2134737 - Искусственная кожа

Искусственная кожа

Реферат

Изобретение относится к новым многослойным материалам с полимерным покрытием, в частности к искусственным кожам, которые могут быть использованы в текстильной промышленности для изготовления материала, пригодного для обивки мебели в салонах авто-, авиа- и гидротранспорта, а также для изделий технического и специального назначения. Описывается искусственная кожа, включающая соединенные между собой хлопчатобумажную текстильную основу, содержащую бишофит в количестве 60-70 мас.%, адгезионный и лицевой полимерные слои на основе 18-20%-ного раствора полиуретана в диметилформамиде, причем адгезионный полимерный слой выполнен на основе раствора полиуретана с добавлением 1,2-3,2 мас.% дигидразида дикарбоновой кислоты из группы: дигидразид адипиновой, терефталевой, 1,3-адамантилендикарбоновой кислот, а текстильный слой дополнительно содержит борат метилфосфита в количестве 8-10 мас.%. Технический результат - повышение огнестойкости искусственной кожи, снижение дымообразования при горении искусственной кожи в целом. 2 табл.

Изобретение относится к новым многослойным материалам с полимерным покрытием и способу их производства, в частности к производству искусственных кож, которые могут быть использованы в текстильной промышленности для изготовления материала, пригодного для обивки мебели в салонах авто-, авиа- и гидротранспорта, а также для изделий технического и специального назначения.

Известен способ получения искусственной кожи, при котором на волокнистом, обработанном антипиреном материале образуют микропористую структуру, включающую бромсодержащий модифицированный полиуретан, содержащий в качестве диольного компонента смешанный диол и смешивающий агент. Материал со стороны микропористой структуры дублируют с покровным полиуретановым слоем толщиной 20 - 80 мкм (Андрианова Г.П. и др. Химия и технология полимерных пленочных материалов и искусственной кожи//Учебник для ВУЗов, ч. II, М.: Ленпромбытиздат, 1990).

Недостатками данного способа получения искусственной кожи являются: недостаточная адгезия полимерного полиуретанового слоя к текстильному материалу и невысокая огнезащищенность полученного многослойного материала, так как при удалении источника пламени искусственная кожа продолжает гореть и сгорает полностью.

Известна искусственная кожа, включающая последовательно расположенный лицевой, адгезионный полиуретановые слои и тканевый слой с частично пропитанным ворсовым слоем, причем она содержит лицевой слой в количестве 50 - 65 г/м² и частично пропитанный адгезионным слоем на глубину 62.5 - 75% от высоты ворса ворсовый слой тканевой основы, причем привес адгезионного слоя составляет 25 - 35 г/м² при соотношении слоев по толщине соответственно 2:1: (1-0.5): 10. Искусственная кожа со стороны ткани имеет клеевой слой (Патент РФ N 2026911, D 06 N 3/14, C 09 K 21/02, 1995).

Недостатком данной искусственной кожи является ее низкая огнезащищенность. Материал в пламени горелки возгорает и после удаления источника пламени продолжает гореть и сгорает полностью.

Наиболее близкой к предлагаемому материалу является искусственная кожа, включающая соединенные между собой хлопчатобумажную текстильную основу, дополнительно содержащую бишофит в количестве 60 - 70 мас.%, лицевой слой на основе 25%-ного раствора полиуретана в диметилформамиде и адгезионный полимерный слой также на основе 25%-ного раствора полиуретана в диметилформамиде с добавлением 0.8-1.1 мас.% хлорида лития и 9.9-10.1 мас.% полиуретансемикарбазида (Патент РФ N 2010899, D 06 N 3/14, C 09 K 21/02, 1994).

Недостатком предложенной искусственной кожи является ее невысокая огнезащищенность. Так продолжительность остаточного тления достигает 10 сек и выше, что влечет за собой продолжающееся дымообразование и выделение в окружающую среду токсичных продуктов горения (НС, толуилендиизоцианата и др.).

Задачей предлагаемого изобретения является получение огнестойкой искусственной кожи, обладающей необходимыми прочностными показателями, предъявляемыми к искусственным кожам.

