Огнеупорная композиция и содержащие ее текстильные материалы

Огнеупорная композиция и содержащие ее текстильные материалы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение, описанное в данной заявке, в целом относится к огнеупорным композициям и текстильным материалам на их основе.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Огнеупорные ткани широко применяют, в том числе в производстве одежды для различных сфер деятельности, например,, в армии, электротехнике (электродуговая защита), производстве нефтяных продуктов и в аварийных ситуациях. Для такой одежды обычно предпочтительны ткани на основе целлюлозы или ее смесей, благодаря доступности химической обработки с целью придания этим тканям огнеупорных свойств и относительному комфорту при носке таких тканей.

Несмотря на популярность огнеупорных тканей на основе целлюлозы или ее смесей применение существующих тканей ограничено. Воспламеняемость многих целлюлозных тканей не может удовлетворять требованиям определенных отраслей промышленности. Для выполнения этих требований часто применяют изначально огнеупорные волокна (например, мета-арамидные волокна типа NOMEX® от Е.I. du Pont de Nemours and Company), что повышает стоимость ткани. Соответственно остается потребность в альтернативных огнеупорных соединениях, которые можно применять для улучшения огнеупорных свойств тканей. Остается также потребность в огнеупорных тканях, обработанных такими огнеупорными соединениями и способных удовлетворять современным стандартам огнеупорности.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение, описанное в данной заявке, в целом предлагает огнеупорную композицию на основе одного или нескольких фосфорсодержащих соединений. Эти фосфорсодержащие соединения обычно получают по реакции соединения фосфора с азотсодержащим соединением с образованием предконденсата. Предконденсат можно затем ввести в реакцию с поперечно-сшивающей композицией для получения фосфорсодержащего полимера, который затем можно окислить для перевода по меньшей мере части атомов фосфора в пятивалентное состояние. Данное изобретение также предлагает текстиль, содержащий текстильную основу и огнеупорную композицию, а также изобретение предлагает способ обработки текстильной основы такой огнеупорной композицией.

В первом варианте изобретение предлагает огнеупорную композицию, содержащую фосфорсодержащий полимер. Фосфорсодержащий полимер можно получить: (a) по реакции конденсации смеси реагентов с образованием предконденсата, (b) по реакции конденсации предконденсата со стадии (a) с поперечно-сшивающей композицией с образованием фосфорсодержащего промежуточного полимера и (c) по реакции фосфорсодержащего промежуточного полимера со стадии (b) с окислителем с образованием фосфорсодержащего полимера. Реакционная смесь, используемая на стадии (a), может содержать фосфониевое соединение и азотсодержащее соединение. Фосфониевое соединение может иметь структуру формулы (I)

В формуле (I) можно выбрать R₁ из группы, состоящей из водорода, C₁-C₃ алкила, C₁-C₃ галоалкила, C₂-C₃ алкенила и C₂-C₃ галоалкенила; X может быть анионом, выбранным из группы, состоящей из хлорида, сульфата, гидросульфата, фосфата, ацетата, карбоната, бикарбоната, бората и гидроксила; b представляет собой заряд аниона X; и а равен (-b). Азотсодержащее соединение может иметь формулу (II)

В формуле (II) R₂, R₃, R₄, R₅, R₆ и R₇ можно независимо выбрать из группы, состоящей из водорода, гидроксиметила и алкоксиметила. Поперечно-сшивающая композиция, используемая на стадии (b), может содержать мочевину и/или алкиленмочевину, которое выбирают из группы, состоящей из этиленмочевины, пропиленмочевины и их смесей. На стадии (c) фосфорсодержащий промежуточный полимер вводят в реакцию с окислителем в условиях, достаточных для превращения по меньшей мере части атомов фосфора в фосфорсодержащем промежуточном полимере в пятивалентное состояние.

