ОБЛЕГЧЕННЫЙ РЕЗИНОПОЛИМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАЩИТНОЙ ОДЕЖДЫ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
LIGHT-WEIGHT RUBBER-POLYMER MATERIAL FOR MANUFACTURING PROTECTIVE CLOTHES AND METHOD OF OBTAINING THEREOF

Изобретение относится к защитным прорезиненным материалам, используемым для изготовления защитной одежды, средств защиты органов дыхания человека, включая самоспасатели, обеспечивающим защиту от воздействия токсичных, агрессивных химических веществ и открытого пламени.
Известно многослойное текстильное полотно для изготовления эластичных емкостей (резервуаров), палаток, брезентов, спецодежды (патент RU №2113354, МПК B32B 27/10, опубл. 20.06.1998). Полотно со слоем ткани, с одной стороны которого расположен резиновый слой, а с другой стороны слоя ткани - пленка из синтетического полимера. Пленка из синтетического полимера выполнена из поливинилиденфторида и расположена между двумя резиновыми слоями. Благодаря такому расположению полимерного слоя достигается стойкая защита против всех видов воздействия химических отравляющих веществ и химикалий, повышается эластичность текстильного полотна.
Недостатками данного многослойного текстильного полотна для изготовления эластичных емкостей (резервуаров), палаток, брезентов, спецодежды являются его горючесть, недостаточная адгезия резиновых слоев к пленке из поливинилиденфторида и сложная технология изготовления.
Известен универсальный защитный материал для изготовления защитной одежды (патент RU №2375192, МПК B32B 25/00, опубл. 10.12.2009). Материал содержит слой текстильной основы в виде полиамидного, полиэфирного, арамидного или полиолефинового полотна, прорезиненного с двух сторон слоями композиции на основе хлорсульфированного полиэтилена, полихлоропренового каучука, бутилкаучука или фторсодержащей полимерной композиции. Внутренний слой выполнен из бутилкаучука.
Недостатками универсального защитного материала для изготовления защитной одежды являются его горючесть и высокая поверхностная плотность, что приводит к утяжелению защитной одежды.
Известен многослойный огнезащитный материал (патент RU №2305036, МПК B32B 25/04 (2006.01), опубл. 27.08.2007), выполненный в виде пакета, содержащего наружный слой из термостойких волокон, промежуточный термоизоляционный слой, внутренний слой из хлопчатобумажной ткани и расположенный между промежуточным и наружным слоями - гидроизоляционный слой, который содержит полимерную композицию, включающую хлорсульфированный полиэтилен, хлоропреновый каучук, каолин, трехокись сурьмы, окись магния, трихлорэтилфосфат и растворитель - смесь бутилацетата и толуола в соотношении 1:1.
Недостатками известного огнезащитного материала являются его многослойность, что увеличивает массу изготовленной из него защитной одежды и снижает эргономические показатели, а также использование для растворения полимерной композиции высокотоксичного и канцерогенного растворителя - толуола.
Наиболее близким техническим решением является полифункциональный облегченный прорезиненный защитный материал на основе полимерной композиции (патент RU №2429974, МПК C09K 21/14, опубл. 27.09.2011), включающей хлорсульфированный полиэтилен, хлорбутиловый и этиленпропилендиеновый каучук, антипирирующую группу, вулканизующие агенты, ингредиенты, обеспечивающие необходимые физико-механические показатели, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
- хлорсульфированный полиэтилен - 60,0-80,0;
- хлорбутиловый каучук - 15,0-30,0;
- этиленпропилендиеновый каучук - 0,5-10;
- декабромдифенилоксид, полифосфат аммония и гидроокись алюминия (от 1:5:5 до 5:1:5) - 33,0;
- окись титана - 3,0-6,0;
- каолин - 3,0-9,0;
- окись цинка - 1,2-2,0;
- окись магния - 4,0-6,0;
- каптакс - 0,2-1,2;
- тиурам - 1,4-2,2;
- растворитель - смесь этилацетата и нефраса (1:2);
- текстильная основа - стеклоткань.
Недостатком полифункционального облегченного прорезиненного защитного материала является повышенная жесткость, вследствие чего ухудшаются его эксплуатационные свойства и ограничивается область применения.
2
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание облегченного резинополимерного материала для изготовления защитной одежды с поверхностной плотностью до 250 г/м, обеспечивающего защиту от высококонцентрированных паров токсичных химических веществ (хлора, аммиака, сероводорода), устойчивость к воздействию открытого пламени, высокую механическую прочность, морозоустойчивость на основе текстильных материалов различной природы.
