Технология модификации вискозных волокон производными диметилметил-фосфоната с целью получения волокон пониженной горючести

Актуальность темы.

Объем мирового производства и потребления всех видов полимерных материалов неуклонно возрастает. Одним из критериев, определяющих возможность применения полимеров во многих отраслях промышленности, является их горючесть. Большинство традиционных полимерных крупнотоннажных материалов характеризуются легкой воспламеняемостью и высокой скоростью горения. Поэтому проблема снижения их пожарной опасности является одной из важнейших научных и практических задач. Это подтверждается принятием в Российской Федерации закона «О пожарной безопасности».

Применение замедлителей горения (ЗГ) является наиболее распространенным и эффективным способом снижения горючести полимерных материалов.

Среди полимеров значителен выпуск химических волокон и их потребность составляет 30 млн. тонн. Их применяют для изготовления материалов бытового назначения, спецодежды, в первую очередь, для рабочих горячих цехов, летчиков скоростных самолетов, космонавтов, а также детской одежды. Для одежды, к которой предъявляются требования не только защиты от огня, но и высокой гигиеничности, наиболее целесообразно использовать целлюлозные, в частности, огнезащищенные вискозные волокна (ОЗВ). Хорошие прочностные и усталостные характеристики позволяют использовать ОЗВ в качестве армирующих систем в производстве композитов.

Огнезащитой целлюлозных материалов занимаются давно. В этой области накоплен обширный материал. Однако количество эффективных замедлителей горения невелико, что обусловлено рядом причин: сложностью процессов, сопровождающих термоокислительное разложение целлюлозы; токсичностью применяемых ЗГ; их высокой стоимостью; отсутствием химического взаимодействия ЗГ с защищаемым волокном; невозможностью промышленного выпуска ЗГ, вследствие отсутствия сырья и т.д. Поэтому необходимы синтез, исследование и апробация новых ЗГ, что обусловливает необходимость и актуальность продолжения исследований в этой области.

Цель работы:

обоснование выбора ЗГ для вискозных волокон (ВВ) и разработка параметров модификации, обеспечивающих получение вискозных волокон с пониженной горючестью и комплексом свойств, удовлетворяющих требованиям текстильной промышленности и отрасли полимерных композиционных материалов (ПКМ).

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: - определение термохимических свойств ЗГ; - исследование влияния на кинетику сорбции ВВ концентрации ЗГ, температуры и модуля ванны, определение характера сорбции;

изучение влияния параметров сорбции на структуру и деформационно-прочностные свойства волокон;

изучение взаимодействия ЗГ с ВВ;

оценка влияния ЗГ на процессы термоокислительной деструкции и горения волокон;

исследование возможности применения огнезащищенных ВВ в качестве армирующих систем при созданий ПКМ.

Направление исследований.

Диссертационная работа выполнена в рамках МНТР «Перспективные материалы» (№ гос. регистрации 01991112806-1999г), «Общая и техническая химия» (№ гос. регистрации 019900001805-1999г)

Методы исследований.

В работе использовались методы термогравиметрического, рентгеноструктурного, интерферометрического анализов, инфракрасной спектроскопии, оптической микроскопии, стандартные методы определения показателей горючести и физико-механических свойств полученных материалов.

Достоверность и обоснованность подтверждается комплексом независимых и взаимодополняющих методов исследования.

На защиту выносятся следующие основные положения:

влияние термохимических свойств ЗГ на процессы термоокислительной деструкции и горения ВВ;

результаты комплексных исследований сорбции ЗГ, обеспечивающие выбор параметров модификации, определение сорбционных свойств ВВ, механизма и характеристик сорбции;

данные по исследованию взаимодействия ЗГ с ВВ и их влиянию на структуру и свойства волокон;

результаты исследования по оценке возможности использования ОЗВ для армирования термореактивных матриц.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые:

изучена взаимосвязь исследуемых ЗГ с ВВ и их влияние на структуру и свойства волокон;

исследована кинетика сорбции замедлителей горения вискозным волокном, обусловливающая выбор параметров модификации, сорбционные свойства волокон, а также кинетические и динамические характеристики сорбции;

-изучено влияние ЗГ на физико-химические превращения ВВ в процессе пиролиза и горения.

Практическая значимость:

разработаны параметры и технология модификации, обеспечивающие получение ВВ пониженной горючести с сохранением комплекса эксплуатационных свойств;

определены тип полимерного связующего и параметры формования армированного полимерного композиционного материала (ПКМ) пониженной горючести.

Реализация результатов. Результаты исследований используются в лабораторном практикуме и при чтении лекций по дисциплинам «Химия и технология ПКМ», «Перспективные направления в химической технологии»:

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на Международных конференциях: г. Саратов - 1998, г. Саратов - 1999, г. Тверь - 2000, г. Волгоград - 2000, г. Москва - 2001, г. Казань - 2001, г. Саратов - 2001.

Публикации. По теме диссертации опубликованы: 3 статьи и 6 тезисов докладов на конференциях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, методической, экспериментальной части, выводов, списка литературы (155 источников).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности и практической значимости работы. В нем формулируются цель и задачи исследования, приводятся основные положения, выносимые на защиту.

Литературный обзор

В главе представлен обзор современных представлений о термо - окислительной деструкции вискозного волокна, механизмах действия ЗГ и способах снижения горючести ВВ. Анализ литературы показал, что наиболее эффективными для снижения горючести ВВ являются фосфорорганические соединения, в частности, пирофакс и диамидометилфосфонат (анти-пирен Т-2). Однако, в настоящее время промышленный выпуск данных ЗГ затруднителен, что связано с наложением запрета на выпуск сырья для производства Т-2, а также отсутствием сырьевой базы в России при получении пирофакса. В связи с этим актуальны синтез и апробация новых эффективных ЗГ для ВВ, выпускаемых в промышленном масштабе на территории РФ.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