УДК: 677.027
РАЗРАБОТКА ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫХ КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ПРИДАНИЯ ОГНЕСТОЙКИХ СВОЙСТВ ЦЕЛЛЮЛОЗНЫМ
ТЕКСТИЛЬНЫМ МАТЕРИАЛАМ
Такей Е.докторант PhD, Таусарова Б.Р.д.х.н., профессор Алматинский технологический университет, Алматы, Казахстан
ergengul @ list . ru
Обеспечение пожарной безопасности является важной государственной задачей. Текстильные материалы (ТМ) достаточно широко применяются во всех отраслях хозяйства, однако наряду с многочисленными достоинствами обладают повышенной пожарной опасностью. ТМ, в основе которых лежат природные или химические органические полимерные волокна, легковоспламеняемы, быстро распространяют пламя по поверхности и реально могут быть и являются источниками возгорания[1].
Принципиально повышать огнезащитные свойства можно двумя путями:
создавать материалы из термостойких волокон или использовать специальные огнезащитные составы, снижающие пожарную опасность ТМ.
В настоящее время в области текстильных материалов с огнезащитными свойствами достигнуты определенные успехи. В различных странах широко проводятся исследования, направленные на повышение огнезащитных свойств как природных, так и синтетических волокон [2-3].
Золь-гель технология бурно развивается и внедряется в производство получения огнестойких покрытий, волокон и других неорганических материалов[4].Название «золь-гель технология» объединяет в себе группу методов синтеза материалов из растворов, главным результатом которого является получение геля на одной из стадии процесса. Чаще всего в основе данного процесса лежит реакция контролируемого гидролиза соединений, обычно алкооксидов.
Известен ряд работ [5-6] по использованию золь-гель метода в в текстильной промышенност, где в качестве прекурсоров получения золь- процесса используют алкосиланы (TEOS, GMPTS, APTES, TESP-A), спирт в качестве растворителя и кислоты, которая является катализатором гидролиза.
Первым этапом является получение золя путем реакции гидролиза и поликонденации. Вторым этапом является синтез монолитного геля путем интенсивного образования контактов между частицами и получения трехмерной сетки оксида кремния за счет увеличения объема дисперсной фазы.
Третьим этапов является сушка и термообработка. В зависимости от метода их осуществления, могут быть получены продукты с различным уровнем плотности и размером пор (ксерогели, амбигели, аэрогели и криогели).
Целью настоящего исследования является получение текстильных материалов с огнезащитными свойствами с применением золь гель технологии.
Объекты и методы исследования.В качестве объекта исследования в работе являлась: хлопчатобумажная ткань артикула 1030 и химические
вещества, способные снизить горючесть текстиля и дымообразования токсичных продуктов горения.
Образцы хлопчатобумажной ткани полотняного переплетения обрабатывают водным раствором силиката натрия, катализаторгидролиза 70%-ный СН3СOOH пропиткапри 25-300С в течении 1 минуты, далее отжим на двухвальной плюсовке со степенью 90%. Затем ткань подвергали сушке при температуре 750С в течении 8-10 минут.Далее обработанная ткань подвергалась термообработке при 110, 130, 1500С в течении 1 минуты, на второй стадии пропитывают водным раствором антипирена, после отжим 90%, высушивание при 75 0С в течении 3 мин в термошкафу, с последующей промывкой в дистиллированной воде и высушивался при комнатной температуре.
Испытания огнезащитной эффективности разработанных составов проводились в соответствии с ГОСТ Р 50810-95, который с устанавливает метод определения способности текстильных материалов (тканей, нетканых полотен) сопротивляться воспламенению, устойчивому горению, а также оценки их огнезащитности.
Электронно-микроскопические снимки (рис.1) подтверждают образование тонкой полимерной пленки на поверхности волокна. Результаты электронно- сканирующей микроскопии показывают изменение морфологической поверхности обработанных образцов по сравнению с необработанными образцами.
Рисунок 1. Электронно-микроскопические снимки хлопчатобумажной ткани (a) обработанных огнезащитной композицией (b, c, d)
Для более детального изучения химического состава и наличия химических связей проведен анализ на ИК спектрометре с преобразованием Фурье. Результаты представлены на рис.2. Подробное описание пиков поглощения представлено в таблице 3.
