Обеспечение водостойкости поверхностной огнезащиты полиэфирных текстиль ных материалов различной плотности обработкой неорганическими составами

Разработаны рецептуры неорганических фосфор-галогенсодержащих огнезамедлительных составов и технология поверхностной обработки ими полиэфирных тканевых материалов различной плотности, обеспечивающие долгосрочный водостойкий огнезащитный эффект. Для реализации химического взаимодействия поверхности полиэфирного материала и огнезамедлительной системы осуществлена предварительная активация подложки и введен ряд модификаторов в огнезащитную композицию. Исследованиями методом электронной электроскопии доказано, что хемособция компонентов огнезащитной композиции на активированной полиэфирной подложке происходит при наличии в ее объеме устойчивых коллоидных частиц с размером 4–8 нм, формирующихся в присутствии соединений двухвалентного олова. Сопоставительными термическими и аналитическими исследованиями огнезащищенных полиэфирных материалов после стирок установлено хемосорбционное взаимодействие компонентов замедлителей горения с полиэтилентерефталатом (ПЭТФ). Определены концентрационные пределы содержания ингибирующих элементов и медиативного агента на ПЭТФ ткани после стирки, в которых достигается долгосрочная огнезащита за счет изменения условий тепломассопереноса между пиролизующимся в конденсированной фазе материалом и пламенной зоной. Полученный результат можно использовать при производстве водостойких огнезащищенных материалов для защитной одежды пожарных, металлургов, сварщиков, а также текстильных изделий в местах массового пребывания людей.

1. Зубкова, Н. С. Снижение горючести текстильных материалов – решение экологических и социально-экономических проблем / Н. С. Зубкова, Ю. С. Антонов // Российский химический журнал (Журнал Российского химического общества им. Д. И. Менделеева). – 2002. – Т. XLVI, № 1. – С. 96–102.

2. Оценка пожарной опасности материалов палаток детских временных лагерей отдыха / Н. И. Константинова, А. В. Зубань, Е. А. Поединцев, Н. В. Голов // Пожаровзрывобезопасность. – 2021. – Т. 30, № 2. – С. 5–15. https://doi.org/10.22227/PVB.2021.30.01.5-15

3. Сабирзянова, Р. Н. Современные тенденции в производстве огнестойких текстильных материалов / Р. Н. Сабирзянова, И. В. Красина // Вестник Казанского технологического университета. – 2013. – Т. 9, № 5. – С. 75–79.

4. Horrocks, A. R. Flame retardant textile finishes / A. R. Horrocks // Textile Finishing: Recent Developments and Future Trends / eds: K. L. Mittal, T. Bahners. – Wiley, 2017. – Ch. 2. – P. 69–127. https://doi.org/10.1002/9781119426790.ch2

5. Шебеко, А. Ю. Пожарная опасность текстильных материалов на основе полиэфирных волокон для вагонов железнодорожного транспорта / А. Ю. Шебеко, Н. И. Константинова, С. Г. Цариченко // Пожаровзрывобезопасность. – 2020. – Т. 29, № 1. – С. 32–42. https://doi.org/10.18322/PVB.2020.29.01.32-42

6. Перепелкин, К. Е. Горючесть текстиля как одна из его важнейших характеристик / К. Е. Перепелкин // Химические волокна. – 2001. – № 5. – С. 8–42.

7. Кричевский, Г. Е. Роль химии в производстве текстиля. Эволюция и революция в текстильной химии / Г. Е. Кричевский // Российский химический журнал (Журнал Российского химического общества им. Д. И. Менделеева). – 2002. – Т. XLVI, № 1. – С. 5–8.

8. Перепелкин, К. Е. Современные химические волокна и перспективы их применения в текстильной промышленности / К. Е. Перепелкин // Российский химический журнал (Журнал Российского химического общества им. Д. И. Менделеева). – 2002. – Т. XLVI, № 1. – С. 31–47.

9. Морыганов, А. П. Разработка новых способов получения и модификации перспективных текстильных материалов на основе отечественного сырья / А. П. Морыганов // Текстильная химия. – 1998. – № 1. – С. 82–95.

10. Wail, E. D. Flame retardants in commercial use or development for textiles / E. D. Wail, S. V. Levchik // Journal of Fire Sciences. – 2008. – Vol. 26, Iss. 3. – P. 243–281. https://doi.org/10.1177/0734904108089485

11. Horrocks, A. R. Flame retardant challenges for textile and fibers: New chemistry versus innovatory solutions / A. R. Horrocks // Polymer Degradation and Stability. – 2011. – Vol. 96, Iss. 3. – P. 377–392. http://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2010.03.036

12. Химические волокна, основы получения, методы исследования и модифицирования: учеб. пособие для хим.-технол. фак. высш. учеб. заведений / под ред. Т. В. Дружининой. – М.: Моск. госуд. текстил. ун-т им. А. Н. Косыгина, 2006. – 472 с.

13. Модифицирование полиолефинов – современное направление создания полиолефиновых материалов с новым комплексом свойств / И. Н. Мешкова, Т. М. Ушакова, Н. М. Гульцева [и др.] // Высокомолекулярные соединения. Серия А. – 2008. – Т. 50, № 11. – С. 1985–1989.

