машина. — М. : ЦИНТИ Легпром, 1960.

4. Зубчанинов В. В. Текстильная промышленность капиталистических стран. — М.: Ростехиздат, 1961.

5. Гусев В. Е. Химические волокна в текстильной промышленности. — М. : Легкая индустрия, 1971.— С. 568-569.

6. Севостьянов А. Г., Осьминин Н. А., Щербаков В. П. и др. Механическая технология текстильных материалов. — М. : Легпромбытиздат, 1989. — С. 242-245.

7. Долгов О. Н., Воронков М. Г., Гринблат М. П. Кремнийорганические жидкие каучуки и материалы на их основе. — Л. : Химия, 1975. — С. 25-26.

Материал поступил в редакцию 2 февраля 2011 г.

Электронный адрес авторов: [email protected].

16

0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2011 ТОМ 20 №4