Технический результат достигается тем, что облегченный резинополимерный материал для изготовления защитной одежды, включающий хлорсульфированный полиэтилен, наполнители (каолин, диоксид титана), антипирен (декабромдифенилоксид), вулканизующие агенты (оксид магния, оксид цинка), ускорители вулканизации (тиурам Д, каптакс), дополнительно содержит флуралит (нанополитетрафторэтилен), нанодобавку «Cloisite 30B», полихлоропрен, хлорпарафин-470, трехокись сурьмы, канифоль, смесь нефраса и этилацетата в соотношении 1:1 и текстильную основу - ткань техническую полиэфирную, ткань хлопко-полиэфирную и стекловолоконную ткань при соотношении ткани-основы и полимерной композиции (1:1)-(1:1,2) при следующем соотношении компонентов в полимерной композиции, мас.ч.:
- хлорсульфированный полиэтилен - 35,2-50,0;
- флуралит (нанополитетрафторэтилен) - 2,2-5,0;
- нанодобавка «Cloisite 30B» - 2,9-6,4;
- полихлоропрен - 20,0-25,0;
- каолин - 10,0-15,0;
- диоксид титана - 2,5-3,5;
- хлорпарафин-470 - 5,5-7,5;
- трехокись сурьмы - 6,8-9,4;
- декабромдифенилоксид - 3,0-4,0;
- оксид магния - 2,5-3,5;
- оксид цинка - 1,0-1,4;
- тиурам Д - 1,0-1,5;
- каптакс - 0,2-0,3;
- канифоль - 1,0-1,6;
- пигмент - 1,0-2,0;
- смесь нефраса и этилацетата (1:1) - 520-610.
Отличительным признаком предлагаемого облегченного резинополимерного материала для изготовления защитной одежды является наличие в его составе флуралита (нанополитетрафторэтилена), нанодобавки «Cloisite 30B», полихлоропрена (ПХП) и хлорсульфированного полиэтилена (ХСПЭ) в соотношении (1:4)-(1:3), канифоли, хлорпарафина-470, трехокиси сурьмы, смеси нефраса и этилацетата в соотношении 1:1 и текстильной основы - ткани технической полиэфирной, ткани хлопко-полиэфирной и стекловолоконной ткани при соотношении ткани-основы и полимерной композиции (1:1)-(1:1,2).
Флуралит (нанополитетрафторэтилен) по ТУ 2213-001-42515356-2005 - ультрадисперсный порошок с малым молекулярным весом. Особенностью данного материала являются размеры гранул 100-900 нанометров. Эффект от применения данного материала отражается прежде всего на таких характеристиках, как коэффициент трения, износо- и термостойкость.
Кроме того, флуралит инертен практически ко всем химикалиям и растворителям, устойчив к ультрафиолетовому и атмосферному воздействию, не поглощает влагу.
Нанодобавка «Cloisite 30B» - импортный продукт (Англия), состоящий из наноразмерных органически модифицированных слоистых силикатов магния и алюминия.
Нанодобавка «Cloisite 30B» увеличивает прочность на растяжение, улучшает барьерные свойства по отношению к влажности, растворителям, химическим парам, газам и запахам. Пластинчатая структура нанодобавки «Cloisite 30B» приводит к усилению барьерных свойств материала.
Полихлоропрен по ТУ 6-01-1319-85 - высоколинейный растворимый в органических растворителях каучук, отличающийся высокой химической стойкостью, превосходной адгезией ко многим поверхностям, в том числе к текстильным материалам, хорошей газонепроницаемостью не только при комнатной, но и при повышенных температурах. Полихлоропрен хорошо совмещается с различными эластомерами, в том числе с хлорсульфированным полиэтиленом.
Хлорсульфированный полиэтилен по ТУ 2211-063-56856807-05 обладает уникальным сочетанием озоно- и атмосферостойкости, химической, масло- и бензостойкостью. Материалы на основе хлорсульфированного полиэтилена обладают химической стойкостью, высокой газонепроницаемостью, стойкостью к окислительной деструкции, морозостойкостью до минус 40°C, огне- и теплостойкостью.
Сочетание самозатухающих полимеров - полихлоропрена и хлорсульфированного полиэтилена с группой антипиренов, состоящей из хлорпарафина и трехокиси сурьмы, обладающих синергическим действием и декабромдифенилоксида, выделяющим при горении ионы брома, вызывающих рекомбинацию свободных радикалов и тем самым ингибирующих пламя, обеспечивает устойчивость к воздействию открытого пламени.
Оксид магния по ГОСТ 844-79 и оксид цинка по ГОСТ 202-84 являются вулканизующими агентами и акцепторами хлористоводородной кислоты, снижающей адгезионные и физико-механические свойства полимерной композиции. Оксид цинка синергически взаимодействует с оксидом магния, ингибируя автокаталитический процесс вулканизации полихлоропрена.
