КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОФОБНЫХ ОГНЕ- И ВОДОСТОЙКИХ ПЛЕНОК НА ОСНОВЕ ПОЛИВИНИЛОВОГО СПИРТА (ВАРИАНТЫ)
COMPOSITION FOR PRODUCING HYDROPHOBIC FIRE- AND WATER-RESISTANT FILMS BASED ON POLYVINYL ALCOHOL (VERSIONS)

Заявленное изобретение относится к составу для получения пленок с повышенной огнестойкостью путем обработки фосфорсодержащими соединениями. Подобные пленки отличаются хорошими прочностными свойствами, эластичностью и огнестойкостью, что позволяет использовать их в различных отраслях промышленности и народного хозяйства.
Из уровня техники известен состав для получения огнестойких пленок на основе поливинилового спирта, включающий пластификатор и воду по патенту РФ 2355707, опубл. 20.05.2009.
Однако данный состав не обеспечивает гидрофобности пленок.
Известен сослав для получения пленок на основе водного раствора поливинилового спирта и растворов хлоридов рения, обладающих водо-, свето-, термостойкостью и устойчивой окраской SU 332102, опубл. 14.03.1972.
Однако данный состав не обеспечивает огнестойкости пленок.
Наиболее близким к заявленной композиции является состав (композиция) для получения огне- и теплостойких пленок на основе поливинилового спирта, содержащий источник фосфора, пластификатор и воду патент РФ 2362790, опубл. 27.07.2009.
Недостатком известного технического решения является невозможность получения пленок, которые, являясь огнестойкими, одновременно имели бы еще свойства быть гидрофобными и водостойкими. Другим существенным недостатком этого решения является небольшая жизнеспособность состава (3-5 мин), что осложняет промышленное производство.
Поэтому заявленное назначение пленок является уникальным и формула изобретения (варианты) составлена без разделения на ограничительную и отличительные части.
Технический результат - получение огнестойких пленок с приданием им свойств гидрофобности и водостойкости.
Технический результат достигается тем, что композиция для получения гидрофобных огне- и водостойких пленок на основе поливинилового спирта, содержащая водный раствор поливинилового спирта, формальдегид и кислый катализатор отверждения, дополнительно содержит дисперсию твердых частиц аминопласта на основе продуктов конденсации формальдегида с мочевиной в виде мелких частиц карбамидоформальдегидного полимера, при общем мольном соотношении смеси аминов к формальдегиду 1:0,8-1,3, фосфорную кислоту, диэтаноламин, гидрофобизатор в виде 50%-ной водной дисперсии при следующем содержании компонентов, % масс.:
поливиниловый спирт
1-7
дисперсия твердых частиц
2-5
аминопластов в виде мелких частиц
карбамидоформальдегидного полимера
диэтаноламин
0,5-2,5
фосфорная кислота
0,5-2,0
формальдегид
0,5-1,5
50%-ная водная дисперсия
5-10
гидрофобизатора
вода
остальное
По второму варианту технический результат достигается тем, что композиция для получения гидрофобных огне- и водостойких пленок на основе поливинилового спирта, содержащая водный раствор поливинилового спирта, формальдегид и кислый катализатор отверждения, дополнительно содержит дисперсию твердых частиц аминопласта в виде мелких частиц карбамидо-меламинового полимера при содержании в аминопласте меламина не более 30 масс.% от количества карбамида, при общем мольном соотношении смеси аминов к формальдегиду 1:0,8-1,3, фосфорную кислоту, диэтаноламин, гидрофобизатор в виде 50%-ной водной дисперсии при следующем содержании компонентов, % масс.:
поливиниловый спирт
1-7
дисперсия твердых частиц
2-5
аминопластов в виде мелких частиц
карбамидомеламинового полимера
диэтаноламин
0,5-2,5
фосфорная кислота
0,5-2,0
формальдегид
0,5-1,5
50%-ная водная дисперсия гидрофобизатора
5-10
вода
остальное
Дополнительно для обоих вариантов в качестве гидрофобизатора может быть использован:
- фобол 7040 - дисперсия смеси фторполимеров в водной среде, содержащая ацетон и этиленгликоль или
- водные эмульсии полиоргана гидросилоксанов марок Г КЖ-94 или ГКЖ-94М.
Изобретение осуществляется следующим образом.
Состав получают путем предварительного приготовления 10%-ного водного раствора поливинилового спирта и 30-50%-ной дисперсии аминопластов с последующим смешением всех компонентов в указанных пропорциях.
В примерах представлены конкретные составы и способы их приготовления.
Пример 1.
В аппарат с мешалкой и подогревом загружают 900 г воды и при интенсивном перемешивании добавляют мелкими порциями 100 г сухого порошка поливинилового спирта, повышают температуру до 60-70°C и выдерживают при перемешивании 2-3 часа до полного растворения поливинилового спирта.
Полученный 10%-ный раствор охлаждают и переливают в емкость для хранения и дальнейшего использования.
Аппарат тщательно промывают водой и используют для получения водной дисперсии аминопластов и для смешения с другими компонентами состава.
Для получения водной дисперсии аминопласта в аппарат загружают 100 г концентрата формальдегида КФК-85, содержащий 60 г формальдегида и 25 г карбамида и при перемешивании загружают 35 г карбамида и 35 г воды. Смесь подогревают до 40-60°C, выдерживают 30-40 мин, подкисляют 50%-ной фосфорной кислотой до pH 5,0-6,0, перемешивают 10-15 мин до помутнения реакционного раствора. Затем загружают 30 г карбамида и 100 г воды и выдерживают 40-60 мин при 50-60°C, подкисляют реакционный раствор до pH 2,5-3,0 5%-ной щавелевой кислотой и выдерживают 1-2 часа до получения сыпучего порошка при высыхании пробы на фильтровальной бумаге.