414,5470,8
615,2
776,2824,4
1038,11111,2
1208,3
1355,9
1457,31504,2
1616,4
2075,6
2931,7
3230,9
3348,83389,03454,43488,23553,43586,63643,1
3938,6
Fri Jun 22 11:12:26 2012 3
-0, 0 0, 2 0, 4 0, 6 0, 8 1, 0 1, 2 1, 4 1, 6 1, 8 2, 0 2, 2 2, 4 2, 6 2, 8 3, 0 3, 2 3, 4 3, 6 3, 8 4, 0 4, 2
Absorbance
500 1000
1500 2000
25 00 3000
3500 4000
W avenumbers (cm-1)
а
609,4
985,4
1166,2
1358,41430,4
1628,6
2360,8
2854,8
3437,9
*Wed Aug 09 16:30:38 2017 15.110.40
0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24 0,26 0,28 0,30 0,32 0,34
Absorbance
500 1000
1500 2000
2500 3000
3500
Wavenumbers (cm-1)
b
Рисунок 2. ИК-спектр необработанной хлопчатобумажной ткани (а) и обработанной (b)
ВИК-спектре обработанного образца сохраняются все полосы поглощения, характерны для необработанного хлопкового волокна. Полосы поглощения обработанного образца свидетельствуют о наличие связей Si-O- Si групп в областях 1029 и 1031см-1, N-H групп в области 1624см-1, а также, Р-H групп в области2360см-1, C-N групп в областях 1392-1456см-1.
Таблица 3. Основные частоты колебания обработанных целлюлозных волокон с Na2SiO3
Номера образцов ( № ) Частоты колебания (cm-1)
Колебательные режимы Контр. обр. Обр. с Na2SiO3
3336 3344 (NH2)
2904 2902 (С-Н)
2360 (P-H)
1624 (N-H)
1456-1392 (C-N)
1031 1029 (Si-O- Si)
Вывод:
Анализ результатов исследования позволяет сделать следующие выводы:
Показано, что данный способ пропитки целлюлозных текстильных материалов в прекурсоре с последующей сушкой и термообработкой и антипирене позволяет получить кремнеземное покрытие с зафиксированным антипиреном выской степени.
Методом электронно-сканирующей микроскопии установлено, что обработка тканей с разработанными композициями приводит к изменению морфологии поверхности волокон.
По данным показателей результатов ИК-спектроскопии можно сделать вывод о том, что взаимодействие композиции с макромолекулами целлюлозы приводит к значительному изменению полос поглощения обработанных образцов. Таким образом, с учетом проведенных исследований, можно сделать вывод, что при обработке целлюлозы данной композицией образуется химические связи между макромолекулами целлюлозы и аппретирующих веществ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:
1. ТАУСАРОВА Б. Р., КУТЖАНОВА А. Ж.,. АБДРАХМАНОВА Г.С. СНИЖЕНИЕ ГОРЮЧЕСТИ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ: ДОСТИЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ.//
ХИМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ КАЗАХСТАНА. 2015. №1. С. 287-303.
2. ТАУСАРОВА Б.Р., АБДРАХМАНОВА Г.С., БИРИМЖАНОВА З.С.
ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИЭТИЛЕНПОЛИАМИНА И ГИДРОФОСФАТА КАЛИЯ ДЛЯ ПРИДАНИЯ ОГНЕЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ ЦЕЛЛЮЛОЗНЫМ МАТЕРИАЛАМ.
//ХИМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ КАЗАХСТАНА. 2016. №2. С.201-207.
3.KHALIFAH A. SALMEIA ,. GAAN S., MALUCELLI G . RECENT ADVANCES FOR FLAME RETARDANCY OF TEXTILES BASED ON PHOSPHORUS.// POLYMERS. 2016. V.
8. P. 1-36
5. MALUCELLI G., CAROSIO F., ALONGI J., FINA A., FRACHE A.,CAMINO G.
MATERIALS ENGINEERING FOR SURFACE-CONFINED FLAME RETARDANCY. //
MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING R. .2014. 84. P.1–20.
4.ALONGI J., CIOBANU M., MALUCELLI G. NOVEL FLAME RETARDANT FINISHING SYSTEMS FOR COTTON FABRICS BASED ON PHOSPHORUS-CONTAINING COMPOUNDS AND SILICA DERIVED FROM SOL–GEL PROCESSES. CARBOHYDRATE POLYMERS. 2011.V.85. P. 599–608.
5. COLLEONI C., DONELLI I., FREDDI G., GUIDO E., MIGANI V. , ROSACE G.. A NOVEL SOL-GEL MULTI-LAYER APPROACH FOR COTTON FABRIC FINISHING BY TETRAETHOXYSILANE PRECURSOR.// J- SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY. 2013.
V. 235 P. 192–203.
6.ALONGI, J., COLLEONI G., M., ROSACE G. MALUCELLI, G. SOL-GEL DERIVED ARCHITECTURES FOR ENHANCING COTTON FLAME RETARDANCY: EFFECT OF PURE AND PHOSPHORUS-DOPED SILICA PHASES. // POLYMER DEGRADATION AND STABILITY. 2014.V. 99. P. 92-98.