14. Высокочастотная плазменная обработка в динамическом вакууме капиллярно-пористых материалов: теория и практика применения / И. Ш. Абдуллин, Л. Н. Абуталипова, В. С. Желтухин, И. В. Красина. – Казань: Изд-во Казан. ун-та, 2004. – 428 с.

15. Модификация синтетических волокон и нитей: обзор / И. П. Ершов, Е. А. Сергеева, Л. А. Зенитова, И. Ш. Абдуллин // Вестник Казанского технологического университета. – 2012. – Т. 15, № 18. – С. 136–143.

16. Волынский, А. П. Крейзинг полимеров в жидких средах – универсальный непрерывный способ введения в полимерное волокно модифицирующих добавок / А. П. Волынский, Л. М. Ярышева, Н. Ф. Бакеев // Химические волокна. – 2006. – № 2. – С. 46–50.

17. Пророкова, Н. П. Химический способ поверхностной активации волокнистых материалов на основе полиэтилентерефталата. Ч. 1: Исследование модифицирующего действия растворов гидроксида натрия и препаратов на основе четвертичных аммониевых солей / Н. П. Пророкова, А. В. Хорев, С. Ю. Вавилова // Химические волокна. – 2009. – № 3. – С. 11–16.

18. Плазменно-растворная модификация полиэтилентерефталатного волокнистого материала / С. М. Кузьмин, Н. П. Пророкова, А. В. Хорев, С. Ю. Вавилова // Химические волокна. – 2010. – № 1. – С. 26–30.

19. Carosio, F. Influence of surface activation by plasma and nanoparticle adsorption on the morphology thermal stability and combustion of PET fabrics / F. Carosio, G. Alongi, A. Frache // European Polymer Journal. – 2011. – Vol. 47, Iss. 5. – P. 893–902. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2011.01.009

20. Salmeia, K. A. Recent advances for flame retardancy of textiles based on phosphorus chemistry / K. A. Salmeia, S. Gaan, G. Malucelli // Polymers. – 2016. – Vol. 8, Iss. 9. – P. 319–355. https://doi.org/10.3390/polym8090319

21. Константинова, Н. И. О требованиях к проведению огнезащиты текстильных материалов / Н. И. Константинова, А. В. Зубань // Безопасность труда в промышленности. – 2022. – № 1. – С. 57–62. https://doi.org/10.24000/04092961-2022-1-57-62

22. Durable flame-retardant finishing for silk fabric using boron hybrid silica sol / Q. H. Zhang, J. Gu, G. Q. Chen, T. L. Xing // Applied Surface Science. – 2016. – Vol. 387. – P. 446–453. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.06.119

23. Проблемные вопросы придания текстильным материалам специальных защитных свойств / С. А. Сырбу, О. Г. Циркина, А. Х. Салихова [и др.]. // Современные проблемы гражданской защиты. – 2023. – № 2 (47). – С. 133–139.

24. Спиридонова, В. Г. Обоснование актуальных подходов к оценке пожароопасных свойств текстильных материалов и способов огнезащиты тканей различного функционального назначения / В. Г. Спиридонова, Д. В. Сорокин, А. Л. Никифоров // Современные проблемы гражданской защиты. – 2023. – № 2 (47). – С. 125–132.

25. Flame retardant based on amino silanes and phenilphosphonic asid / R. S. Kappes, T. Urbainczyk, U. Artz [et al.] // Polymer Degradation and Stability. – 2016. – Vol. 129. – P. 168–179. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2016.04.012

26. Comparative analysis Nanaparticle Adsorption as Fire-Protection approach for Fabrics / Y. Alagni, Y. Tata, F. Carosio [et al.] // Polymers. – 2015. – Vol. 7, Iss. 1. – P. 47–68. https://doi.org/10.3390/polym7010047

27. Wan Norfazilah Wan Ismail. Sol-gel technology for innovative fabric finishing – A Review / Wan Norfazilah Wan Ismail // Journal of Sol-Gel Science and Technology. – 2016. – Vol. 78. – P. 698–707. https://doi.org/10.1007/s10971-016-4027-y

28. Malucelli, G. Surface-Engineered Fire Protective Coatings for Fabrics through Sol-Gel and Layer-by-Layer Methods: An Overview // Coatings. – 2016. – Vol. 6, № 3. – P. 33–56. https://doi.org/10.3390/coatings6030033

29. Thermal stability and flame retardancy of polyester, cotton and relative blend textile fabrics subjected to sol-gel treatments / G. Alongi, M. Cuofanu, J. Tata [et al.] // Journal of Applied Polymer Science. – 2011. – Vol. 119, Iss. 4. – P. 1961–1969. https://doi.org/10.1002/app.32954

30. Resent developments in the fire retardancy of polymer materials / A. Dasari, Z. Yu, C. P. Cai, J. W. Ma // Progress in Polymer Science. – 2013. – Vol. 38, Iss. 9. – P. 1357–1387. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsi.2013.06.006

31. The role of pre-hydrolysis on multistep sol-gel processes for enhancing the flame retardancy of cotton / G. Alongi, C. Collconi, G. Rosare, G. Malucelli // Cellulose. – 2013. – Vol. 20. – P. 525–535. https://doi.org/10.1007/s10570-012-9806-1

32. Разработка огнезащитных составов для текстильных материалов / С. А. Сырбу, В. А. Бурмистров, Д. Б. Самойлов, А. Х. Салихова // Технология техносферной безопасности. – 2011. – Вып. 5 (39). – С. 1–7.