Техническим результатом является повышение огнестойкости искусственной кожи за счет образования прочного ассоциата бората метилфосфита с содержанием хлорида магния на волокнах текстильной основы. В результате ингибируется горение не только текстильной основы, но и поверхностных полиуретановых слоев за счет образования при высоких температурах устойчивых к горению, тугоплавких продуктов вследствие взаимодействия борного ангидрида - результат разложения бората метилфосфита, с продуктами разложения полимерного материала. Соответственно снижается дымообразование при горении искусственной кожи в целом.

Поставленный технический результат достигается путем получения искусственной кожи, включающей соединенные между собой хлопчатобумажную текстильную основу, содержащую бишофит, адгезионный и лицевой полимерные слои на основе 18 - 20%-ного раствора полиуретана в диметилформамиде, причем адгезионный полимерный слой выполнен на основе раствора полиуретана с добавлением 1.2 - 3.2 мас.% дигидразида дикарбоновой кислоты из группы: дигидразид адипиновой, терефталевой, 1,3-адамантилендикарбоновой кислот, а текстильный слой дополнительно содержит борат метилфосфита в количестве 8 - 10 мас.%.

Получение искусственных кож на текстильной основе, пропитанных водным раствором бишофита и имеющих полиуретановое покрытие известно, однако последовательная обработка текстильной основы сначала 60 - 70%-ным водным раствором бишофита, а затем 8 - 10%-ным водным или спиртовым раствором бората метилфосфита приводит не только к значительному снижению пожароопасности искусственной кожи с сохранением высоких физико-механических показателей, но также существенно сокращает время дымообразования.

В процессе модификации текстильной основы образуется прочный ассоциат бората метилфосфита с хлоридом магния, который, однако, при высоких температурах склонен распадаться. С одной стороны соединения бора являются наиболее эффективными замедлителями горения для целлюлозосодержащих материалов, что объясняется их способностью к дегидратации целлюлозы в процессе ее горения. Поскольку борат метилфосфита характеризуется повышенной кислотностью, то его способность к дегидратации целлюлозы и ее последующей карбонизации при горении высокая, однако это влечет снижение прочностных характеристик хлопчатобумажной основы. Сохранение высоких физико-механических параметров полотна удалось достичь путем предварительной модификации текстильной основы водным раствором бишофита и образованием на поверхности волокон ассоциата бората метилфосфита с хлоридом магния. При высоких температурах ассоциат распадается. Так как бишофит содержит кристаллизационную воду, то при температуре, превышающей 100^oC, происходит ее испарение. При выделении паров воды в процессе горения борат увлажняется, плавится и сам разлагается с выделением паров воды. Дополнительное выделение хлора, хлорводородов и хлорированных углеводородных частиц приводит к ингибированию горения путем разбавления пламени негорючими газами и водой.

С другой стороны борат метилфосфита разлагается при температуре ниже 350^oC - температуре интенсивного разложения полиуретана, и таким образом является эффективным антипиреном для полиуретановых слоев. В поверхностной зоне при высоких температурах образуются достаточно устойчивые и тугоплавкие продукты вследствие взаимодействия борного ангидрида, образующегося при разложении бората метилфосфита, с продуктами разложения полимерных слоев.

Концентрации водного раствора бишофита, а также водного или спиртового раствора бората метилфосфита соответственно 60 - 70% и 8 - 10% взяты таким образом, чтобы получить прочный ассоциат бората метилфосфита с хлоридом магния на волокне, что приводит к улучшению эксплуатационных характеристик искусственной кожи. Дополнительное введение 1.2 - 3.2 мас.% дигидразида дикарбоновой кислоты в адгезионный полиуретановый слой необходимо для устойчивой адгезии между полимерным и текстильным слоями.

Способ получения искусственной кожи заключается в том, что на антиадгезионной бумаге формируют лицевой полиуретановый слой с помощью ножевой ракли толщиной 0.1 мм и высушивают в термокамере при 100^oC. Затем на сформированный лицевой слой тем же способом наносят адгезионный полиуретановый слой толщиной 0.15 мм, при этом в пленкообразующий 18 - 20%-ный раствор полиуретана вводят 1.2 - 3.2 мас.% дигидразида органической дикарбоновой кислоты, выбранной из группы: дигидразид адипиновой, терефталевой, 1,3-адамантилендикарбоновой кислот.

