Способ получения многослойного изолирующего материала с широким спектром защитных свойств

Способ получения многослойного изолирующего материала с широким спектром защитных свойств

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к способу получения изолирующих материалов, обладающих широким спектром защитных свойств (универсальностью, многофункциональностью), для изготовления защитной одежды от жидкой фазы, паров и газов токсичных, агрессивных, окисляющих химических веществ, нефтепродуктов от воздействия открытого пламени и инфракрасного (теплового) излучения. Для модификации использованы материалы с односторонним и двусторонним покрытием ткани-основы резиновыми рецептурами на основе бутилкаучука (БК) и его смеси с синтетическим каучуком этиленпропиленовым тройным (СКЭПТ).

Широкое применение бутилкаучука для получения прорезиненных материалов для обеспечения защиты от различных химических продуктов объясняется его низкой газопроницаемостью. Однако эти материалы уже не отвечают современным требованиям, предъявляемым к защитным материалам. Современные прорезиненные материалы должны обладать универсальными, многофункциональными свойствами, при этом поверхостная плотность не должна превышать 450 г/м². Наличие таких свойств особенно важно для аварийных изолирующих костюмов, т.к. при ликвидации аварий на химических объектах возможно действие различных опасных факторов (различные по свойствам химические вещества, воздействие открытого пламени в очагах пожара). Получение универсальных материалов основывается на принципе многослойности, использовании различных по свойствам каучуков.

Известен слоистый прорезиненный материал [1], у которого текстильная основа (из полиамидного волокна) с двух сторон покрыта составом на основе БК, наружная сторона имеет дополнительный слой Viton (смесь фторкаучуков). При многих положительных свойствах этого материала он имеет повышенную жесткость, поверхностную плотность. Для наружного слоя используются дорогостоящие полимеры. Известен композиционный слоистый материал [2J, который содержит слой ткани, с одной стороны которой расположен резиновый слой на основе полимерной композиции из бутилкаучука, с другой стороны ткани нанесен слой (наружный) из фторсодержащей смесевой термоэластопластичной композиции. К недостаткам этого материала можно отнести повышенную массу 1 м² (580-620 г), низкую стойкость к открытому пламени (менее 10 с), высокую стоимость смеси фторполимеров.

В качестве прототипа выбран универсальный защитный материал [3] и способ его получения, прорезиненный для обеспечения защиты от токсичных агрессивных химических веществ и от воздействия открытого пламени. Цель достигается за счет использования полимеров различной химической природы (т.е. резко отличающихся по химическим свойствам) и наличием текстильной основы между полимерными слоями. На серийно выпускаемую ткань с односторонним покрытием рецептурой на основе бутилкаучука методом шпредингования на изнаночную сторону материала наносится композиции на основе хлорсульфированного полиэтилена (ХСПЭ) или полихлоропренового каучука (ПХП). Технический результат изобретения достигается если масса внешнего полимерного слоя была не менее 200 г/м², а масса внутреннего полимерного слоя (на основе БК) - не менее 300 г/м². Полученные таким способом защитные материалы обладают полизащитными свойствами, но имеют недостаточную стойкость к концентрированной серной кислоте (96%), к сильному окислителю (тетраоксид азота) и повышенную поверхностную плотность (500-600 г/м²)

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и получение материалов универсальных, многофункциональных, с высокой химической стойкостью к различным химическим продуктам, пониженной поверхностной плотностью.

Предлагаемое изобретение, реализуемое путем модификации изолирующих материалов на основе БК, обладающего высокой газонепроницаемостью, позволяет получать материалы с широким комплексом защитных свойств. Поставленная задача решается путем нанесения методом шпредингования двух рецептур на основе смеси ХСПЭ и ПХП на односторонний или двухсторонний материалы на основе БК или смеси БК со СКЭПТ, которые обеспечивают материалам стойкость к токсичным, агрессивным веществам, нефтепродуктам, к воздействию открытого пламени. Эти рецептуры последовательно можно наносить на ткани с различной поверхностной плотностью, но предпочтительно на ткани с поверхностной плотностью 280-320 г/м². При этом достигается хорошая адгезия наносимых составов к поверхности модифицируемых материалов.

Принцип получения многослойных материалов на основе различных полимеров, каждый из которых выполняет свои защитные функции, позволяет в итоге получать материалы с широким спектром защитных свойств. Ткань - основа входит в перечень слоев этих универсальных материалов.

Конструкция модифицированных материалов представлена на фиг.1 и фиг.2.

Защитный материал, полученный по заявленному способу на основе одностороннего материала, содержит слой ткани 1, с одной стороны которой расположен полимерный слой 2 (внутренний) на основе БК (фиг.1), с другой стороны слоя ткани 1 расположен полимерный слой 3 (внутренний) на основе рецептуры 1 и полимерный слой 4 (наружный) на основе рецептуры 2. Полимерные слои 3 и 4 отличаются по химическим свойствам от полимерного слоя 2 (использованы разнополярные каучуки)

Второй защитный материал, полученный по заявленному способу на основе двухстороннего материала, содержит слой ткани 1, с двух сторон которой расположены полимерные слои 2 и 3 на основе сополимера БК и СКЭПТ (фиг.2), над слоем 3 расположен полимерный слой 4 (внутренний) на основе рецептуры 1 и полимерный слой 5 (наружный) на основе рецептуры 2.

Полимерные слои 4 и 5 отличаются по химическим свойствам от полимерных слоев 2 и 3 (применены разнополярные каучуки).

Для модификации использовали односторонний материал УНКЛ-3 (ТУ 2566-051-00209600-94) и двухсторонний материал 51183-3 (ТУ 2566-013-75233153-2008), ткань-основа 1 слоя - полиамидная ткань, но могут быть применены полиэфирные ткани или смешанные ткани хлопок-полиамид, хлопок-полиэфир.

Для достижения технического результата изобретения необходимо, чтобы выкладка модифицированных рецептур на ткань одностороннего материала или на бутиловый слой двухстороннего материала была не менее 100 г/м².

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами. Материал с универсальными защитными свойствами изготавливается известным способом прорезинивания полимерно-текстильных материалов:

Пример 1. На текстильную основу одностороннего изолирующего материала с БК наносится состав (рецептура 1) на основе хлорсульфированного полиэтилена (ХСПЭ) и полихлоропренового каучука (ПХП) при следующих соотношениях компонентов (мас.ч.):

ХСПЭ	80,0±5
ПХП (Байпрен)	20,0±5
белая сажа	2,0±0,2
Алюминия гидрооксид	33,0±3,0
Сурьма трехоксид	15,0±1,5
Магния окись	10,0±1,0
Хлорпарафин	15,0±1,5
Пигмент желтый	2,0±0,2
Канифоль	2,5±0,2
Каптакс	0,3±0,03
Тиурам	0,6±0,06
Бензин	140,3±20,0
этилацетат	280,6±30,0

Далее наносится полимерная композиция (рецептура 2) на основе ХСПЭ и ПХП при следующих соотношениях компонентов (мас.ч.):

ХСПЭ	80,0±5
ПХП (Байпрен)	20,0±5
белая сажа	2,0±0,2
Алюминия гидрооксид	33,0±3,0
Сурьма трехоксид	15,0±1,5
Магния окись	10,0±1,0
Хлорпарафин	15,0±1,5
Пигмент желтый	2,0±0,2
Алюминиевая пудра	15,0±1,5
Канифоль	2,5±0,2
Каптакс	0,3±0,03
Тиурам	0,6±0,06
Бензин	140,3±20,0
этилацетат	303,9±30,0

Выкладка резиновых смесей рецептур 1 и 2 на модифицированную прорезиненную ткань проводится в соотношении 1:1

Пример 2. На наружный слой (БК-СКЭПТ) двухстороннего изолирующего материала наносится состав (рецептура 1) на основе ХСПЭ и ПХП при следующих соотношениях компонентов (мас.ч.):

ХСПЭ	80,0±5
ПХП (Байпрен)	20,0±5
белая сажа	2,0±0,2
Алюминия гидрооксид	33,0±3,0
Сурьма трехоксид	15,0±1,5
Магния окись	10,0±1,0
Хлорпарафин	15,0±1,5
Пигмент синий	2,0±0,2

Канифоль	2,5±0,2
Каптакс	0,3±0,03
Тиурам	0,6±0,06
Бензин	140,3±20,0
этилацетат	280,6±30,0

Далее наносится полимерная композиция (рецептура 2) на основе ХСПЭ и ПХП при следующих соотношениях компонентов (мас.ч):

ХСПЭ	80,0±5
ПХП(Байпрен)	20,0±5
белая сажа	2,0±0,2
алюминия гидрооксид	33,0±3,0
сурьма трехоксид	15,0±1,5
магния окись	10,0±1,0
хлорпарафин	15,0±1,5
пигмент синий	2,0±0,2
алюминиевая пудра	15,0±1,5
канифоль	2,5±0,2
каптакс	0,3±0,03
тиурам	0,6±0,06
бензин	140,3±20,0
этилацетат	303,9±30,0

Модифицированные материалы подвергаются вулканизации при 130-140°С.

Защитные материалы обладают высокими защитными свойствами при воздействии паров, газов, жидкой фазы токсичных, агрессивных, окисляющих веществ, нефтепродуктов, масел, стойкостью к открытому пламени, которая увеличивается в процессе хранения в 2 и более раза, и стойкостью к инфракрасному излучению.