33. Коновалова, М. В. Поверхностная модификация и крашение полиэфирных волокон с использованием магнитоактивированных водных растворов / М. В. Коновалова, Ю. М. Рабаева // Химические волокна. – 2007. – № 4. – С. 41–44.

34. Влияние состава неорганических замедлителей горения, хемосорбированных на полиэфирном волокнистом материале, на закономерности его термодеструкции / О. В. Рева, В. В. Богданова, А. Н. Назарович, З. В. Шукело // Вестник Командно-инженерного института МЧС Республики Беларусь. – 2016. – Т. 23, № 1. – С. 4–12.

35. Зависимость эффективности огнезащиты нетканого полиэфирного материала от химической природы азот- и фосфорсодержащего антипирена / О. В. Рева, В. В. Богданова, А. С. Лукьянов [и др.] // Журнал Белорусского Государственного университета. Серия: Химия. – 2017. – № 2. – С. 85–93.

36. Химическая прививка неорганических функциональных слоев к инертным полимерам / О. В. Рева, В. В. Богданова, З. В. Шукело, Л. В. Радкевич // Материалы. Технологии. Инструменты. – 2011. – Т. 16, № 3. – С. 90–94.

37. Назарович, А. Н. Критерий разработки эффективных неорганических замедлителей горения для нетканых тонковолокнистых полиэфирных материалов / А. Н. Назарович, О. В. Рева // Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси. – 2022. – Т. 6, № 3. – С. 263–275. https://doi.org/10.33408/2519-237X.2022.6-3.263

38. Рева, О. В. Химическая прививка огнезащитных композиций к полиэфирным матрицам / О. В. Рева, В. В. Богданова, З. В. Шукело // Свиридовские чтения: сб. ст. – Минск: БГУ, 2013. – Вып. 9. – С. 158–168.

39. Рева, О. В. Получение перманентной огнезащиты полиэтилентерефталата наноразмерными азотфосфорсодержащими антипиренами / О. В. Рева, В. В. Богданова, А. С. Лукьянов // Наноструктурные материалы – 2016: Беларусь – Россия – Украина (НАНО–2016): материалы V Междунар. науч. конф., Минск, 22–25 нояб. 2016 г. – Минск: Беларус. навука, 2016. – С. 205–208.

40. Богданова, В. В. Влияние рецептурного состава металлофосфатных огнезамедлительных систем и модифицирующих добавок на устойчивость огнезащитной отделки полиэфирных тканей к гидролизной обработке / В. В. Богданова, О. И. Кобец, О. В. Рева // Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси. – 2024. – Т. 8, № 4.– С. 423–436. https://doi.org/10.33408/2519-237X.2024.8-4.423

41. Механизм интенсифицирующего действия окислительно-восстановительных систем в процессе крашения шерсти кислотными и активными красителями / О. В. Петрова, Л. Э. Ермакова, А. А. Буринская, С. Ф. Гребенников // Технология текстильной промышленности. – 2006.– № 2 (289). – С. 61–65.

42. Новые огнетушащие составы для полиэфирных волокон / О. В. Головешкина, И. Я. Шипинский, Н. А. Кейбал [и др.] // Информационное пространство современной науки: сб. материалов II Междунар. заоч. науч.-практ. конф., Чебоксары, 18 сент. 2010 г. – Чебоксары, 2010. – С. 118–120.

43. Богданова, В. В. Исследование условий предварительной химической активации тканого полиэфирного материала для усиления эффективности его огнезащитной отделки / В. В. Богданова, О. И. Кобец, З. В. Шукело // Инновационные технологии защиты от чрезвычайных ситуаций: сб. материалов Междунар. науч.-практ. конф., 23 сент. 2023 г. – Минск: УГЗ, 2023. – С. 31–32.

44. Powder Diffraction File. JcpDS. Int. Centre for Diffraction Data. – Swarthmore, 1989. – URL: https://www.icdd.com

45. Беллами, Л. Инфракрасные спектры сложных молекул / Л. Беллами. – М.: Изд-во иностран. лит., 1963. – 590 с.

46. Electron beam induced surface modifications of PET film / A. A. El-Saftawy, A. Elfalaky, M. S. Ragheb, S. G. Zakhary // Radiation Physics and Chemistry. – 2014. – Vol. 102. – P. 96–102. https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2014.04.025

47. Рева, О. В. Закрепление неорганических антипиренов на поверхности полиэфирных волокон / О. В. Рева, А. Н. Назарович, В. В. Богданова // Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси. – 2019. – Т. 3, № 2. – С. 107–116.