После формирования адгезионного слоя на дублировочных валах соединяют полимерный слой с хлопчатобумажной текстильной основой. Текстильную основу предварительно пропитывают при 20^oC сначала 60 - 70%-ным водным раствором природного бишофита, высушивают при нагревании до 80^oC, а затем пропитывают 8 - 10%-ным водным или спиртовым раствором бората метилфосфита до прироста массы после отжима 110 - 130% в течение 10 - 20 мин, высушивают при 90^oC до остаточного содержания влаги 3.5 - 5% в течение 30 - 40 мин.

Синтез бората метилфосфита проведен по следующей технологии: в одногорлый реактор, снабженный насадкой, термометром, прямым холодильником, загружают 6.18 г (0.1 моля) борной кислоты и 11.0 г (0.1 моля) диметилфосфита. Затем реакционную массу нагревают при температуре 110 - 120^oC в течение 2 ч с одновременной отгонкой метилового спирта. В реакционной массе остается фосфорборсодержащий олигомер, застывающий при охлаждении в кристаллизационную массу.

Раствор природного бишофита имеет следующий состав, мг/л: CaCO₃ - 50.442 - 72.06 Ca(HCO₃)₂ - 158.879 - 226.97 CaSO₄ - 669.48 - 956.4 CaCl₂ - 999.46 - 1427.8 MgCl₂ - 226494.42 - 380706.32 MgBr₂ - 4533.13 - 6475.9 KCl - 4251.8 - 6074.0 Конкретные данные по практической реализации предлагаемого изобретения приведены ниже.

Пример 1. На антиадгезионной бумаге с помощью ножевой ракли формируют лицевой полиуретановый слой толщиной 0.1 мм и высушивают в термокамере при температуре 100^oC. Далее на сформированный лицевой слой также с помощью ножевой ракли наносят адгезионный (грунтовочный) слой толщиной 0.15 мм. После этого на дублировочных валах происходит механическое соединение полимерных слоев и хлопчатобумажной текстильной основы, которая представляет собой суровую хлопчатобумажную ткань полотняного переплетения, содержащую 60% природного бишофита от массы ткани и 8% бората метилфосфита от массы ткани.

Предварительную пропитку ткани осуществляют при температуре 20^oC сначала водным раствором природного бишофита (содержание MgCl₂ 226494.42 мг/л), далее следует сушка при нагревании до 80^oC, а затем пропитка спиртовым раствором бората метилфосфита (содержание антипирена 62568 мг/л) до прироста массы после отжима 120% в течение 10 мин с последующим высушиванием в термокамере при 90^oC в течение 30 мин до остаточного содержания влаги 3.5%.

После дублирования многослойный полуфабрикат подается в термокамеру с температурой 100^oC, затем после охлаждения происходит отделение полученной искусственной кожи от подложки.

Для получения адгезионного полиуретанового слоя в 20%-ный пленкообразующий раствор полиуретана в диметилформамиде вводят 2.5 мас.% дигидразида терефталевой кислоты.

Пример 2. На антиадгезионной бумаге с помощью ножевой ракли формируют лицевой полиуретановый слой толщиной 0.1 мм и высушивают в термокамере при температуре 100^oC. Далее на сформированный лицевой слой также с помощью ножевой ракли наносят адгезионный (грунтовочный) слой толщиной 0.15 мм. После этого на дублировочных валах происходит механическое соединение полимерных слоев и хлопчатобумажной текстильной основы, которая представляет собой суровую хлопчатобумажную ткань сатинового переплетения, содержащую 60% природного бишофита от массы ткани и 10% бората метиофосфита от массы ткани.

Предварительную пропитку ткани осуществляют при температуре 20^oC сначала водным раствором природного бишофита (содержание MgCl₂ 226494.42 мг/л), далее следует сушка при нагревании до 80^oC, а затем пропитка водным раствором бората метилфосфита (содержание антипирена 68384 мг/л) до прироста массы после отжима 130% в течение 20 мин с последующим высушиванием в термокамере при 90^oC в течение 40 мин до остаточного содержания влаги 4%.

Для получения адгезионного полиуретанового слоя в 18%-ный пленкообразующий раствор полиуретана в диметилформамиде вводят 3.2 мас.% дигидразида адипиновой кислоты.