Во втором варианте данное изобретение предлагает текстильный материал, содержащий текстильную основу и фосфорсодержащий полимер. Фосфорсодержащий полимер можно получить (a) по реакции конденсации в смеси реагентов с образованием предконденсата, (b) по реакции конденсации предконденсата со стадии (a) и поперечно-сшивающей композиции с образованием фосфорсодержащего промежуточного полимера и (c) по реакции фосфорсодержащего промежуточного полимера со стадии (b) с окислителем с образованием фосфорсодержащего полимера. Смесь реагентов, использованная на стадии (a), может содержать фосфониевое соединение и азотсодержащее соединение. Фосфониевое соединение может иметь формулу (I)

В формуле (I) R₁ можно выбрать из группы, состоящей из водорода, C₁-C₃ алкила, С₁-С₃ галоалкила, C₂-C₃ алкенила и C₂-C₃ галоалкенила; X может представлять собой анион, выбранным из группы, состоящей из хлорида, сульфата, гидросульфата, фосфата, ацетата, карбоната, бикарбоната, бората и гидроксила; b представляет собой заряд аниона X и а равен (-b). Азотсодержащее соединение может иметь формулу (II)

В формуле (II) R₂, R₃, R₄, R₅, R₆ и R₇ можно независимо выбирать из группы, состоящей из водорода, гидроксиметила и алкоксиметила. Поперечно-сшивающая композиция, используемая на стадии (b), может содержать мочевину и/или алкиленмочевину, которую выбирают из группы, состоящей из этиленмочевины, пропиленмочевины и их смесей. На стадии (c) фосфорсодержащий промежуточный полимер вводят в реакцию с окислителем в условиях, достаточных для превращения по меньшей мере части атомов фосфора в фосфорсодержащем промежуточном полимере в пятивалентное состояние.

В третьем варианте данное изобретение предлагает способ обработки текстильной основы. Способ может включать следующие стадии: (a) выбор текстильной основы, (b) контактирование по меньшей мере части текстильной основы с композицией для обработки с целью нанесения на основу композиции для обработки, причем композиция для обработки включает предконденсат и поперечно-сшивающую композицию, (c) нагревание текстильной основы со стадии (b) до температуры, достаточной для получения предконденсата и его конденсации с поперечно-сшивающей композицией с образованием фосфорсодержащего промежуточного полимера и (d) контактирование по меньшей мере части текстильной основы с нанесенным фосфорсодержащим промежуточным полимером с окислителем в условиях, достаточных для превращения по меньшей мере части атомов фосфора в фосфорсодержащем промежуточном полимере в пятивалентное состояние. Поперечно-сшивающая композиция, присутствующая в композиции для обработки на стадии (b), может содержать мочевину и/или алкиленмочевину, выбранную из группы, состоящей из этиленмочевины, пропиленмочевины и их смесей. Предконденсат, присутствующий в композиции для обработки на стадии (b), можно получить по реакции конденсации смеси реагентов. Смесь реагентов может включать фосфониевое соединение формулы (I)

В формуле (I) R₁ можно выбрать из группы, состоящей из водорода, C₁-C₃ алкила, C₁-C₃ галоалкила, C₂-C₃ алкенила и C₂-C₃ галоалкенила; X может представлять собой анион, выбранный из группы, состоящей из хлорида, сульфата, гидросульфата, фосфата, ацетата, карбоната, бикарбоната, бората и гидроксида; b представляет собой заряд аниона X и а равен (-b).

Смесь реагентов может также включать азотсодержащее соединение формулы (II)

В формуле (II) R₂, R₃, R₄, R₅, R₆ и R₇ можно независимо выбрать из группы, состоящей из водорода, гидроксиметила и алкоксиметила.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как показано выше, данное изобретение предлагает огнеупорные композиции и огнеупорные текстильные материалы, изготовленные с применением таких композиций. Использованный здесь термин «огнеупорный» относится к материалу, который горит медленно или сам прекращает горение после удаления внешнего источника возгорания. Огнеупорность текстильных материалов можно определить любым тестовым способом, например, описанным в работе National Fire Protection Association (NFPA) 701, озаглавленной "Standard Methods of Fire Tests for Flame Propagation of Textiles and Films," ASTM D6413 под названием "Standard Test Method for Flame Resistance of Textiles (вертикальный тест)", NFPA 2112 под названием "Standard on Flame Resistant Garments for Protection of Industrial Personnel Against Flash Fire", ASTM F1506 под названием "The Standard Performance Specification for Flame Resistant Textile Materials for Wearing Apparel for Use by Electrical Workers Exposed to Momentary Electric Arc and Related Thermal Hazards", и ASTM F1930 под названием "Standard Test Method for Evaluation of Flame Resistant Clothing for Protection Against Flash Fire Simulations Using an Instrumented Manikin".

В первом варианте данное изобретение предлагает огнеупорную композицию, содержащую фосфорсодержащий полимер. Фосфорсодержащий полимер можно получить сначала по реакции конденсации смеси реагентов с образованием предконденсата. Смесь реагентов может содержать фосфониевое соединение и азотсодержащее соединение.

Смесь реагентов может содержать любое подходящее фосфониевое соединение. Использованный здесь термин «фосфониевое соединение» относится к соединению, содержащему катион фосфония, который представляет собой положительно заряженный замещенный фосфин. Фосфониевое соединение может содержать катион фосфония, замещенный любым подходящим заместителем, таким как алкил, галоалкил, алкенил и галоалкенил, каждый из которых может быть замещен по меньшей мере одной гидроксильной группой. В предпочтительном варианте смесь реагентов включает по меньшей мере одно фосфониевое соединение формулы (I)

В формуле (I) R₁ может быть любой подходящей группой, такой как алкильная группа, галоалкильная группа, алкенильная группа или галоалкенильная группа. В предпочтительном варианте R₁ выбирают из группы, состоящей из водорода, C₁-C₃ алкила, C₁-C₃ галоалкила, C₂-C₃ алкенила и C₂-C₃ галоалкенила. В другом предпочтительном варианте R₁ может быть водородом. В формуле (I) X представляет анион и может быть любым подходящим моноатомным или полиатомным анионом. В предпочтительном варианте X может быть анионом, выбранным из группы, состоящей из галогенидов (например, хлорида), сульфата, гидросульфата, фосфата, ацетата, карбоната, бикарбоната, бората и гидроксида. В другом предпочтительном варианте X является сульфатным анионом. В формуле (I) b представляет заряд аниона X. Поэтому для получения нейтрального незаряженного фосфониевого соединения число катионов фосфония в соединении должно быть равно (-b). Примеры фосфониевых соединений, пригодных для применения в смеси реагентов, включают, но не ограничиваются этим, соли тетрагидроксиметилфосония, такие как тетрагидроксиметилфосфоний хлорид, тетрагидроксиметилфосфоний сульфат, тетрагидроксиметилфосфоний ацетат, тетрагидроксиметилфосфоний карбонат, тетрагидроксиметилфосфоний борат и тетрагидроксиметилфосфоний фосфат. Смесь реагентов может содержать одно фосфониевое соединение или смесь двух или нескольких фосфониевых соединений.

Смесь реагентов может содержать любое подходящее азотсодержащее соединение или комбинацию азотсодержащих соединений. В предпочтительном варианте смесь реагентов включает по меньшей мере одно азотсодержащее соединение формулы (II)

В формуле (II) R₂, R₃, R₄, R₅, R₆ и R₇ могут быть любой подходящей группой. В предпочтительном варианте R₂, R₃, R₄, R₅, R₆ и R₇ независимо выбирают из группы, состоящей из водорода, гидроксиметила и алкоксиметила. Подходящие азотсодержащие соединения включают, но не ограничиваются этим, меламин, метилолированные меламины и алкоксиметилмеламины (например, этерифицированные метилолмеламины). Смесь реагентов может содержать одно азотсодержащее соединение или смесь двух или нескольких азотсодержащих соединений.

Смесь реагентов может содержать любое количество фосфониевого соединения и азотсодержащего соединения. Количества фосфониевого соединения и азотсодержащего соединения в смеси реагентов можно выразить как мольное соотношение двух компонентов в смеси реагентов. Однако, как будет понятно специалистам в данной области (и как показано ниже), в реакции между фосфониевым соединением и азотсодержащим соединением участвуют катионы фосфония в соединении фосфония (противоионы в соединениях фосфония служат для баланса заряда). Таким образом, для того чтобы точно выразить относительное количество каждого реакционноспособного компонента, присутствующего в смеси реагентов, мольное количество соединения фосфония в смеси реагентов следует нормализовать, с тем чтобы выразить число реакционноспособных катионов фосфония, которые фосфониевые соединения вносят в смесь реагентов. Это можно просто сделать путем умножения числа молей фосфониевых соединений в смеси реагентов на число катионов фосфония, присутствующих в молекуле фосфониевого соединения. Например, если смесь реагентов содержит один моль фосфониевого соединения, содержащего два катиона фосфония на молекулу (например, тетрагидроксиметилфосфоний сульфат), то смесь реагентов будет содержать два моля реакционноспособных катионов фосфония ([1 моль тетрагидроксиметилфосфоний сульфата]×[2 катиона фосфония на молекулу тетрагидроксиметилфосфоний сульфата]=2 моля катионов фосфония). Если в смеси реагентов присутствуют два или более фосфониевых соединений, то такой расчет следует отдельно провести для каждого фосфониевого соединения. Результаты каждого расчета затем надо сложить, чтобы достичь общего числа молей реакционноспособных катионов фосфония, присутствующих в смеси реагентов. Величину, представляющую число катионов фосфония в смеси реагентов и мольное количество азотсодержащего соединения, затем можно использовать для определения относительных количеств фосфониевого соединения и азотсодержащего соединения в смеси реагентов (например, мольного соотношения катионов фосфония и азотсодержащего соединения), как рассмотрено ниже.

Предпочтительно, чтобы фосфониевое соединение и азотсодержащее соединение присутствовали в смеси реагентов в начальном мольном соотношении катионов фосфония и азотсодержащего соединения примерно 50:1 или менее, примерно 40:1 или менее, примерно 30:1 или менее, примерно 25:1 или менее, примерно 20:1 или менее, примерно 15:1 или менее, примерно 10:1 или менее или примерно 8:1 или менее. Предпочтительно, чтобы фосфониевое соединение и азотсодержащее соединение присутствовали в смеси реагентов в начальном мольном соотношении катионов фосфония и азотсодержащего соединения примерно 3:1 или более или примерно 6:1 или более. В предпочтительном варианте фосфониевое соединение и азотсодержащее соединение присутствуют в смеси реагентов в начальном мольном соотношении катионов фосфония и азотсодержащего соединения примерно от 50:1 до примерно 3:1. В другом предпочтительном варианте фосфониевое соединение и азотсодержащее соединение присутствуют в смеси реагентов в начальном мольном соотношении катионов фосфония и азотсодержащего соединения примерно от 40:1 до примерно 3:1, примерно от 30:1 до примерно 3:1, примерно от 25:1 до примерно 3:1, примерно от 20:1 до примерно 3:1 (например, примерно от 20:1 до примерно 10:1, примерно от 18:1 до примерно 14:1, примерно от 17:1 до примерно 15:1 или примерно 16:1), примерно от 15:1 до примерно 3:1 (например, примерно от 15:1 до примерно 6:1), примерно от 10:1 до примерно 3:1 или примерно от 8:1 до примерно 3:1 (например, примерно 6:1). В особенно предпочтительном варианте, например,, когда азотсодержащее соединение является меламином, фосфониевое и азотсодержащее соединения присутствуют в смеси реагентов при начальном мольном соотношении катионов фосфония и азотсодержащего соединения примерно от 20:1 до примерно 10:1, более предпочтительно примерно от 18:1 до примерно 14:1 и наиболее предпочтительно примерно от 17:1 до примерно 15:1 (например, примерно 16:1).

Смесь реагентов может содержать другие компоненты помимо описанных выше фосфониевого и азотсодержащего соединений. Например, смесь реагентов может содержать другие азотистые соединения, такие как мочевина, гуаназол, бигуанид или алкиленмочевины. Когда эти другие азотистые соединения присутствуют в смеси реагентов, они обычно присутствуют в сравнительно небольшом количестве по сравнению с количеством азотсодержащего соединения в такой смеси. Смесь реагентов может также содержать поверхностно-активное вещество, такое как алкоксилированный спирт, который способствует диспергированию азотсодержащего соединения, как описано ниже. Смесь реагентов может также содержать один или несколько pH буферов, таких как ацетаты (например, ацетат натрия), фосфаты (например, фосфаты щелочных металлов), третичные амины и аминоспирты.