Защитные свойства материалов по вышеуказанным примерам в сравнении с материалами по прототипу представлены в таблице. Оценку физико-механических и защитных свойств осуществляли по принятым стандартным методикам. Таблица 1

Наименование показателя	Материалы по патенту 2375192	Материалы по примерам
ХСПЭ/БК	ПХП/БК	1	2
1	2	3	5	6
1 Поверхностная плотность, г/м2	360-425	440-450	380-390	430-440
2 Разрывная нагрузка, Н	990	840	1100
- по основе				1180
- по утку	880	740	950	990
3 Сопротивление раздиру, Н	22	20	36
- по основе				44
- по утку	20	18	25	32
4 Стойкость к воздействию основных групп органических и неорганических веществ
4.1. Аммиак (концентрация 705±40 мг/л), мин	600	600	720	720
- потеря прочности при продавливании шаровым элементом, %	19	12	0	0
4.2 Хлор (концентрация 2970±50 мг/л), мин	600	600	720	720
- потеря прочности при продавливании шаровым элементом, %	20	16	0	0
4.3 Хлористый водород (концентрация 1550±35 мг/л), мин	600	600	720	720
- потеря прочности при продавливании шаровым элементом, %	15	6	0	0
4.4 Сернистый ангидрид (концентрация 1640±60 мг/л), мин	600	600	720	720
- потеря прочности при продавливании шаровым элементом, %	20	19	0	0

4. 5 Щелочи (гидроксид натрия 40%), мин	180	180	180	180
- потеря прочности при продавливании шаровым элементом, %	8,5	8,4	0	0
4.6 Неорганические минеральные кислоты (серная кислота 96%), мин	180	180	180	180
- потеря прочности при продавливании шаровым элементом, %	8,3	полимерный слой (ПХП) разрушается	0	0
4.7 Агрессивные окисляющие соединения (тетраоксид азота), мин	180	180	180	180
- проницаемость, мг/см2	0,00013	0,0002	0,000046	0,00004
- потеря прочности при
продавливании шаровым элементом, %	25,5	61,4	0	0
4.8 Гидразин, мин	180	180	180	180
- проницаемость, мг/см2	0,0002	0,0002	0,0002	0,0002
- потеря прочности при продавливании шаровым элементом, %	11	6,9	0	0
4.9 Горюче-смазочные материалы(автотракторное масло), мин	180	180	180	180
- потеря прочности при продавливании шаровым элементом, %	14,0	13,7	12,0	11,0
5 Сопротивление истиранию, циклы	1000	1000	1000	1000
6 Стойкость к воздействию открытого пламени, с	15	13	1322 (после 4 месяцев хранения)	1535-40 (после 4 месяцев хранения)
7 Стойкость к инфракрасному излучению (интенсивность 1,7 Вт/см2), с	-	-	30	30
- остаточная прочность при продавливании шаровым элементом, кгс	-	-	46	106
- потеря прочности при продавливании шаровым элементом, %	-	-	2	11

Результаты испытаний, представленные в таблице, показывают, что материалы односторонние и двухсторонние на основе БК, модифицированные предложенным способом, обладают хорошими физико-механическими свойствами, широким спектром защитных свойств, превосходящие прочностные и защитные свойства известных материалов или остаются на их уровне [3], при этом значительно превосходят их по химической стойкости, особенно это заметно при оценке остаточной прочности после воздействия, высококонцентрированной серной кислоты и тетраоксида азота. Стойкость к открытому пламени значительно повышается после хранения. Материалы также обладают стойкостью к инфракрасному излучению.

Заявленный способ получения многослойного изолирующего материала с широким спектром защитных свойств используется для изготовления аварийных изолирующих комплектов СИЗК-ИП и СИЗК-ФП, разработанных в ходе выполнения темы в рамках ФЦП «Национальная система химической и биологической безопасности Российской Федерации (2009-2014 годы)».

Источники информации

1 Рекламный проспект: аварийно-спасательное снаряжение от компании «Треллеботг». Производство в России ООО «Треллеборг Индустри».

2 Патент на изобретение RU 2312769, В32В 25/10, С0ВL 27/12, А62D 5/00, 2006.

3 Патент на изобретение RU 2375192, B32В 25/10, А62В 17/00, 2006.

Способ получения многослойного изолирующего материала с широким спектром защитных свойств для изготовления защитной одежды, полученный путем модификации изолирующих материалов на основе бутилкаучука (БК) и его сополимеров, включающий модификацию изолирующего материала, представляющего собой материал с нанесенным на ткань с одной стороны или двух сторон слоем на основе бутилкаучука (БК) или бутилкаучука со синтетический каучук этиленпропиленовый тройной (СКЭПТ), соответственно, с помощью нанесения на верхнюю сторону изолирующего материала полимерного слоя из композиции на основе хлорсульфированного полиэтилена (ХСПЭ) и полихлоропренового каучука (ПХП) в массовом соотношении 75-85:15-25, с последующим нанесением на него полимерного слоя из композиции на основе хлорсульфированного полиэтилена и полихлоропренового каучука в массовом соотношении 75-85:15-25, включающего алюминиевую пудру и дальнейшей вулканизации при температуре 130-140°C.