Многослойный защитный полимерно-текстильный материал на основе бутадиен-стирольного термоэластопласта

Многослойный защитный полимерно-текстильный материал на основе бутадиен-стирольного термоэластопласта

Реферат

Изобретение относится к химии и полимерным композиционным материалам, в частности к производству композиционных защитных материалов, которые используются для изготовления защитной одежды, обеспечивающей защиту от газообразных концентрированных химических опасных веществ (аммиак, хлор, сероводород), агрессивных сред, нефтепродуктов, высоких и низких температур, открытого пламени, наряду с высоким уровнем физико-механических показателей, морозостойкости и низким водопоглощением.

Известен многослойный полимерный изоляционный материал (Пат. на полезную модель RU 15688, МПК В32В 25/10, E04D 5/10 (2000.01), опубл. 10.11.2000 Бюл. №31), включающий основу из ткани или нетканного материала, на одной из сторон которой нанесен слой, выполненный из эластомерной или термопластичной композиции, а на другой - слой, выполненный из битумно-полимерной композиции, включающий битум и дивинилстирольный термоэластопласт ДСТ-30. Изоляционный материал изготавливают на стандартном оборудовании получения шпрединговых материалов. Многослойный материал характеризуется морозостойкостью и высоким уровнем физико-механических показателей, низким водопоглощением, однако не обеспечивает защиту от высоких температур, открытого пламени, аварийных химических опасных веществ и агрессивных сред и предназначен только для устройства и ремонта кровельных покрытий жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений, а также гидроизоляции указанных зданий и сооружений. Ввиду отсутствия химзащитных свойств данный материал не может быть использован для изготовления защитной одежды.

Известен многослойный материал костюма Ansell Треллкем Сплеш 600

([Электронный ресурс»] - режим доступа https://shop.vostok.ru/catalog) химической защиты многократного применения, отвечающий требованиям ТР/ТС019/2011. Материал содержит полиамидную ткань-основу с двухсторонним покрытием на основе поливинилхлорида. Материал обеспечивает защиту при контакте с сильно загрязняющими или умеренно опасными едкими химическими веществами, нефтепродуктами. Известный материал обладает антистатическими свойствами. Изделие из данного материала может быть изготовлено методом сварки токами высокой частоты.

К недостаткам данного материала костюма следует отнести отсутствие стойкости к аварийным химическим опасным веществам в жидкой и газообразной фазе, а также отсутствие огнестойкости.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является композиционный многослойный материал для изготовления защитной одежды (Пат. RU 2521043, МПК С08/L 27/00 (2006.01)), опубл. 27.06.2014, Бюл. №18), содержащий ткань-основу, пропитанную полимерной композицией. Полимерная композиция содержит хлорсульфированный полиэтилен, полихлоропрен, каолин, диоксид титана, нанодисперсный наполнитель монтмориллонит, модифицированный четвертичными аммониевыми солями, хлорпарафин-470, трехокись сурьмы, декабромдифенилоксид, оксид магния, оксид цинка, тиурам Д, каптакс, канифоль. В качестве ткани-основы выбрана полиэфирная или хлопкополиэфирная, или вискозно-полиамидная ткань. В качестве органического растворителя выбрана смесь растворителей бензина и этилацетата в соотношении 1:1 по массе. Материал обладает повышенной прочностью при одновременной защите от воздействия токсичных и агрессивных химических веществ и открытого пламени.

К недостаткам технического решения, выбранного за прототип, можно отнести следующее:

- энергозатратный технологический процесс изготовления композиционного многослойного материала, который включает стадию сушки с использованием пара в паровых плитах клеепромазочной машины после нанесения раствора резиновой смеси на ткань-основу и последующую термообработку при температуре от 70 до 80°С в течение 6 часов;

- сложный состав полимерной композиции за счет использования большого количества ингредиентов и, как следствие, высокую стоимость материала.