Компоненты смеси реагентов могут реагировать в любых подходящих условиях, при которых протекает реакция конденсации между фосфониевым соединением и азотсодержащим соединением. В одном возможном варианте фосфониевое соединение находится в виде водного раствора, а азотсодержащее соединение (например, меламин) в виде твердого вещества или твердого вещества, диспергированного в жидкой среде. В целом для облегчения реакции между фосфониевым соединением и азотсодержащим соединением азотсодержащее соединение берут в виде твердого вещества (например, порошка) со сравнительно мелкими частицами, средний размер которых составляет примерно 100 мкм или менее. В этом варианте азотсодержащее соединение добавляют в водный раствор фосфониевого соединения при энергичном перемешивании раствора. Кроме того, для того чтобы облегчить проникновение азотсодержащего соединения в раствор, добавляют поверхностно-активное вещество. Можно использовать любое поверхностно-активное вещество, такое как алкоксилированный спирт. Как только азотсодержащее соединение добавлено в раствор, полученную смесь реагентов нагревают до температуры, достаточной для протекания реакции конденсации между фосфониевым соединением и азотсодержащим соединением. В предпочтительном варианте смесь реагентов нагревают до температуры примерно от 60°C до примерно 90°C и поддерживают в этом температурном интервале в течение достаточного времени для осуществления реакции между фосфониевым соединением и азотсодержащим соединением, обычно примерно от 2 до 8 часов. Обычно фосфониевое соединение вводят в реакцию в мольном избытке по отношению к азотсодержащему соединению и смесь реагентов выдерживают при повышенной температуре в течение достаточного времени, чтобы азотсодержащее соединение полностью прореагировало в результате реакции конденсации. Поскольку предконденсат, образовавшийся в реакции фосфониевого соединения и азотсодержащего соединения, растворяется в воде, полное отсутствие азотсодержащего соединения в продукте реакции можно визуально подтвердить фактом отсутствия твердых частиц азотсодержащего соединения в реакционной смеси.

Хотя точная химическая структура предконденсата не была установлена, приведенная формула (V) описывает один пример предконденсата, который, как полагают, образуется по реакции описанной выше конденсации.

Предконденсат формулы (V) можно получить по реакции соли тетрагидроксиметил фосфония с меламином. Для простоты здесь не показаны противоионы, обеспечивающие суммарный положительный заряд молекулы. Как видно из формулы (V), фосфониевое соединение (т.е. соль тетрагидроксиметилфосфония) присутствует в достаточном количестве для замещения каждого из шести атомов водорода в аминогруппах меламина. При таком избытке фосфониевого соединения в смеси реагентов полученный предконденсат может также содержать олигомеры (например, димеры, тримеры и т.д.) в которых два или несколько меламиновых «ядер» поперечно сшиты молекулами фосфониевого соединения. Кроме того, при использовании избытка фосфониевого соединения реакция конденсации может привести к предконденсату в композиции, содержащей значительное количество непрореагировавшего фосфониевого соединения, например,, примерно от 1% до примерно 50% избыточного фосфониевого соединения.

После реакции фосфониевого соединения и азотсодержащего соединения с образованием предконденсата полученный предконденсат вводят в реакцию конденсации с поперечно-сшивающей композицией, приводящую к образованию промежуточного фосфорсодержащего полимера. Поперечно-сшивающая композиция может включать любое подходящее поперечно-сшитое соединение. Предпочтительно, чтобы поперечно-сшитое соединение содержало две азотсодержащие функциональные группы, способные реагировать с соединенными с гидроксилом атомами углерода в предконденсате. (Эти соединенные с гидроксилом атомы углерода присутствуют в фосфониевом соединении, которое не прореагировало с азотсодержащим соединением при образовании предконденсата. Пример соединения, содержащего такие соединенные с гидроксилом атомы углерода, показан выше в формуле (V)). В предпочтительном варианте реакционноспособные азотсодержащие функциональные группы в поперечно-сшивающем соединении содержат только один атом водорода, непосредственно связанный с атомом азота. Таким образом, при реакции такого поперечно-сшивающего соединения с предконденсатом азотсодержащие функциональные группы, образующие поперечные связи, уже не содержат атомов водорода, непосредственно связанных с атомом азота функциональной группы. Не обращаясь к какой-либо конкретной теории, можно полагать, что такая поперечная связь (т.е. поперечная связь, в которой атом азота не связан непосредственно с атомом водорода) будет менее чувствительна к атаке окислителем (например, атаки хлором), чем поперечная связь, в которой атом азота все еще связан с атомом водорода. Полагают, что такая пониженная чувствительность к атаке окислителем обуславливает то, что для отмывки полученной огнеупорной композиции необходимо по меньшей мере частично увеличенное время.

Поперечно-связывающая композиция может включать любое поперечно-сшивающее соединение с описанными выше азотсодержащими функциональными группами. В предпочтительном варианте поперечно-сшивающая композиция содержит мочевину. В другом предпочтительном варианте поперечно-сшивающая композиция включает алкиленмочевину (например, циклическую алкиленмочевину). Алкиленмочевину предпочтительно выбирать из группы, состоящей из этиленмочевины, пропиленмочевины и их смесей. В другом предпочтительном варианте поперечно-сшивающая композиция включает смесь алкиленмочевины (например, циклической алкиленмочевины) и мочевины. Как и в предыдущем варианте с применением алкиленмочевины, алкиленмочевину лучше выбирать из группы, состоящей из этиленмочевины, пропиленмочевины и их смесей.

