СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛЕНОК НА ОСНОВЕ ПОЛИВИНИЛОВОГО СПИРТА
METHOD FOR PREPARATION OF MODIFIED FILMS BASED ON POLYVINYL ALCOHOL

Изобретение относится к способу получения гидроксилсодержащих полимеров с повышенной огнестойкостью путем обработки фосфорсодержащими соединениями. Подобные полимеры отличаются хорошими пленкообразующими свойствами, эластичностью, прочностными характеристиками, что позволяет использовать их в различных отраслях промышленности и народного хозяйства.
Известен способ химической модификации пленок на основе поливинилового спирта растворами хлоридов рения, с целью придания водо-, свето-, термостойкости и устойчивой окраски (Авторское свидетельство СССР №332102, кл. C08F 27/04, опубл. 14.03.72).
Однако данный способ модификации не обеспечивает придание огнестойкости модифицируемых пленок и продолжителен по времени.
Известен способ модификации пленок на основе поливинилового спирта путем обработки производными ортотитановой кислоты с целью придания повышенных физико-механических свойств и увеличения огнестойкости (Авторское свидетельство СССР №319614, кл. C08F 27/00, опубл. 02.11.71).
Однако данный способ модификации не обеспечивает значительного увеличения огнестойкости и требует сложного аппаратурного оформления.
Известен способ модификации пленок на основе поливинилового спирта диалкилфосфитами, где пленки предварительно подвергаются дегидратации путем нагревания в течение 35 часов в присутствии бисульфата калия как катализатора, с применением гептана в качестве растворителя и далее обрабатываются водными растворами диалкилфосфитов при комнатной температуре (Куликова и др. «Изучение продуктов присоединения диалкилфосфитов к ПВС-волокну методом инфракрасной спектроскопии», Журнал прикладной химии, 1967, №10, с. 2318-2322).
Однако данный способ модификации продолжителен по времени, требует сложного аппаратурного оформления, повышенных температур и не приводит к значительному увеличению огнестойкости.
Наиболее близким к изобретению является способ получения модифицированных пленок на основе поливинилового спирта путем обработки фосфорсодержащими соединениями, отличающийся тем, что пленки обрабатывают в течение 1-2 минут фосфорборсодержащим соединением, в качестве которого используют 5-15%-ный водный раствор борат метилфосфита, с последующей сушкой при комнатной температуре (Патент РФ №2278874, кл. C08F 27/04, опубл. 27.06.06).
Однако данный способ получения модифицированных пленок продолжителен по времени, т.к. осуществляется в две стадии - модификация пленок проводится после их получения.
Задача: разработка способа получения пленок на основе поливинилового спирта, не требующего сложного аппаратурного оформления, высоких температур, непродолжительного по времени и позволяющего получать изделия с повышенной прочностью.
Техническим результатом является упрощение способа получения пленок на основе поливинилового спирта, придание им повышенной прочности и огнестойкости.
Поставленный технический результат достигается в способе получения пленок на основе поливинилового спирта с использованием борат метилфосфита, отличающемся тем, что борат метилфосфита предварительно смешивают с пластификатором в соотношении 1:4 и добавляют 1-5%-ный водный раствор поливинилового спирта с последующей отливкой пленки и сушкой при комнатной температуре. В качестве пластификатора используют глицерин, этиленгликоль или диэтиленгликоль.
Наличие в составе модификатора атомов фосфора и бора, являющихся ингибиторами процессов горения и окисления, придает огнестойкость пленкам на основе поливинилового спирта. Кроме того, значительное содержание фосфора и бора в структуре вещества способствует достижению максимального результата, не прибегая к использованию больших концентраций. Высокая прочность может быть объяснена образованием поперечных связей в образцах модифицированных пленок на основе поливинилового спирта за счет возникновения нерастворимых комплексных соединений по атому бора вследствие образования донорно-акцепторной связи при переходе неподеленной пары электронов от атома кислорода гидроксильных групп поливинилового спирта на р-свободную орбиталь атома бора. Взаимодействие борат метилфосфита с указанным пластификатором препятствует выпадению в осадок поливинилового спирта из раствора, так как р-свободная орбиталь атома бора блокируется неподеленной парой электронов от атома кислорода гидроксильных групп указанного пластификатора.
Данный способ позволяет существенно упростить модификацию пленок на основе поливинилового спирта. Так для достижения положительного эффекта не требуется предварительного получения пленок с их последующей обработкой. Использование 1-5%-ных водных растворов поливинилового спирта наиболее оптимально. При увеличении концентрации повышается вязкость растворов, что затрудняет смешение. Использование меньшей концентрации поливинилового спирта приводит к увеличению объема растворов для получения пленок необходимой толщины. Наиболее оптимальное соотношение бората метилфосфита и указанного пластификатора 1:4. Уменьшение содержания бората метилфосфита приводит к снижению огнестойкости, а увеличение его содержания способствует сшиванию и выпадению в осадок поливинилового спирта. Уменьшение содержания пластификатора приводит к увеличению жесткости пленок и снижению их прочности, а увеличение является нецелесообразным.
Получение осуществляют следующим образом: пластификатор предварительно смешивают с боратом метилфосфита, затем при постоянном перемешивании туда добавляют 1-5%-ный водный раствор поливинилового спирта, далее после перемешивания в течение одной минуты пленки отливают на ровную стеклянную поверхность и выдерживают в течение суток. Изобретение иллюстрируется следующим примером.
Пример 1. Глицерин предварительно смешивают с боратом метилфосфита в соотношении 4:1, затем при постоянном перемешивании туда добавляют 1%-ный водный раствор поливинилового спирта, далее после перемешивания в течение одной минуты пленки отливаются на ровную стеклянную поверхность, после чего подвергают сушке при комнатной температуре в течение суток до постоянного веса.
Пример 2 осуществляется аналогично примеру 1, причем используют 3%-ный водный раствор поливинилового спирта и в качестве пластификатора - этиленгликоль.
Пример 3 осуществляется аналогично примеру 1, причем используют 5%-ный водный раствор поливинилового спирта и в качестве пластификатора - диэтиленгликоль.
Полученные образцы по примерам 1-3 подвергались исследованию на стойкость к горению (ГОСТ 21793-76), прочность при растяжении и относительное удлинение (ГОСТ 20403-75). Полученные результаты представлены в таблице.
Таблица
№ примера
Прочность, МПа
Относительное удлинение, %
Стойкость к горению
Прототип
9,5
64
Не восплам.
1
10,0
282
Не восплам.
2
30,0
390
Не восплам.
3
26,3
430
Не восплам.
Исследование прочности и горючести пленок показывает, что совместное введение в раствор поливинилового спирта борат метилфосфита и указанного пластификатора способствует значительному повышению прочности при сохранении стойкости к горению.
Технико-экономический эффект, полученный от применения данного способа получения пленок на основе поливинилового спирта, заключается в том, что его применение позволяет значительно повысить их прочность при сохранении огнестойкости, а кроме того, не требует сложного аппаратурного оформления, высоких температур и не продолжителен по времени.