Техническим результатом, на решение которого направлено изобретение, является получение многослойного защитного полимерно-текстильного материала на основе бутадиен-стирольного термоэластопласта, упрощение и удешевление технологического процесса его изготовления.

Предложенный многослойный защитный полимерно-текстильный материал отличается от известного тем, что в качестве ткани-основы дополнительно содержит полиамидную ткань полотняного переплетения в соотношении ткани-основы и полимерной композицией (1:1,5) - (1:3), а полимерная композиция дополнительно содержит бутадиен-стирольный термоэластопласт разветвленный ДСТ Р 30-814/ ДСТ Р 30-00, поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ-С-70У, пигмент органический лак рубиновый СК марки Б, пигмент Минатек 51СМ и смесь органических растворителей нефраса и этилацетата в соотношении 2:1 при следующем содержании компонентов, мас. ч.:

Бутадиен-стирольный термоэластопласт
разветвленный ДСТ Р 30-814/ ДСТ Р 30-00	100
Трехокись сурьмы	15-30
Хлорпарафин ХП-470	15-30
Поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ-С-70У	0-15
Пигмент органический лак рубиновый СК марки Б	5-10
Пигмент Минатек 51 СМ	0-10
Смесь органических растворителей
нефраса и этилацетат в соотношении 2:1	500

Бутадиен-стирольный термоэластопласт разветвленный ДСТ Р 30-814/ ДСТ Р 30-00 ТУ 2294-021-00148889-2014 при обычной температуре обладает свойствами вулканизованных резин, при повышенных температурах обладает текучестью, может перерабатываться на литьевом оборудовании.

Хлорпарафин ХП-470 ТУ 2493-339-05763458-2003 относится к группе жидких хлорпарафинов (содержание хлора по массе составляет менее 50%), является пластификатором, придает водо- и огнестойкость материалу. Использование хлорпарафина ХП-470 в сочетании с трехокисью сурьмы (ТУ48-14-1-88) обеспечивает их синергическое действие в качестве антипиренов.

Поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ-С-70У ГОСТ 14332-78 обладает химической стойкостью к кислотам и щелочам, минеральным маслам, растворителям, в сочетании с хлорпарафином ХП-470 и трехокисью сурьмы повышает устойчивость материала к воздействию открытого пламени.

Пигмент органический лак рубиновый СК марки Б окрашивает материал в красный цвет. При составлении колера могут быть использованы другие пигменты.

Пигмент Минатек 51СМ состоит из пластин слюды с размером частиц от 10 до 60 мкм, покрытых оксидом олова (SnO₂), в пространственную решетку которого встроен оксид сурьмы (Sb₂O₃), придает антистатические свойства материалу.

Нефрас С50/170 или бензин БР-1 ГОСТ 8505-80, нефрас С280/120 ТУ 38.401-67-108-92, плотность при 20°С 690-0,730 г/см³.

Этилацетат ГОСТ 8981-78, плотность при 20°С 0,865-0,885 г/см³.

Ткань-основа - полиэфирная, или хлопкополиэфирная, или полиамидная, или вискозно-полиамидная полотняного переплетения с поверхностной плотностью от 70 до 130 г/м².

Многослойный защитный полимерно-текстильный материал изготавливают путем нанесения полимерной композиции на основе бутадиен-стирольного термоэластопласта на одну из сторон ткани-основы либо на обе стороны методом шпредингования.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

Многослойный защитный полимерно-текстильный материал изготавливают методом послойного нанесения на полиэфирную ткань марки ПЭ-005 МВД (поверхностная плотность 70 г/м²) раствора полимерной композиции в смеси органических растворителей нефраса и этилацетата в массовом соотношении 2:1.

Смесь компонентов для полимерной композиции следующего состава изготавливают стандартным способом на вальцах Пд 630 315/315 л, мас. ч.:

Бутадиен-стирольный термоэластопласт
разветвленный ДСТ Р 30-814/ ДСТ Р 30-00	100
Трехокись сурьмы	15
Хлорпарафин ХП-470	15
Пигмент органический лак рубиновый СК марки Б	5

Полученную полимерную композицию загружают в клеемешалку, добавляют 500 мас. ч. смеси органических растворителей нефраса и этилацетата в массовом соотношении 2:1 и перемешивают при комнатной температуре до полного растворения полимерной смеси и образования гомогенной массы. Полученный раствор полимерной композиции наносят послойно на полиэфирную ткань марки ПЭ-005 МВД на линии нанесения покрытий SILTEX. После удаления органического растворителя при прохождении материала через сушильную камеру при температуре 60±5°С в течение 5 минут готовый материал наматывают на закаточные бобины.

Поверхностная плотность полученного многослойного защитного полимерно-текстильного материала составляет 280 г/м², массовое соотношение ткани-основы и полимерной композиции на поверхности материала - 1:3.

Пример 2

Многослойный защитный полимерно-текстильный материал изготавливают путем нанесения раствора полимерной композиции в смеси органических растворителей нефраса и этилацетата в массовом соотношении 2:1 на хлопкополиэфирную ткань арт. 18445 (поверхностная плотность 130 г/м²).

Смесь компонентов для полимерной композиции следующего состава изготавливают стандартным способом на вальцах Пд 630 315/315 л, мас. ч.:

Бутадиен-стирольный термоэластопласт
разветвленный ДСТ Р 30-814/ ДСТ Р 30-00	100
Трехокись сурьмы	30
Хлорпарафин ХП-470	30
Поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ-С-70У	15
Пигмент органический лак рубиновый СК марки Б	10

Поливинилхлорид суспензионный вводят после предварительного набухания в хлорпарафине ХП-470 при нагревании.

Поверхностная плотность полученного многослойного защитного полимерно-текстильного материала составляет 328 г/м², массовое соотношение ткани-основы и полимерной композиции на поверхности материала - 1:1,5.

Пример 3

По способу, указанному в примере 2, изготавливают многослойный защитный полимерно-текстильный материал путем нанесения на полиамидную ткань арт. 56437 (поверхностная плотность 90 г/м²) полимерной композиции при следующем содержании компонентов, мас. ч.:

Бутадиен-стирольный термоэластопласт
разветвленный ДСТ Р 30-814/ ДСТ Р 30-00	100
Трехокись сурьмы	20
Хлорпарафин ХП-470	20
Поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ-С-70У	10
Пигмент органический лак рубиновый СК марки Б	8

Поверхностная плотность полученного многослойного защитного полимерно-текстильного материала составляет 300 г/м², массовое соотношение ткани-основы и полимерной композиции на поверхности материала - 1:2,3.

Пример 4

По способу, указанному в примере 2, изготавливают многослойный защитный полимерно-текстильный материал путем нанесения на вискозно-полиамидную ткань арт.С 890 (поверхностная плотность 75 г/м²) полимерной композиции при следующем содержании компонентов, мас. ч.:

Бутадиен-стирольный термоэластопласт
разветвленный ДСТ Р 30-814/ ДСТ Р 30-00	100
Трехокись сурьмы	20
Хлорпарафин ХП-470	20
Поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ-С-70У	10
Пигмент органический лак рубиновый СК марки Б	8

Поверхностная плотность полученного многослойного защитного полимерно-текстильного материала составляет 279 г/м², массовое соотношение ткани-основы и полимерной композиции на поверхности материала - 1:2,7.

Пример 5

По способу, указанному в примере 2, изготавливают многослойный защитный полимерно-текстильный материал путем нанесения на вискозно-полиамидную ткань арт.С 890 (поверхностная плотность 75 г/м²) полимерной композиции при следующем содержании компонентов, мас. ч.:

Бутадиен-стирольный термоэластопласт
разветвленный ДСТ Р 30-814/ ДСТ Р 30-00	100
Трехокись сурьмы	20
Хлорпарафин ХП-470	20
Поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ-С-70У	10
Пигмент органический лак рубиновый СК марки Б	8

На лицевую сторону полученного композиционного материала с поверхностной плотностью 240 г/м² наносят дополнительно 2 слоя раствора полимерной композиции в органическом растворителе, содержащего 10 мас. ч. пигмента Минатек 51СМ, предварительно диспергированного в смеси бензина и этилацетата в соотношщении 2:1, и пропускают материал через сушильную камеру.

Поверхностная плотность полученного многослойного защитного полимерно-текстильного материала составляет 300 г/м², массовое соотношение ткани-основы и полимерной композиции на поверхности материала - 1:3.

Заявленные пределы дозировок хлорпарафина ХП-470 и трехокиси сурьмы обусловлены тем, что при увеличении содержания компонентов в полимерной композиции наблюдается «выпотевание» хлорпарафина ХП-470 на поверхности многослойного защитного полимерно-текстильного материала, уменьшение содержания этих компонентов в полимерной композиции снижает огнестойкость материала и повышает его жесткость.

Многослойный защитный полимерно-текстильный материал обеспечивает защиту от газообразных химических опасных веществ - аммиака, хлора, сероводорода, агрессивных сред - серной кислоты и едкого натра, устойчив в воздействию высоких и низких температур, открытого пламени, характеризуется низким водопоглощением и набуханием в нефтепродуктах. Введение в полимерную композицию пигмента Минатек 51 СМ снижает удельное поверхностное электрическое сопротивление ρ_s (УПЭС) многослойного защитного полимерно-текстильного материала до уровня 1,2⋅10⁹ Ом⋅см.

Результаты испытаний образцов многослойного защитного полимерно-текстильного материала, полученных в примерах 1-5, представлены в таблице 1. Испытания образцов многослойного защитного полимерно-текстильного материала проведены с использованием проверенных методик и стандартов.

Заявляемый многослойный защитный полимерно-текстильный материал характеризуется высоким уровнем защитных свойств при воздействии газообразных высококонцентрированных химических опасных веществ - аммиака, хлора, сероводорода, концентрированных кислот и щелочей, устойчивостью к открытому пламени, высоким и низким температурам, повышенной прочностью, морозостойкостью, водонепроницаемостью и водоупорностью, низким значением удельного поверхностного электрического сопротивления при введении в полимерную композицию антистатической добавки пигмента Минатек 51СМ. Многослойный защитный полимерно-текстильный материал незначительно набухает после длительного (более 24 ч) воздействия нефтяной жидкости СЖР-3.

При изготовлении защитной одежды из многослойного защитного полимерно-текстильного материала используют метод проклея стачных швов проклеечной лентой или сварку деталей одежды токами высокой частоты.

Многослойный защитный полимерно-текстильный материал для изготовления защитной одежды, содержащий ткань-основу, пропитанную полимерной смесью, включающей трехокись сурьмы, хлорпарафин ХП-470, пигмент и смесь растворителей нефраса и этилацетата, отличающийся тем, что в качестве ткани-основы он содержит полиэфирную, или хлопкополиэфирную, или полиамидную, или вискозно-полиамидную основу полотняного переплетения, в качестве антистатической добавки он содержит пигмент Минатек 51 СМ, а полимерная композиция дополнительно содержит бутадиен-стирольный термоэластопласт разветвленный ДСТ Р 30-814 и ДСТ Р 30-00, поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ-С-70У, пигмент органический лак рубиновый СК марки Б и смесь органических растворителей нефраса и этилацетата в соотношении 2:1 при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

бутадиен-стирольный термоэластопласт
разветвленный ДСТ Р 30-814 и ДСТ Р 30-00	100
трехокись сурьмы	15-30
хлорпарафин ХП-470	15-30
поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ-С-70У	15
пигмент органический лак рубиновый СК марки Б	10
смесь органических растворителей
нефраса и этилацетат в соотношении 2:1	500.