Поперечно-сшивающая композиция может содержать другие соединения помимо указанной выше алкиленмочевины. Например, поперечно-сшивающая композиция может содержать дополнительные поперечно-сшивающие реагенты (т.е. поперечно-сшивающие реагенты наряду с алкиленмочевиной). Пригодные для этого поперечно-сшивающие реагенты включают, например, гуанидин (т.е. гуанидин, его соль или производное типа цианогуанидина), гуанилмочевину, гликолурил, аммиак, аддукт аммиак-фомальдегид, аддукт аммиак-ацетальдегид, аддукт аммиак-масляный альдегид, адукт аммиак-хлораль, глюкозамин, полиамин (например, полиэтиленимин, поливиниламин, полиэфиримин, полиэтиленамин, полиакриламид, хитозан, аминополисахариды), глицидиловые эфиры, изоцианаты, блокированные изоцианаты и их комбинации. Эти поперечно-сшивающие реагенты могут присутствовать в поперечно-сшивающей композиции в сравнительно малом количестве по сравнению с количеством первичного поперечно-сшивающего соединения (например, алкиленмочевины), присутствующего в поперечно-сшивающей композиции.

Как указано выше, в одном предпочтительном варианте поперечно-сшивающая композиция включает смесь алкиленмочевины и мочевины. Более предпочтительно, чтобы композиция включала смесь этиленмочевины и мочевины. Алкиленмочевина и мочевина могут присутствовать в поперечно-сшивающей композиции в любом подходящем соотношении. Например, алкиленмочевина и мочевина могут присутствовать в поперечно-сшивающей композиции в мольном соотношении алкиленмочевины и мочевины примерно 10:1 или менее, примерно 9:1 или менее, примерно 8:1 или менее, примерно 7:1 или менее, примерно 6:1 или менее, примерно 5:1 или менее, примерно 4:1 или менее, примерно 3:1 или менее, примерно 2:1 или менее, или примерно 1:1 или менее. Алкиленмочевина и мочевина могут присутствовать в поперечно-сшивающей композиции в мольном соотношении алкиленмочевины и мочевины примерно 1:10 или более, примерно 1:9 или более, примерно 1:8 или более, примерно 1:7 или более, примерно 1:6 или более, примерно 1:5 или более, примерно 1:4 или более, примерно 1:3 или более, примерно 1:2 или более или примерно 1:1 или более. Таким образом, в ряду предпочтительных вариантов алкиленмочевина и мочевина могут присутствовать в поперечно-сшивающей композиции в мольном соотношении алкиленмочевины и мочевины примерно от 10:1 до примерно 1:10, примерно от 9:1 до примерно 1:9, примерно от 8:1 до примерно 1:8, примерно от 7:1 до примерно 1:7, примерно от 6:1 до примерно 1:6, примерно от 5:1 до примерно 1:5, примерно от 4:1 до примерно 1:4, примерно от 3:1 до примерно 1:3, примерно от 2:1 до примерно 1:2 или примерно 1:1.

Предконденсат и поперечно-сшивающую композицию можно вводить в реакцию в любых количествах для осуществления реакции конденсации между ними. В предпочтительном варианте предконденсат и поперечно-сшивающую композицию вводят в реакцию при начальном массовом соотношении предконденсата и поперечно-сшивающей композиции примерно 1:2 или более, примерно 1:1 или более, примерно 3:2 или более, примерно 2:1 или более или примерно 3:1 или более. В другом предварительном варианте предконденсат и поперечно-сшивающую композицию вводят в реакцию при начальном массовом соотношении предконденсата и поперечно-сшивающей композиции примерно 10:1 или менее, примерно 9:1 или менее, примерно 8:1 или менее, примерно 7:1 или менее, примерно 6:1 или менее, примерно 5:1 или менее, примерно 4:1 или менее или примерно 3:1 или менее. Таким образом, в некоторых предпочтительных вариантах предконденсат и поперечно-сшивающую композицию вводят в реакцию при начальном массовом соотношении предконденсата и поперечно-сшивающей композиции примерно от 1:2 до примерно 10:1 (например, примерно от 1:2 до примерно 5:1), примерно от 1:1 до примерно 10:1 (например, примерно от 1:1 до примерно 8:1, примерно от 1:1 до примерно 6:1, примерно от 1:1 до примерно 5:1 или примерно от 1:1 до примерно 4:1), примерно от 3:2 до примерно 10:1 (например, примерно от 3:2 до примерно 8:1, примерно от 3:2 до примерно 4:1) или примерно от 2:1 до примерно 10:1 (например, примерно от 2:1 до примерно 8:1, примерно от 2:1 до примерно 6:1, примерно от 2:1 до примерно 5:1, примерно от 2:1 до примерно 4:1 или примерно от 2:1 до примерно 3:1). В одном предпочтительном варианте, когда поперечно-сшивающая композиция включает мочевину, предконденсат и поперечно-сшивающую композицию вводят в реакцию при начальном массовом соотношении предконденсата и поперечно-сшивающей композиции примерно от 1:1 до примерно 5:1, более предпочтительно примерно от 2:1 до примерно 4:1 или примерно 3:1.

Как показано выше, поперечно-сшивающая композиция может содержать более одного другого соединения. Для расчета соотношений, описанных в предыдущем параграфе, количество поперечно-сшивающей композиции будет количеством (по массе) компонентов в поперечно-сшивающей композиции, способных реагировать с предконденсатом в реакции конденсации. Таким образом, если поперечно-сшивающая композиция содержит только одно соединение, способное реагировать с предконденсатом (например, алкиленмочевину), то количество, используемое в расчете приведенных выше соотношений, будет количеством (по массе) этого соединения (например, алкиленмочевины), присутствующего в поперечно-сшивающей композиции. И если поперечно-сшивающая композиция содержит более одного соединения, способного реагировать с предконденсатом, то количество, используемое в описанных в предшествующем параграфе расчетах соотношений, будет суммарным количеством (по массе) «реакционноспособных» соединений, присутствующих в поперечно-сшивающей композиции. Эта величина является просто суммой масс каждого «реакционноспособного» соединения, присутствующего в поперечно-сшивающей композиции. В любом случае растворители, носители и другие нереакционноспособные соединения, присутствующие в поперечно-сшивающей композиции, не учитываются в рассчитанных соотношениях, описанных в предыдущем параграфе.

Предконденсат и поперечно-сшивающая композиция могут реагировать в любых условиях, которые приводят к реакции конденсации между предконденсатом и поперечно-сшивающей композицией (т.е. реакционноспособными соединениями, присутствующими в поперечно-сшивающей композиции). Оба компонента могут реагировать при комнатной температуре, но скорость реакции будет сравнительно невысокой. Таким образом, для активизации реакции конденсации предконденсат и поперечно-сшивающую композицию обычно объединяют и нагревают до повышенной температуры. Полученную смесь (т.е. смесь предконденсата и поперечно-сшивающей композиции) можно нагревать до любой температуры, которая приводит к ускорению реакции конденсации компонентов. В предпочтительном варианте полученную смесь нагревают до температуры примерно от 120°C до примерно 180°C. Для того чтобы обеспечить предконденсату и поперечно-сшивающей композиции достаточное время для осуществления реакции, полученную смесь обычно выдерживают некоторое время при повышенной температуре. В предыдущем варианте смесь выдерживают при повышенной температуре в течение примерно тридцати секунд или более.

При проведении реакции конденсации между предконденсатом и поперечно-сшивающей композицией предконденсат и поперечно-сшивающую композицию можно применять в любой форме. Например, предконденсат может быть в виде водного раствора, дисперсии или суспензии. Обычно предконденсат вводят в виде водного раствора. В таком варианте поперечно-сшивающую композицию можно взять в виде твердого вещества, которое добавляют к водному раствору, или в виде раствора или дисперсии, смешанной с водным раствором.

Реакция предконденсата с поперечно-сшивающей композицией приводит к образованию фосфорсодержащего промежуточного полимера. Поскольку фосфорсодержащий промежуточный полимер получают из предконденсата, содержащего катионы фосфония, промежуточный полимер будет содержать четвертичные атомы фосфора. Приведенная ниже структура формулы (X) показывает сегмент одной из возможных структур полимера, полученного по реакции этиленмочевины с предконденсатом, причем предконденсат получали по реакции тетрагидроксиметилфосфония с меламином.

В то время как полимер (т.е. полимер, содержащий четвертичные атомы фосфора) сравнительно устойчив, можно полагать, что устойчивость полимера и, например, время, необходимое для отмывки полимера, можно увеличить путем превращения по меньшей мере части атомов фосфора в полимере в пятивалентное состояние. Структура, приведенная в формуле (XI), показывает сегмент формулы (X) после того, как атомы фосфора были окислены до пятивалентного состояния.

Как видно из приведенной структуры, превращение атомов фосфора из четвертичного состояния в пятивалентное включает окисление, при котором четвертичные фосфониевые группы превращаются в фосфиноксидные группы. Это превращение (т.е. окисление атомов фосфора четвертичных фосфониевых групп в пятивалентное состояние) можно активизировать с помощью реакции с соответствующим окислителем. Подходящие окислители включают, но не ограничиваются этим: кислород (например, газообразный кислород), гидроксид водорода, перборат натрия, гипохлорит натрия, пероксокарбонат (например, пероксокарбонаты щелочных металлов), озон, надуксусную кислоту и их смеси или комбинации. Подходящие окислители включают также соединения, способные генерировать пероксид водорода или пероксидные группы, которые можно применять отдельно либо в комбинации с другими указанными выше окислителями. Как показано выше, фосфорсодержащий промежуточный полимер вводят в контакт с окислителем на некоторое время в условиях, достаточных для превращения по меньшей мере части атомов фосфора промежуточного полимера в пятивалентное состояние. В предпочтительном варианте промежуточный фосфорсодержащий полимер вводят в контакт с окислителем на некоторое время в условиях, достаточных для превращения практически всех атомов фосфора в промежуточном полимере в пятивалентное состояние.

Во втором варианте данное изобретение предлагает текстильный материал, содержащий текстильную основу и фосфорсодержащий полимер. Фосфорсодержащие полимеры, пригодные для применения в этом варианте изобретения, были описаны выше на примере первого варианта изобретения, и каждый описанный фосфорсодержащий полимер можно применять для различных вариантов текстильного материала по данному изобретению.

Текстильный материал по данному изобретению может включать любое подходящее количество фосфорсодержащего полимера. В предпочтительном варианте фосфорсодержащий полимер присутствует в текстильном материале в количестве, которое обеспечивает примерно 0.5% или более (например, примерно 1% или более, примерно 1.5% или более, примерно 2% или более, примерно 2.5% или более, примерно 3% или более, примерно 3.5% или более, примерно 4% или более или примерно 4.5% или более) элементного фосфора в расчете на массу необработанной текстильной основы. В другом предпочтительном варианте фосфорсодержащий полимер присутствует в текстильном материале в количестве, которое обеспечивает содержание примерно 5% или менее (например, примерно 4.5% или менее, примерно 4% или менее, примерно 3.5% или менее, примерно 3% или менее, примерно 2.5% или менее, примерно 2% или менее, примерно 1.5% или менее или примерно 1% или менее) элементного фосфора в расчете на массу необработанной текстильной основы. Предпочтительно, чтобы фосфорсодержащий полимер присутствовал в текстильном материале в количестве, которое обеспечивает содержание примерно от 1% до примерно 4%, примерно от 1% до примерно 3% или примерно от 1% до примерно 2.5% элементного фосфора в расчете на массу необработанной текстильной основы.

Текстильная основа, применяемая во втором варианте изобретения, может быть любой. Обычно текстильная основа представляет собой ткань, состоящую из одного или нескольких однородных или разных видов пряжи. Текстильная основа может включать единственный вид пряжи (например, ткань только из пряжи, содержащей смесь целлюлозных и синтетических волокон типа полиамидных волокон) или текстильный материал может состоять из нескольких разных видов пряжи (например, ткань может содержать первый вид пряжи, состоящей из целлюлозных и полиамидных волокон, и второй вид пряжи, состоящей из изначально огнеупорного волокна).

Пряжа, применяемая для изготовления текстильных материалов по данному изобретению, может быть любого типа. Предпочтительна штапельная пряжа. В таких вариантах штапельную пряжу можно изготовить из штапельного волокна одного вида (например, штапельная пряжа только из целлюлозных волокон или только из собственно огнеупорных волокон) либо штапельную пряжу можно изготовить из смеси двух или нескольких видов штапельных волокон (например, штапельная пряжа из смеси целлюлозных волокон и термопластичных синтетических штапельных волокон типа полиамидных волокон). Такие штапельные ткани можно изготовить любым способом прядения, таким как кольцепрядильное, аэродинамическое или пневмомеханическое прядение. В некото