close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY4259

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 4259
(13)
C1
7
(51) C 08G 69/46,
(12)
D 01F 11/04,
C 08J 5/18
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ГОРЮЧЕСТИ АРАМИДНОГО ИЗДЕЛИЯ
BY 4259 C1
(21) Номер заявки: 950589
(22) 1995.09.06
(86) PCT/US 94/02153, 1994.03.07
(31) 08/028,671
(32) 1993.03.09
(33) US
(46) 2001.12.30
(71) Заявитель: Е. И. Дю
Компани (US)
(72) Авторы: ДЖЕКСОН
КАСОВСКИ Роберт
Сеунг (US)
(73) Патентообладатель: Е.
энд Компани (US)
Пон де Немурс энд
Чарльз Эдвард мл.,
Валентин, ЛИИ КьюИ. Дю Пон де Немурс
(57)
1. Способ уменьшения горючести арамидного изделия, включающий контактирование водного раствора
соединения, уменьшающего горючесть, с изделием из арамида, набухшего в растворителе или никогда не
подвергавшегося сушке, для введения его в изделие в количестве, достаточном для уменьшения горючести
изделия, и последующую сушку изделия, отличающийся тем, что в качестве указанного соединения используют соединение вольфрама.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что арамидом является поли(п-фенилентерефталамид) или поли(м-фениленизофталамид).
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что арамидом является никогда не подвергавшийся сушке
арамид.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что арамидом является арамид, набухший в растворителе.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве соединения вольфрама используют гетерополивольфрамат, гомополярный вольфрамат или WCl4.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве соединения вольфрама используют фосфорвольфрамовую кислоту или вольфрамат аммония.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве соединения вольфрама используют гомополярный
вольфрамат и арамидом является поли(м-фениленизофталамид).
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что в качестве соединения вольфрама используют вольфрамат
аммония.
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что арамидом является поли(п-фенилентерефталамид) и в качестве соединения вольфрама используют фосфорвольфрамовую кислоту.
10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс осуществляют при температуре около 25-100 °С.
11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве водного раствора используют коагулянт, применяемый при формовании волокна.
12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве водного раствора используют коагулянт, применяемый при формовании пленок.
13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что водный раствор содержит около 1 мас. % или более вольфрама.
14. Способ по п. 11, отличающийся тем, что арамидом является никогда не подвергавшийся сушке арамид.
15. Способ уменьшения горючести арамидного изделия, включающий контактирование водного раствора
соединения, уменьшающего горючесть, с изделием из поли(м-фениленизофталамида), никогда не подвергавшегося сушке, для введения его в изделие в количестве, достаточном для уменьшения горючести изделия,
и последующую сушку изделия, отличающийся тем, что в качестве водного раствора используют раствор
WCl4, являющийся коагулянтом при формовании пленок, причем процесс осуществляют при 100 °С.
BY 4259 C1
(56)
GB 1438067 A, 1976.
US 4160051 A, 1979.
SU 576971 A, 1977.
Изобретение относится к производству арамидных изделий, обладающих огнестойкостью и используемых в областях, где применяются высокие температуры или пламя, в частности для изготовления одежды
для пожарных.
Из патента Великобритании № 1438067 известен способ уменьшения горючести арамидных изделий, согласно которому арамид подвергают контактированию с водным раствором соединения, уменьшающего горючесть. При этом используют арамид, набухший в растворителе или никогда не подвергавшийся сушке.
Изделия, полученные в соответствии с указанным способом, обладают хорошей огнестойкостью. Вместе с
тем, любое повышение огнестойкости в данной области является полезным.
Задачей настоящего изобретения является повышение огнестойкости или, по-иному, уменьшение горючести арамидных изделий.
Поставленная задача достигается тем, что в способе уменьшения горючести арамидного изделия, включающем контактирование водного раствора соединения, уменьшающего горючесть, с изделием из арамида,
набухшего в растворителе или никогда не подвергавшегося сушке, для введения его в изделие в количестве,
достаточном для уменьшения горючести изделия, и последующую сушку изделия, в соответствии с изобретением, в качестве указанного соединения используют соединение вольфрама.