Пример 3. На антиадгезионной бумаге с помощью ножевой ракли формируют лицевой полиуретановый слой толщиной 0.1 мм и высушивают в термокамере при температуре 100^oC. Далее на сформированный лицевой слой также с помощью ножевой ракли наносят адгезионный (грунтовочный) слой толщиной 0.15 мм. После этого на дублировочных валах происходит механическое соединение полимерных слоев и хлопчатобумажной текстильной основы, которая представляет собой суровую хлопчатобумажную ткань полотняного переплетения, содержащую 60% природного бишофита от массы ткани и 10% бората метилфосфита от массы ткани.

Предварительную пропитку ткани осуществляют при температуре 20^oC сначала водным раствором природного бишофита (содержание MgCl₂ 226494.42 мг/л), далее следует сушка при нагревании до 80^oC, а затем пропитка спиртовым раствором бората метилфосфита (содержание антипирена 68384 мг/л) до прироста массы после отжима 125% в течение 15 мин с последующим высушиванием в термокамере при 90^oC в течение 30 мин до остаточного содержания влаги 4%.

Для получения адгезионного полиуретанового слоя в 20%-ный пленкообразующий раствор полиуретана в диметилформамиде вводят 1.5 мас.% дигидразида адипиновой кислоты.

Пример 4. На антиадгезионной бумаге с помощью ножевой ракли формируют лицевой полиуретановый слой толщиной 0.1 мм и высушивают в термокамере при температуре 100^oC. Далее на сформированный лицевой слой также с помощью ножевой ракли наносят адгезионный (грунтовочный) слой толщиной 0.15 мм. После этого на дублировочных валах происходит механическое соединение полимерных слоев и хлопчатобумажной текстильной основы, которая представляет собой суровую хлопчатобумажную ткань сатинового переплетения, содержащую 60% природного бишофита от массы ткани и 10% бората метилфосфита от массы ткани.

Предварительную пропитку ткани осуществляют при температуре 20^oC сначала водным раствором природного бишофита (содержание MgCl₂ 226494.42 мг/л), далее следует сушка при нагревании до 80^oC, а затем пропитка спиртовым раствором бората метилфосфита (содержание антипирена 68384 мг/л) до прироста массы после отжима 125% в течение 10 мин с последующим высушиванием в термокамере при 90^oC в течение 40 мин до остаточного содержания влаги 3.5%.

Для получения адгезионного полиуретанового слоя в 20%-ный пленкообразующий раствор полиуретана в диметилформамиде вводят 1.2 мас.% дигидразида 1,3-адамантилендикарбоновой кислоты.

Данные по примерам 1, 2, 3, 4 сведены в табл. 1.

Сравнительные данные по свойствам искусственных кож, полученных по предлагаемому способу и прототипу, приведены в табл. 2.

Примечание к табл. 2: положение образцов в пламени - вертикальное; продолжительность выдерживания в пламени 30 с.; размер образца - 170 мм по основе и 50 мм по утку.

Из сопоставления основных показателей табл. 2 следует, что предлагаемый материал приобретает повышенную огнестойкость по сравнению с прототипом, не теряет при этом важные эксплуатационные характеристики. Применяемый при этом антипирен: борат метилфосфита делает способ изготовления данной искусственной кожи доступным, реальным для внедрения.

Подобная искусственная кожа может быть изготовлена на Волжском ПО "Химволокно" с применением хлопчатобумажной ткани Камышинского ХБК, рассолов природного бишофита месторождения Волгоградской области и антипирена бората метилфосфита.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий: - средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в различных отраслях промышленности; - для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов; - средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".

Формула изобретения

Искусственная кожа, включающая соединенную между собой хлопчатобумажную текстильную основу, содержащую бишофит в количестве 60 - 70 мас.%, адгезионный и лицевой полимерные слои на основе раствора полиуретана в диметилформамиде, отличающаяся тем, что адгезионный полимерный слой выполнен на основе 18 - 20%-ного раствора полиуретана с добавлением 1,2 - 3,2 мас.% дигидразида органической дикарбоновой кислоты из группы: дигидразид адипиновой, терефталевой, 1,3-адамантилендикарбоновой кислот, а текстильный слой дополнительно содержит борат метилфосфита в количестве 8 - 10 мас.%.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

Искусственная кожа

Патент 2134737