СОСТАВ ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ ПЛЕНОК НА ОСНОВЕ ПОЛИВИНИЛОВОГО СПИРТА
MODIFYING COMPOSITION FOR FILMS BASED ON POLYVINYL ALCOHOL

Изобретение относится к составу для модификации пленок на основе поливинилового спирта (ПВС) с повышенной огне- и теплостойкостью, что позволяет использовать их в различных отраслях промышленности, науки и техники, сельского хозяйства.
Известен состав для получения пленок на основе водного раствора ПВС и растворов хлоридов рения, обладающих водо-, свето-, термостойкостью и устойчивой окраской [Авторское свидетельство СССР №332102, МПК C08F 27/04; опубл. 14.03.72].
Однако данный состав не обеспечивает достаточной огнестойкости пленок.
Известен состав для получения водостойких пленок на основе ПВС с молекулярной массой 77000-100000 [Патент №2256674, МКП C08J 5/18; опубл. 20.07.05].
Однако данный состав не обеспечивает огнестойкости пленок.
Известен состав для получения пленок на основе разбавленных и умеренно концентрированных растворов смесей хитозана с ПВС [Мухина В.Р. и др. Свойства растворов и пленок смесей хитозана с поливиниловым спиртом // Высокомол. соед. Серия А, том 43, №10, 2001. - С.1797-1804].
Данный состав не обеспечивает получения пленок с достаточной огнестойкостью.
Наиболее близким является состав, описанный в способе получения пленок, в котором пленки на основе ПВС обрабатывают 5-15%-ным водным раствором бората метилфосфита в течение 1-2 мин с последующей сушкой при комнатной температуре [Патент №2278874, МПК C08F 116/06; опубл. 27.06.06].
Однако данный состав не обеспечивает получения пленок с достаточной огнестойкостью.
Задачей предлагаемого технического решения является разработка состава для модификации пленок на основе поливинилового спирта, позволяющего получать пленки с повышенной огне- и теплостойкостью.
Техническим результатом является повышение огне- и теплостойкости пленок на основе поливинилового спирта.
Поставленный технический результат достигается тем, что состав для модификации пленок на основе поливинилового спирта включает 5-10%-ный водный раствор борат метилфосфита, при этом состав дополнительно содержит 5-10%-ный водный раствор хитозана при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: борат метилфосфита - 5-10; хитозан - 5-10; вода - 190-180.
Борат метилфосфита известен ранее как ингибитор горения (Патент 2278874). Используют хитозан - ТУ 6-09-05-397-75.
Использование 5-10 мас. ч. борат метилфосфита наиболее оптимально, так как позволяет придавать эффект огнезащиты за счет химического взаимодействия функциональных групп (-ОН, -О-В(ОН)-, -О-Р(ОН)-О-), при этом образуется устойчивая структура пленки с плотной упаковкой и наличием в ее структуре взаимопроникающих сеток. Увеличение концентрации борат метилфосфита выше 10 мас. ч. вызывает деструкцию пленок, а снижение ниже 5 мас. ч. не позволяет достичь эффекта самозатухания.
2
2
Использование в смеси 5-10 мас. ч. хитозана придает повышенную огнестойкость пленкам при действии пламени за счет полициклической структуры хитозана и высокого содержания в нем функциональных групп (-NH, -ОН, -СНОН) и атомов азота, что обеспечивает формирование устойчивой структуры пенококса. При концентрации хитозана менее 5 мас.ч. замедляется процесс модификации, при концентрации выше 10 мас.ч. получается очень вязкая реакционная смесь, возникает сложность получения однородного гомогенного продукта.
Использование воды позволяет образовывать гомогенные растворы с хитозаном и борат метилфосфитом, обеспечивающие в дальнейшем получение однородной пленки.
Надо отметить, что процесс получения состава для модификации пленок на основе ПВС не продолжителен по времени и не требует высоких температур.
Состав для модификации пленок на основе ПВС готовят следующим образом.
Навеску хитозана смешивают с водой и оставляют набухать и растворяться на 60 мин при температуре 20-25°С. Навеску борат метилфосфита растворяют в воде в течение 10 мин при температуре 20-25°С. Полученные растворы тщательно перемешивают на магнитной мешалке в течение 10-20 мин при температуре 20-25°С.
Пленки на основе ПВС обрабатывают полученным составом в течение 2-3 мин и сушат в вакууме до постоянного веса.
Пример 1. Пленку на основе ПВС помещают на 2-3 мин в смесь 5%-ного водного раствора борат метилфосфита с 5%-ным водным раствором хитозана при их массовом соотношении 1:1, после чего сушат до постоянного веса.
Примеры 2 и 3 осуществляются аналогично примеру 1.
Состав пленок на основе ПВС приведен в таблице 1.
Полученные образцы по примерам 1-3 подвергались исследованию на стойкость к горению (ГОСТ 21793-76), прочность коксового слоя, глубину прогрева. Полученные результаты представлены в таблице 2.
Прочность коксового слоя определяли по методике, описанной в книге [Практикум по химии и физике полимеров: Учеб. изд. / Под ред. В.Ф.Куренкова. - М.: Химия, 1990. - 304 с.].
Глубину прогрева пленок определяли с использованием методики, описанной в статье [Каблов В.Ф. Компьютерное моделирование экстремальных явлений в эластомерных материалах // Каучук и резина. - 1997. - №1. - С.8-10].
Таблица 1.
Состав пленок на основе ПВС
Компоненты
Содержание компонентов с составе, мас. ч.
1
2
3
Борат метилфосфита
5
7
10
Хитозан
5
7
10
Вода
190
186
180
Таблица 2.
Свойства пленок на основе ПВС
№ образца по примеру
Стойкость к горению
Глубина прогрева пленок при 1000°С, мм
Прочность коксового слоя, МПА
1
не восплам.
7,8
2
2
не восплам.
7,5
3,0
3
не восплам.
7,7
2,8
исходная пленка из ПВС
горит
9,0
0,5
Как видно из табл.1 и 2, при выбранных концентрациях наблюдается значительное увеличение прочности коксового слоя и снижение глубины прогрева пленок, что связано с образованием пенококса, который и обеспечивает высокие теплоизоляционные свойства.
Исследование горючести модифицированных пленок показывает, что в модифицированных образцах горючесть резко снижается по сравнению с исходным образцом, который при воздействии открытого пламени сгорает полностью. Модифицированные пленки на основе ПВС не воспламеняются.
Таким образом, использование полученного состава для модификации пленок на основе ПВС позволяет значительно повысить их огне- и теплостойкость.