Тиурам Д (тетраметилтиурамдисульфид) по ГОСТ 740-76 и каптакс (2-меркапбензтиазол) по ГОСТ 739-74 обеспечивают максимальное количество поперечных сшивок полихлоропрена.
Канифоль по ГОСТ 19113-84 является пластификатором и ускорителем вулканизации полимерной композиции.
3
Нефрас С50/170 по ГОСТ 8505-80 или Нефрас С2 80/120 по ТУ 38.401-67-108-92, плотность при 20°C от 0,69 до 0,73 г/см.
3
Этилацетат по ГОСТ 8981-78, плотность при 20°C от 0,86 до 0,88 г/см.
Заявляемый облегченный резинополимерный материал для изготовления защитной одежды обладает защитными свойствами при воздействии токсичных высококонцентрированных паров аммиака, хлора, сероводорода, а также концентрированных растворов кислот и щелочей, стойкостью к воздействию открытого пламени, сохраняет эластичность, целостность после истирания при температуре окружающего воздуха и после многократного смятия при температуре минус 40°C.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
Облегченный резинополимерный материал для изготовления защитной одежды производят методом послойного нанесения на тканевую основу полимерной композиции - раствора резиновой смеси в органических растворителях с последующим прогревом материала при температуре 70-80°C в течение 6 часов.
Резиновую смесь для полимерной композиции приготавливают стандартным способом на вальцах Пд 630 315/315 л, добавляя ингредиенты в следующем порядке, мас.ч.:
- хлорсульфированный полиэтилен - 35,2;
- полихлоропрен - 13,3;
- флуралит (нанополитетрафторэтилен) - 2,2;
- нанодобавка «Cloisite 30B» - 6,4;
- хлорпарафин - 7,0;
- трехокись сурьмы - 8,5;
- каолин - 10,3;
- диоксид титана - 4,4;
- декабромдифенилоксид - 4,8;
- оксид магния - 3,4;
- оксид цинка - 1,0;
- тиурам Д - 0,3;
- каптакс - 0,4;
- канифоль - 1,6;
- пигмент желтый светопрочный - 1,2.
По окончании вальцевания резиновую смесь снимают с вальцев и охлаждают до комнатной температуры.
Резиновую смесь загружают в клеемешалку, порционно добавляют смесь нефраса и этилацетата 520 мас.ч. и перемешивают до полного растворения резиновой смеси и образования гомогенной дисперсии. Для растворения резиновой смеси используют смесь нефраса и этилацетата в объемном соотношении 1:1.
2
2
Готовую композицию наносят на ткань техническую полиэфирную, арт. 56341 (100% полиэфир, поверхностная плотность 93 г/м), послойно с одной стороны на клеепромазочной машине ИВО 3220 при давлении пара в паровых плитах клеепромазочной машины 2,0-2,1 кгс/см.
Полученный облегченный резинополимерный защитный материал наматывают на закаточную бобину и прогревают при температуре 70-80°C в течение 6 часов.
2
Поверхностная плотность полученного облегченного резинополимерного материала для изготовления защитной одежды составляет 200-220 г/м.
Пример 2.
По способу, указанному в примере 1, изготавливают облегченный резинополимерный материал для изготовления защитной одежды, включающий, мас.ч.:
- хлорсульфированный полиэтилен - 40,2;
- полихлоропрен - 12,5;
- флуралит (нанополитетрафторэтилен) - 2,6;
- нанодобавка «Cloisite 30B» - 3,9;
- хлорпарафин - 6,2;
- трехокись сурьмы - 7,9;
- каолин - 10,9;
- диоксид титана - 3,9;
- декабромдифенилоксид - 3,2;
- оксид магния - 3,7;
- оксид цинка - 1,3;
- тиурам Д - 0,5;
- каптакс - 0,7;
- канифоль - 1,5;
- пигмент органический оранжевый К, марка Б - 1,0;
- смесь нефраса и этилацетата (1:1) - 580,0;
2
- стекловолоконная ткань марки Э2/1-80-П-76/100 (поверхностная плотность 90 г/м).
Как в примере 1, полимерную композицию наносят послойно на одну сторону.
2
Поверхностная плотность полученного облегченного резинополимерного материала для изготовления защитной одежды составляет 230 г/м.
Пример 3.
По способу, указанному в примере 1, изготавливают облегченный резинополимерный материал для изготовления защитной одежды, включающий, мас.ч.:
- хлорсульфированный полиэтилен - 43,0;
- полихлоропрен - 11,5;
- флуралит (нанополитетрафторэтилен) - 5,0;
- нанодобавка «Cloisite 30B» - 2,9;
- хлорпарафин - 5,3;
- трехокись сурьмы - 6,9;
- каолин - 7,70;
- диоксид титана - 2,9;
- декабромдифенилоксид - 2,0;
- оксид магния - 4,2;
- оксид цинка - 3,7;
- тиурам Д - 1,5;
- каптакс - 1,6;
- канифоль - 0,8;
- пигмент фталоцианиновый «Мегатон синий АР-008» - 1,0;
- смесь нефраса и этилацетата (1:1) - 610,0;
2
- ткань хлопко-полиэфирная «Панацея Cotton Rich 150», арт. 18012 (60% хлопка, 40% полиэфира, поверхностная плотность 150 г/м).
Полимерную композицию наносят послойно с двух сторон.
2
Поверхностная плотность полученного облегченного резинополимерного материала для изготовления защитной одежды составляет 250 г/м.
Заявленные пределы дозировок хлорсульфированного полиэтилена и полихлоропрена обусловлены тем, что при увеличении содержания хлорсульфированного полиэтилена в резиновой смеси снижается ее растворимость в органических растворителях, с увеличением содержания полихлоропрена в полимерной композиции появляется слипаемость материала при наматывании его на закаточную бобину.
Увеличение количества флуралита (нанополитетрафторэтилена) в резиновой смеси не позволяет получить однородный раствор резиновой смеси в органическом растворителе. Уменьшение дозировки флуралита (нанополитетрафторэтилена) снижает огнестойкие показатели облегченного резинополимерного материала для изготовления защитной одежды.
Образцы облегченного резинополимерного материала для изготовления защитной одежды, полученные способами, указанными в примерах 1, 2 и 3, испытаны на воздухопроницаемость, стойкость к воздействию газообразных веществ (аммиака, хлора, сероводорода), жидких агрессивных сред (концентрированных растворов кислот и щелочей), устойчивость к воздействию открытого пламени, прочность и морозостойкость.
Показатели свойств заявляемого облегченного резинополимерного материала для изготовления защитной одежды представлены в таблице.
Таблица
Наименование показателя
Пример 1
Пример 2
Пример 3
1. Основа
Ткань техническая полиэфирная, арт. 56341
Ткань стекловолоконная марки Э2/1-80-П-76/100
Ткань хлопко-полиэфирная «Панацея Cotton Rich 150», арт. 18012
2. Поверхностная плотность, г/м<sup>2</sup>
200
230
250
3. Воздухопроницаемость, дм<sup>3</sup>/м<sup>2</sup>·с
0
0
0
4. Стойкость к воздействию газообразных веществ:
- аммиака, конц. (685±40) мг/л, час
Более 24
Более 24
Более 24
- хлора, конц. (2875±30) мг/л, час
Более 24
Более 24
Более 24
- сероводорода, конц. (1420±40) мг/л, час
Более 24
Более 24
Более 24
5. Стойкость к воздействию открытого пламени, с
360
600
400
Остаточное горение, с
Отсутствует
Отсутствует
Отсутствует
Остаточное тление, с
Отсутствует
Отсутствует
Отсутствует
6. Сопротивление разрыву при растяжении:
- по основе, H (кгс)
870 (88,8)
880 (89,8)
890 (90,8)
- по утку, H (кгс)
1030 (105,1)
580 (59,2)
470 (47,9)
7. Стойкость к воздействию жидких агрессивных сред:
- серной кислоты (конц. 96%), мин
1440
1440
1440
- едкого натра (конц. 40%), мин
1440
1440
1440
8. Пятикратное смятие при температуре минус 40°C
Сквозных разрушений нет
Сквозных разрушений нет
Сквозных разрушений нет
Определение защитных свойств облегченного резинополимерного материала для изготовления защитной одежды проводилось по методике ОАО «КазХимНИИ» «Метод определения времени защитного действия средств индивидуальной защиты при воздействии паров химически опасных агрессивных веществ».
Определение стойкости к воздействию открытого пламени проводилось по ГОСТ Р 12.4.200-99 при вертикальном расположении образца и горизонтальном расположении горелки.
Определение воздухопроницаемости проводилось на испытательном стенде пневмометрического контроля с измерителем давления «ПРОМАИДМ».
Определение сопротивления разрыву при растяжении проводилось по ГОСТ 30303-95 на испытательной машине «Schopper», зав. №5549.
2
Заявляемый облегченный резинополимерный материал для изготовления защитной одежды с плотностью до 250 г/м характеризуется высокой прочностью и огнестойкостью, высоким уровнем защиты при воздействии токсичных высококонцентрированных паров аммиака, хлора, сероводорода, концентрированных растворов кислот, щелочей и открытого пламени.