После охлаждения получают 300 г.водной дисперсии, содержащей 50% сухого вещества в виде твердых частиц аминопласта размером 5-10 мкм. Продукт при необходимости нейтрализуют и переливают в емкость для хранения и дальнейшего использования.
В аппарат с мешалкой загружают 70 г 10%-ного раствора поливинилового спирта и при перемешивании последовательно добавляют 10 г 50%-ной дисперсии аминопласта, 5 г 50%-ного диэтаноламина, 4 г 50%-ной фосфорной кислоты (до pH 2,0-3,0), 1,0 г концентрата формальдегида (КФК-85) и 10 г гидрофобизатора фобол - 7040 в виде 50%-ной водной дисперсии. Смесь тщательно перемешивают.
Получают 100 г состава в виде жидкой водной дисперсии, содержащей % масс.
Таблица 1
Поливиниловый спирт
7,0
Аминопласт в виде мелких частиц карбамидоформальдегидного полимера
5,0
Диэтаноламин
2,5
Фосфорная кислота
2,0
Формальдегид
0,6
Гидрофобизатор фобол - 7040 в виде 50%-ной дисперсии
10,0
Вода
Остальное
2
Полученный состав наносят на стеклоткань, марки 2116, ЗАО "Стекловолокно" г. Полоцк, с помощью валика или окунанием, отжимают валиком избыток дисперсии так, чтобы нанос сухого состава составлял 2-6 г на 1 м стеклоткани.
Пропитанную стеклоткань сушат 5-7 мин при 100-120°C. Получают композиционный материал - мембрану с гидрофобной поверхностью, имеющей класс пожарной опасности КМО (НГ), относящийся к негорючим материалам согласно ГОСТ 30244-94 и обладающий физико-механическими характеристиками:
Таблица 2
Масса г/м<sup>2</sup>
120-130 (ГОСТ 2678-94)
Прочность при разрыве МПа не менее
в продольном направлении
120 (ГОСТ 2678-94)
в поперечном
110 (ГОСТ 2678-94)
Сопротивление паропроницанию м<sup>2</sup>·<sub>.</sub>ч·Па/мг
0,014 (ГОСТ 25898-83)
Водонепроницаемость при давлении 0,001 МПа в течение 72 часов
(ГОСТ 2678-94)
Сопротивление воздухопроницанию м<sup>2</sup>·ч·Па/кг
0,0674 (ГОСТ 12088-77)
Полученная мембрана может быть использована в качестве ветро- и гидрозащиты теплоизоляционного слоя в современных строительных конструкциях.
Пример 2 и 3 осуществляют по примеру 1 с той лишь разницей, что исходная реакционная смесь при получении дисперсии аминопластов содержит кроме формальдегида смесь карбамида с 10% меламина, а также с 30% меламина в третьем примере, а составы композиций в качестве гидрофобизатора содержат 50%-ные водные эмульсии полиорганогидросилоксанов марок ГКЖ-94 иГКЖ-94 М.
Составы по примерам сведены в Таблицу 3.
Таблица 3
Характеристика водостойких пленок. составов для получения гидрофобных огне- и водостойких пленок
Компоненты и свойства
По прототипу сравнительный пример
Примеры
1
2
3
1. Компоненты состава, % масс.
Поливиниловый спирт
5.0
7,0
1,0
5,0
Диэтиленгликоль
2.0
-
-
-
Боратметил фосфита
0.5
-
-
-
Аминопласт в виде мелких частиц карбамидомеламино-  вого полимера
-
5,0
2,0
3,0
Содержание меламина в аминопласте, % масс., к карбамиду
0,0
10,0
30,0
Формальдегид
-
0,6
1,5
1,0
Диэтаноламин
-
2,5
0,5
1,5
Фосфорная кислота
2,0
1,2
0,5
Гидрофобизатор:
-
10
-
фобол - 7040 -ГКЖ-94
-
-
10
-
ГКЖ-94 М
10
Вода
Остальное
Остальное
Остальное
Остальное
Жизнеспособность состава композиции (Время потери текучести)
3-5 мин
Более 3-х суток
Более 3-х суток
Более 3-х суток
3. Свойства пленок на подложках*
3.1 Стеклоткань
Гидрофобность
-
+
+
+
Водостойкость
+
+
+
+
Огнестойкость
НГ
НГ
НГ
НГ
3.2 Нетканое пористое волокно полипропилена
Гидрофобность
-
+
+
+
Водостойкость
+
+
+
+
Огнестойкость
Г-2
Г-1
Г-1
Г-1
∗ Гидрофобность поверхности материала определяли визуально по форме и поведению капель воды на поверхности. На гидрофобной поверхности капли воды приобретали шарообразную форму и при наклоне до 30° скатывались с поверхности не оставляя следа.∗ Водостойкость материалов определяли по ГОСТ 2678-94.
Данные таблицы свидетельствуют о том, что использование составов по изобретению в качестве защитных полимерных пленок повышает огнестойкость материалов и придает им гидрофобность и водостойкость, а высокая жизнеспособность композиций (более 3-х суток) и доступность сырья позволяет организовать промышленное производство в больших объемах на стандартном оборудовании химической промышленности.