Арамидом, в соответствии с изобретением, является поли (n-фенилентерефталамид) или поли (мфениленизофталамид).
При этом используют или арамид, никогда не подвергавшийся сушке, или арамид, набухший в растворителе.
В соответствии с изобретением, в качестве соединения вольфрама используют гетерополивольфрамат,
гомополярный вольфрамат или WCl4.
Также в качестве соединения вольфрама используют фосфорвольфрамовую кислоту или вольфрамат аммония.
При использовании гомополярного вольфрамата или вольфрамата аммония арамидом является поли (мфениленизофталамид).
При использовании фосфорвольфрамовой кислоты арамидом является поли (n-фенилентерефталамид).
В соответствии с изобретением, процесс осуществляют при температуре около 25-100 °С.
При этом в качестве водного раствора используют или коагулянт, применяемый при формовании волокна, или коагулянт, применяемый при формовании пленок, к тому же водный раствор содержит около 1
мас. % или более вольфрама.
Совместно с коагулянтом, применяемом при формовании волокна, используют никогда не подвергавшийся сушке арамид.
В другом варианте реализации способа уменьшения горючести арамидного изделия, включающем контактирование водного раствора соединения, уменьшающего горючесть, с изделием из поли (мфениленизофталамида), никогда не подвергавшегося сушке, для введения его в изделие в количестве, достаточном для уменьшения горючести изделия, и последующую сушку изделия, в соответствии с изобретением,
в качестве водного раствора используют раствор WCl4, являющийся коагулянтом при формовании пленок,
причем процесс осуществляют при 100 °С.
Благодаря использованию каждого из указанных соединений вольфрама в качестве водного раствора соединения, уменьшающего горючесть, значительно повышается огнестойкость арамидных изделий.
Известно, что мерой горючести вещества служит предельный кислородный индекс (ПКИ). Для установления последнего определяют минимальное количество (в процентах) кислорода в атмосфере, необходимое
для поддержания горения материала. Чем выше ПКИ, тем менее горючим является материал.
Согласно данному способу набухший арамид или арамид, никогда не подвергавшийся сушке, контактирует с водным раствором соединения вольфрама. Под набухшим арамидом подразумевают полимер, набухший в растворителе и/или раствор арамида в растворителе. Обычно такой раствор имеет достаточно высокую вязкость и при контакте с водным раствором арамид сохраняет соответствующую форму.
Термин «никогда не подвергавшийся сушке арамид» означает арамид, скоагулированный из раствора путем контактирования с нерастворителем (обычно водная ванна - вода или водный раcтвор). При контактировании с нерастворителем полимер коагулирует и большинство растворителя удаляется из арамида. Арамид
имеет открытопористую структуру типа губки, в которой обычно содержится 150-200 % нерастворителя (как
2
BY 4259 C1
правило, воды) от веса арамида. Именно к этой открыто пористой структуре типа губки, содержащей нерастворитель, относится термин «никогда не подвергавшийся сушке арамид».
Многие арамиды используют в виде волокон и пленок. Волокна могут быть получены мокрым формованием раствора арамида, а пленки получают методом полива тонкого слоя раствора арамида. В обоих случаях
раствор арамида (или, как обозначено выше, арамид, набухший в растворителе) обычно контактирует с нерастворителем, например водой, который вытесняет растворитель, вызывающий набухание арамида, и вызывает коагуляцию арамида с получением твердого полимера, например, в виде волокна или пленки. Следовательно, в таких способах воду часто называют коагулянтом. Удобным методом контактирования арамида,
набухшего в растворителе, с водным раствором соединения вольфрама является использование водного раствора, содержащего вольфрам, в качестве коагулянта в способе формования волокон и пленок. Другим
удобным методом контактирования арамида с водным раствором соединения вольфрама является контактирование никогда не подвергавшегося сушке арамида с этим раствором.
Затем арамид сушат и получают конечное изделие (волокно или пленку) Сушку обычно производят механическим удалением избытка воды и растворителя арамида и затем удалением остаточных воды и растворителя испарением, например при нагревании.
Наиболее пригодными арамидами являются поли (n-фенилентерафталамид) и поли (м-фениленизофталамид) вследствие их уже доказанной полезности для изготовления волокон, используемых в областях, где
требуется огнестойкость.
Можно использовать любое соединение вольфрама, способное образовать стабильный водный раствор. К
водному раствору можно также добавлять соединения, способствующие солюбилизации соединения вольфрама.
Используемые соединения вольфрама включают WCl4 (с лимонной кислотой для стабилизации раствора),
гетерополивольфраматы, например фосфорвольфрамовые кислоты, и гомополярные вольфраматы, например
вольфрамат аммония и вольфрамат натрия. Можно использовать любое соединение вольфрама, если оно
растворимо в воде и не осаждается при осуществлении способа. Предпочтительными соединениями вольфрама являются фосфорвольфрамовые кислоты и метавольфрамат аммония.
Некоторые арамиды, например, поли (м-фениленизофталамид), растворимы в органических растворителях, которые практически нейтральны в водном растворе, в то время как другие арамиды, например поли (nфенилентерефталамид), обычно растворяются в сильных кислотах, таких как серная кислота. Для арамидов,
растворенных в органических растворителях, предпочтительным соединением вольфрама является вольфрамат аммония.
Для арамидов, растворенных в сильных кислотах, предпочтительными соединениями вольфрама являются фосфорвольфрамовые кислоты. Следовательно, необходимо применять соединение вольфрама, которое
не будет осаждаться, когда его водный раствор контактирует с арамидом, набухшим в растворителе.
Концентрация соединения вольфрама в водном растворе, величина температуры и время контактирования водного раствора соединения вольфрама и арамида, набухшего в растворителе, не являются критическими, при условии, что в арамидное изделие введено эффективное количество вольфрама. В водном растворе предпочтительны концентрации вольфрама (в расчете на металл) около 1 вес. % или более.
Температура, при которой осуществляется процесс, в основном лимитируется температурным интервалом, в
котором вода остается жидкой. Удобный температурный интервал находится между 25 °С и 110 °С, предпочтительно 25-100 °С. Предпочтительное время контакта водного раствора соединения вольфрама и арамида, набухшего в растворителе, составляет от 1-2 с до менее 1 часа. Чем толще арамид, набухший в растворителе, тем больше время контактирования.
Все вышеупомянутые параметры можно подобрать таким образом, чтобы конечное количество вольфрама в арамиде (в расчете на элементарный вольфрам), предпочтительно составляло 0,1-25 вес. %. Увеличение
времени контактирования, повышение концентрации вольфрама в водном растворе и уменьшение толщины
поперечного сечения арамида, набухшего в растворителе, приведут к более высокому содержанию вольфрама в арамиде и более высоким значениям ПКИ.
В примерах используются следующие сокращения:
ДМАЦ-N,N - диметилацетамид
ПКИ - предельный кислородный индекс
МФИ - поли (м-фениленизофталамид)
ПФТ - поли (n-фенилентерефталамид).
В следующих примерах содержание вольфрама определяют с использованием метода индуктивной плазменно-атомной эмиссионной спектроскопии в соответствии с ASTM С1111-88. ПКИ измеряют в соответствии с ASTM D2863-77.
3
BY 4259 C1
В описанных примерах при получении пленок на стеклянных пластинах пленка отделялась от пластины
при обработке водой или водным раствором. Все пленки высушивают на рамках для предотвращения избыточной усадки. В примерах 3-13 контрольные образцы МФИ (не содержащие вольфрама) характеризуются
ПКИ, равными 28,2 и 27,0, а контрольные образцы ПФТ имеют величину ПКИ, равную 27,2-27,5.
Пример 1.
5 %-ный водный раствор метавольфрамата аммония получают путем добавления 10 г метавольфрамата
аммония к 190 г воды и нагревания при 60 °С до полного растворения. Пять граммов волокна из не подвергавшегося сушке МФИ (содержание влаги 155 %) добавляют к раствору вольфрамата аммония с температурой 60 °С. Через 30 мин волокно удаляют и сушат при 120 °С в печи в течение 1 часа. ПКИ волокна равен
39,7. То же волокно, не обработанное вольфраматом аммония, имеет ПКИ, равный 28,0.
Пример 2.
Осуществляют контактирование образца волокна из не подвергавшегося сушке ПТФ с раствором вольфрамата аммония по методике примера 1. Это волокно имеет ПКИ, равный 31,7. Контрольный образец волокна из ПТФ, не обработанного раствором вольфрамата аммония, имеет ПКИ, равный 27,0.
Пример 3.
Раствор 20 % ПФТ в 100,5 % серной кислоте (0,5 % SO3) отливают в сухой камере на стеклянную пластину при 90 °С, используя аппликатор для влажной пленки толщиной 0,13 мм. Пленку (на стеклянной пластине) помещают в 5 %-ный водный раствор фосфорвольфрамовой кислоты, температура которого поддерживается равной 100 °С, на 45 мин. Затем пленку промывают в течение 15 мин струей воды, погружают на 4
часа в 0,1 М раствор NaOH и затем снова в течение 15 мин промывают водой. Пленку сушат в вакуумной
печи при 100 °С в течение ночи. ПКИ пленки равен 45,4, она содержит 13,4 % вольфрама и 0,26 % фосфора.
Пример 4.
Раствор 20 % ПТФ в 100,5 % серной кислоты (0,5 % SO3) отливают в сухой камере на стеклянную пластину с температурой 90 °С, используя аппликатор для влажной пленки толщиной 0,13 мм. Пленку (на стеклянной пластине) погружают в воду для удаления (в основном) серной кислоты и коагуляции полимера.
Пленку помещают в 5 %-ный водный раствор фосфорвольфрамовой кислоты, температура которого поддерживается равной 100 °С, на 45 мин. Затем пленку промывают в течение 15 мин струей воды, погружают
на 4 часа в 0,1 М раствор NaOH и затем снова в течение 15 мин промывают водой. Пленку высушивают в вакуумной печи при 100 °С в течение ночи. ПКИ пленки равен 44,0, она содержит 42 % вольфрама и 0,17 %
фосфора.
Пример 5.
На стеклянную пластину наносят поливом раствор, содержащий 20 % МФИ, 9 % CaCl2 и 71 % ДМАЦ,
используя аппликатор для влажной пленки толщиной 0,13 мм. Стеклянную пластину нагревают на горячей
плите при 97 °С в течение 30 мин для удаления части ДМАЦ, достаточного для образования пленки. Пленку
помещают на 45 мин в 5 %-ный водный раствор фосфорвольфрамовой кислоты, температура которого поддерживается равной 100 °С. Пленку сушат в вакуумной печи при 100 °С в течение ночи. ПКИ пленки равен
47,8, она содержит 21,6 % вольфрама, 0,39 фосфора и 0,62 % кальция.
Примеры 6-13.
В этих примерах используют методики примеров 3,4 и 5. Во всех этих примерах концентрация соединения вольфрама в водном растворе равна 5 %. В таблице приведены условия и полученные данные.
Таблица
Пример
6
7
8
9
10
11
12
13
Методика
примера, N
5
5
5
4
4
4
3
3
Арамид
МФИ
МФИ
МФИ
ПФТ
ПТФ
ПТФ
ПТФ
ПТФ
Соединение вольфрама
метавольфрамат аммония
метавольфрамат натрия
WCl4*
метавольфрамат аммония
метавольфрамат натрия
WCl4*
метавольфрамат аммония
WCl4*
* - раствор также содержит 12 % лимонной кислоты.
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
4
ПКИ
%W
%Ca
41,5
38,0
40,9
35,1
29,0
33,9
36,1
29,8
—
—
2,33
—
0,78
—
—
—
—
—
0,16
—
—
—
—
—
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
166 Кб
Теги
by4259, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа