автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.06, диссертация на тему:Разработка пленкообразующих фторполимерных композиций для пожаробезопасных антистатических искусственных кож

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ЛЕГКОЙ ПЮМЫШЕННОСТЙ

На правах рукописи'

Для служебного пользования эезл'

ПАВЛЕЯКОВА Газика .Анагодьевна

■ РАЗРАБОTSCA ПЛЕНКООБРАЗУЮЩИХ ШШОЛШЕРНУХ КОМПОЗИЦИЙ ДЛЯ ПОЖАРОБЕЗОПАСНЫХ АНИСТАИЧЕСКИХ'ИСКУССТВЕННЫХ K0I

легальность-05.17.06.- Технология и переработка пластических

к ас о и с те клоплас тикоа

АВТО РЕФЕРАТ

Диссертации «а соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 1992

Работа выполнена в Ивановском наумо-иссяедовательскоч' институте пленочных материалов и искусстбенной кожи технического назначения.

Научный руководитель Официальные оппоненты

- доктор технических наук, профессор Л.п.Мизеровский

- доктор химических наук, профессор Тпганова М.А.

- кандидат химических наук, доцент Макаров-Землянекий Я.Я.

Ведущее предприятие

Защита состоится №

- Всесоюзный институт, авиационных материалов

М- |п ____19ЭЗ г. в _[|____час..

заседании специализированного совета Л, 053.32.01*Московского

ена Трудового Красного Знамени технологического института

кой промышленности по адресу: 113806, Москва, ул. П.Осипенко, 33

Автореферат разослан

-Л- Г/

__<_/_________199^ г.

Ученый секретарь ^ ^

специализированного совета, '.' / кандидат технических наук о1 ' Л.З.Моисеева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕНСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время большое внимание уделяется созданию полимерных материалов нового поколения с улучшенными эксплуатадоонными свойствами. ■

Современная техника с ее необычными условиями эксплуатации прздъявляет высокие требования к конструкционным материалам, одной из главных технических характерно тик. которых стала пожаробезопас-ность.

Особенно остра проблема снижения горючее та матер1алов, используемых в критических условиях, например з аэрокосмической технике и отраслях народного хозяйства, применяющих, обитаемые герметические камеры и помещения с обогащенной кислородом атмосферой.

Специфика атмосферы, невозможность быстрой эвакуадаи людей, уникальность оборудования,"находящегося в гермообъеме, делают недопустимым воздействие опасных факторов пожара, способных привести к катастрофическим последствиям.

Ьестким практическим требованиям современной техники могут удовлетворять материалы на основе композиций из смесей фторсодер-жавих полимеров, уникальные свойства которых - высокая термостойкость и негорючесть - в сочетании с другими цзиными показателями сделали их незаменимым конструкционным материалом в развивающейся ракетно-космической технике.

Однако, несмотря на устойчивую тенденцию к расширению использования фторсодержащих полимеров и композиций на их основе для получения полимерных покрытий, многослойных .материалов и искусственных кож с огнестойкими свойствами, разработки ;в этой области носят преимущественно эмпирический характер.

Н частности, до сих пор мало внимания уделялось изучению пожаробезопасных свойств (горючесть, термостойкость, токсичнооть) фтор-палимерог и, особенно, композиций на их основе, а также созданию

научных основ и расчетных метод оз конструирования магер1алов с требуемым уровнем негорючести. Не изучены способы снижения горючести- и защиты фторполймерных композиция от статического электричества, представляющего опасность воспламенения и оказывающего вредное физиологаческое воздействие на человека.

Таким образом, актуальность настоящего исследования определяется настоятельной необходимоетью формирований достаточно строгих научных подходов к выбору фторполймерных композиций, используемых п{и производстве многослойных материалов и искусственных кож с требуемым уровнем пожарной и физиологической безопасности, с одной стороны, и разработки конкретных вариантов декоративно-отделочной 'искусственной кожи третьего, поколения, "обеспечивающих практически невозможность, возгорания и интенсивного термолиза ее в обогащенной кислородом атмосфере.

В связи с изложенным работа имела своей целью решение следую-цих конкретных задач:

- установление взаимосвязи между химическим составом, строе-шем и огнестойкостьп фторированных гомо-и сополимеров;

- выяснение возможности повышения огнестойкости фторированных юлимеров, характеризуемой показателем "предел горения" до 80-•100 %02;

- выяснение роли химического состава волокнистой основы ис-усственной кожи с фторполимерным покрытием в формировании урэвня ожарной и физиологической безопасности готового материала;

- разработка на основе фторполймерных композиций с повышенной

ч

гнестойкостыо и текстильных полотен из термо-огнестойких волокон зкусственных кож с удельным поверхностным электрическим сопротив-5нием не более 10*®ом, напряженности электрического поля 5-10)'10^ в/м пpi плотности заряда (9, 4~2,5>1(Г7 о/м2.

Научная новизна работы состоит в том, что:

- установлены.корреляционные взанмозлязи между

атомов галогенов во фторполимерах различного отроения о показателями горючести "ки'слородный индекс" (КИ), "предельная конце нтра-ция кислорода" (СПр); „ .......... _ . . ......_............ .....

- выявлена и экспериментально подтзервдена возможность снижения горючести фторполимеров и композиций на'их основе за счет вве-

, дения наполнителей (антипиренов) - оксйдов поливалентных металлов, малых добавок органических макрогете роциклических соединений и фталоциакинов; '

- подтверждена возможность снижения горючести, полимерных композиций путем изменения технологических рехшыоа их приготовления; выявлены новые эффекты влияния порядка совмещения ингредаентоз композиции и способа ее формирования для класса фторполимеров;

- выявлены классы- соединений, 'способных существенно улучоить антистатические свойства искусственных кож с фторполакерным покрытием при сохранении на высоком уровне их пожаробезопасное та.

Практическая значимое ть работы определяется тем, ч'ги полученные результаты положены в основу разработки, фторк ом позиций для полимерного покрытия декоративно-отделочных, кож: "Талка-1" ТУ 17—21— 39-76-85; "Талка-2" ТУ 17-21-39-74-85; "Талка-З" ТУ 17-21-39-7385; "Талка-2М" ТУ 17 РСФСР 0302485-020-©, лоторые приняты для отделки интерьера жилых отсеков космических станций.

Апробация работы. Материалы работы доложены и обсуждены на 1У Всесоюзной конференции по горению и созданию ограниченно горячих материалов (Суздаль, 1988); на Республиканском семинаре "Применение соврзменных полимерных композиционных материалов и. оборудования на

машиностроительных предприятиях (Кишинев,1988); на I Мевдународной

\

конференции; по полимерным материалам пониженной горючести (Алма-Л-га, 1990); на научно-технической конференции в ИХТИ (Иваново, 1988); на научно-технических конференциях ИвНИИПИК (Иваново, 1934,1986-1990).

Публикации. По теме диссертации, опубликовано 7 печатных ра: получено 10 авторских свидетельств.

Структура и объем работы. Лиссертация изложена на 172 стр. машинописного текста и состоит из введенияпяти глав, выводов, списка использованной литературы, включающего 160 ссылок на отечественные, и зарубежны® источники, и приложений. Диссертация содержит рисунка и 23 таблица.

Во введении дано обоснование актуальности работы, сформированы ее цель и научная новизна, указаны положения, выносимые на защиту. В|литературном обзоре' (глаза I) проведен анализ существующих подходов к проблеме создания пожаробезопасных полимерных материалов; показана практическая неизбежность ориентации на"фторполимеры и их композиции при; разработке рецептур полимеряого покрытия декоративно-,отделочных искусственных кож (ИК), предназначенных для эксплуатации-в герметичных обитаемых помещениях с обогащенной кислородом атмосферой, сформулированы научные' проблемы, решение которых должно способствовать дальнейшему повышена» пожаробезопасное та таких материалов.

Во второй главе приведены необходимые характеристики использованных в работе 53 фторе оде ржащих гомо-и сополимеров, 9 оксидов и карбонатов металлов., £0 макрагатероциклов, б видов тексильных материалов;, а также описаны методики- получения и .исследования пленкообразующих композиций и ИК.

К числу использованных в работе методов исследований относятся: определение показателей "кислородный индекс" (КЮ и "предельная концентрация кислорода" (СПр); газо-жидкестная хроматография; релаксационная спектрометрия, стандартные методы определения физико-механических показателе?! пленок и ИК.

Анализу и обсуждения полученных в работе экспериментальных данных посвящены 3-5 главы диссертации.

Документы, характеризующие степень практического использования результатов работы, приведены в приложении.

Принятые в тексте автореферата обозначения: З-этилен, ВД1'-вини-лиденфторид; ТФЭ-тетрафторэтилен; рй1-гексафгорпропилен; ПЭ-поли этилен; ЩЩ- :;оливинилиденфторид; 1ШЭ - политетрафторэтилен;

ПЗХ- полоинилхлорвд'; ВДФ-ТФЭ- сополимер винилиденфторида с тетра-фторэтиленом; ВДФ-Ш1- сополимер, винилвденфторида с ге ко а фтора рога-леном; ЗД$-ТФХЭ- сополимер винилиденфторида с трифторхлорэтиленом; МРЦС- макрогетероциклическое соединение. .

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Влияние химического состава и молекулярной структуры фторполимеров на их огнестойкость

С использованием методов определения КИ и СПр была оценена горючесть следующих рядов фторполимеров и их смесей:

1) гомополимзры фторзамещенных этилена;

2) сополимеры фтор-и фторхлорзамещенных этилена;

3) бром- и йодпроизвсдные сополимеров фтор- и фторхлорзамещенных этилена; . ' '

4) смеси гомо- и сополимеров фторзамещзнных этилена;

5) смеси ПЭ с ПТФЭ, сополимерами ВД$-Г$П и ЗДФ-ТфХЭ.

При анализе показателей горючести гомо-и сополимеров фторза- •

мещзнных этилена, а- также их смесей, мы исходили из вытекающего из

имеющихся в литературе данных представления, что малая горючесть

фторполимеров является результатом не столько ингибирования цзпных О

реакций окисления в пламени g результате действия KF и F, сколько образования при пиролизе этих полимеров трудноокисляющихся газообразных фторпроизводных. Приняв это положение в качестве исходного, нетрудно придти к следующим существенным выводам.

I. Бо всех случаях, когда продуктами пиролиза оказываются фторзамещенные углеводороды, правомерно ожидать существования ус-тоГ:ч!Ыой корреляции между средним химическим составом полимера или композиции, выраженным через концентрации атомов водорода и фтора, л показателями огнестойкости.

Образование при пиролизе фтореополимеров или смесей на их . c;::j 13 .г.?. это ри роза иных газообразных продуктов должно резко ухуд-. _> Г. ¡"Hinoral O'.'il-'СТОЙКОСТИ этих полимеров и композиций.

Действительно, статистическая обработка результатов экспериментов показала, что:

- для гомополимеров фторзаме ценных этилена .(от винилфторида до тетрафторэтилена) справедливы соотношения

ки = 17,5 + 1,07-ю-5 [р14-26 а)

КИ = 17,5 + 60еХр(-0,042[Н]), (.2)

( Спр = 16.5 + 2.14.Ю-5[р]3-65 . (3)

где [И] и р3] - концентрации атомов водорода и фтора в г-атомах на I кг полимера;

- большинство сополимеров фторзамещенных этилена и их смесей, средняя концентрация атомов 'водорода в которых более

•12,2 г-аг-кг"*, достаточно хорошо подчиняются корреляциям ввда

КИ - 17,5 + 804,48(1 - Ц) (4)

[н] [н0У

С„р= 16,5 . 452,17^

а содержащих водорода менее 12,2 г-ат-кг"1, корреляции вида -

КИ « 17,5 + ?.,425еХр(2,19-Ю-3 И2), (б)

где 16,5 и 17,5 - значения СПр и КИ полиэтилена, а [н] - концентрация (г-аг.кг-Ъ в последнем атомов водорода. { ' Представление о степени соответствия расчетных и экспериментально определенных величин КИ и СПр фторсодержашх гомо- и сополимеров и их смесей дает рис.1.

Существенное (более 10 % отн.) различие характерно лишь для двух-грех из исследованных полимеров и смесей, причем'в о всех случаях экспериментально определенные величины КИ и Спр оказываются больше расчетных, что делает прогноз огнестойкости фторе од ержащих композиций по уравнениям (1)-(б) вполне достоверным. |

Обоснованность же второго из указанных высе выводов убедительно подтверждают цифры, приведенное в табл.1.

80

60

п. п

ад

20

о

1 1,

( * Цф,

1Й 1

/

• 20 , ад б0_ 80 100

КИ- (спр) эксп., %Ьг

Рис.1. Проверка адекватности корреляционных уравнений: •

- о - I; - о - 2; - д - 3; - а - - о - 5;

- © - 6

90

70

с^ 50

ъч

30

10

20 40 .60 80 Содержание галогена, % нас.

Рис.2. Зависимость горючести композиций с ПЭ от содержания

галогена: 1,2 -фтора, 3,4- хлора.

1 - ПТ-УЭ; 2 - сополимер ВД&-Ш1; 3 - сополимер 1Ш-ТФХЭ;

■:• - ПЗХ-Ббб

.а

Таблица I

Влияние этиленовых фрагментов'на огнестойкость фторполимеров и композиций на их основе

Полимер или композидая ¡Элемента {г-ат-кг-! фтор ^й состав, ! водород КИ, %г I V I Ä)2

пз - 142,86 17,5*1.0 16,5*1,0

! ПТ«Э 40,00 99,5*0,5 50,0*0,5

ПВДФ 31,25 31,25 40±2 36*3

Сополимер Э:ТЗЭ (1:1) 31,25 31,25 31,5-1,5 24*0,5

Смесь ПЭ и ПТФЭ 32,00 28,50 '21,0*1,0 17,5-0,5

Примечание:Смесь содержала столько ПЭ, чтобы средняя концентрация в пей атомов водорода и фтора совпадала с таковой для ПВД$ и эквимольного сополимера Э-ТФЭ.

Видно, что при полной идентичности] с ред не го химического состава поливикилиденфторида, эквимольного сополимера этилена с тетра-фторэтиленом и смеси ПЭ с ПТФЭ показатели огнестойкости закономерно возрастает при переходе от смеси двух полимеров, которая несмотря на присутствие Ю % по майсе горящего свечеобразно только в чистом кислороде ПТ$3, имеет показатель КИ очень мало отличающийся от КИ чистого полиэтилена, к сополимеру, содержащему звенья этилена, и гомополимеру, не содержащему таких звеньев. Особенно наглядно слабое влияние фторполимеров на горючесть ПЭ демонстрирует рис.2 (кр.1,2), из которого следует, что самозатухающие (КИ?27 композиции образуются при содержании ПЭ не более 5 % мае. в смеси с сополимером ВДФ -■ ГФП и ~>1 и % а смеси с ПТ$Э.

Введению в макромолекулу фторполимера атомов хлора приводит к очень существенному повышения его огнестойкости. Причем, если концентрация атомов хлора превышает 5,5 г-ат.кг~"Т", а концентрация атомов фтора находится на урвне 26-27 г-ат.кг"*, то вне зависимое-

э:

та от содержания атомов водорода СПр»б0-70 а КИ=с90-Ю0

В области же С1 < 5,5 ,г-ат'кг~* изменение КИ и СПр с увеличением концентрации атомов хлора подчиняется зависимостям

КИ « 17,5 + 28,22 [С1]0,52 , (7)

Спр= 16,5 +20.49 [С110»^ . (8)

При смешении с ПЭ такие полимеры, в частности'сополимер ВДФ и ТФХЭ, сначала ведут себя аналогачно ПВХ, а при достижении некоторой кр!Тической концентрации в смеси, как и в случае фторполиме-ров, скачкообразно повышают уровень огнестойкости последней до величины КИ самого сополимера (рис.2, кр.3,4).

Поскольку хорошо известно, что антипирирующий аффект галогенов ¿озрастает в ряду Р <С1<ВкЗ , а наиболее эффективными ингибиторами горения являются-с оединения, молекулы которых одновременно содержат атомы различных галогенов, была исследована горючесть _ фторе о полимеров, в'полимерную цепь которых дополнительно введены атомы хлора и брома или хлора, и иода.

Антипи рируювдй' зффзкт атомов брома проявляется уже пр! концентрами их во фгорполимере, разной (0,475+11,8). 10"^ г-ат-кг"*, причем степень роста КИ и СПр зависит от того, введен ли атом брома путем присоединения по двойным связям, образующимся в макромолекуле при дегидрегалогенировании, или путем сополимеризадои двух мономеров, например ВДФ и Т5ХЗ, с третьим- броме од е ржа ним. Если в первом случае для повышения КИ с- 83 до 100 и Спр о 63 до 87

с

достаточно введения 6,25.10 г-ат брома на кг полимера, то во втором - для достижения аналогичного эффекта необходимо введение бро-

т I

ма в количестве ~1,2'10"' г-ат-кг .

Однако, несмотря на высокий у ровень пожаробезопаоности бронированных фторхлоряолимеров Ш1=СПр 25 80*100 такие их особенности, как токсичность, склонность к гомолитическому распаду, низ:: -1 •'.'О;моо'гой;;ость, не позволяют использовать их при создании ма-

те риалов, предназначенных для эксплуатации в герме тачно-замкнутых объектах.

Основываясь на описанных корреляциях и данных, характеризующих комплекс физико-механических и технологических свойств фторированных каучуков и термопластов, расчетно-эксперименталькым путем были составлены основы рецептур наиболее огнестойких композиций, способных перерабатываться в полимерное пскрдФгег- ЙК через рас твор.

Оптимальный комплекс свойств п'Лечок на основе смеси сополимеров ВДФ-РШ и ВДФ-ТФХЭ достигнут при соотношений эластомер:термо-пласт в интервале 40:60 - б0:40^-а для композиций из смеси сополимеров ВД5-ТФХЗ и ВДФ-ТФЭ при соотношении 50:50 - 70:30. Наиболымй уровень огнестойкости (КИ=80*87,. Ойр=53т60 $0^) достигнут при совмещении сополимеров фтор-- и фторхлорзамещенных этилена«

Влияние наполнителей и способа совмещения компонентов на огнестойкость композиций смеси фторированных каучуков и Термопластов

Снижение горючести фторсодеркаших' полимеров и композиций на их основе представляется целесообразным путем введения в готовые пленкообразующие композиции антипиренов и наполнителей.

На основании результатов оценки влияния неорганических напол-нитёлёй класса оксидов (2/10, Т^, ВЬ^О^, С^О^, Со-,0^, ¿£ С^, НдО) и карбонатов (СаСО-^ М^СО^),- а также МГЦС и с^талоцианинов на показатели горючести фтор^' и фтЬрхлорзайещенных композиций выявлены слёдуйпМе закономерности*

I; Максимальный урозень о гн ее той ко ста фторпол им арных композиций доста!бается пр$ введении 5-20 лас.ч. оксидов на 100 мае.ч,пленкообразующих,- причем наибольшим антипирирующм действием обладают оксиды тНтана^ цинка, кремния и сурьмы. В частности за счет введения оксидоз поливалентных металлов Спп композиции на осн-ле соп.о-

лимера ВДФ и Ш1 возрастает с 41 до 80 а на основе сополимера ЗД§ и ТФХЭ - с 53 до 100 в результате, по-видимому, увеличения в продуктах пиродиза композиции галогенводородов, являющихся активными пламягасителями.

2. Соединения щелочноземельных металлов (М^С, М^СО^, СаСО^), адсорбирующие на своей поверхности выделяющиеся галагенводороды и нейтрализующие их, либо; не влияют на огнестойкость фторполимерных композиций, либо понижают ее.

3. МГЦС и фталоцианикы выполняют функции антипиренон лишь в композициях на основе сополимеров ВД1 и Л£П. При введении йтого класса соединений в количестве 0,5-2,5 мас.ч. на 100 мас.ч!пленко-образующих уровень огнестойкости, оцениваемый величиной СПр, возрастает с 53 до 74 5602» а наибольшей антипирирующей активностью обладают Со-, йб -, Си- содержащие металлохомплексы.

■ Исследования, горючести наполненных фторполимерных композиций показали, §то существенное влияние на пожаробезопасные свойства последних оказывают способ их приготовления и порядок совмещения ингредиентов при неизменности., количественного и качественного сос- . тава композиции.

Установлено, что горючесть пленок, сформированных из композиций, компоненты которых вводятся во фторопласт (фторопласт - каучук- наполнитель - усилитель), значительно ниже по сравнению с пленками, сформированными из композиций, ингредиенты которых вводились в каучук (каучук -фторопласт- наполнитель- усилитель).

3 частности значения Спр пленок, сформированных из растворов композиций на основе сополимеров ВД§ и ГШ, возрастают в результате изменения порядка совмещения компонентов с 68-69 до 72-74 а из растворов композиций на основе смеси сополимеров ВДФ-ТФХЭ и ЪМ-Т$д с 72 -74 до 80-83 %02- Еще бдиьше перепады в величине Спр в зависимости от порядка совмещения компонентов характерны для пленок, полученных вальцово-прессовым методом.

Можно предположить, что описанный эффект снижения горячее та фторполимерных композиций является следствием, во-первых, влияния наполнителей на макроструктуру (плотность) полимерной матрицы и, во-вторых, образования в ходе термомеханического. воздействия, имеющего место при изготовлении композищи, коллоидно-химических структур с различным уровнем межфазных взаимодействий. Обоснован-, ность этих предположений подтверждаются результатами денсиметричес-ких измерений и релаксационной спектрометрии. ,

Таким образом, использование наполнителей-ангипирзнов, малых добавок МГЦ и фталоцианинов, а также соответствующих технологических приемов позволяет повысить огнестойкость фторполимерных пленко-збразующих композиций по показателю КИ до уровня 84-100 а па Указателю Спр - до урвня 80-100

Горючесть искусственных кок с фторполимерным покрытием

Поскольку декоратизно-озделочная ИК является по своей сути 1вухолойным материалом - текотильн'ой основой с нанесенным на нее гонким покрытием из. полимерной композищи,- это предопределило продление исследований по установлению влияния на зе горэчесть как симкчеокого состава волокон, используемых для получения текоталь-шго материала, так и полимерного покрытая.

Литературные данные и наш собственные эксперименты показыза- •

)т, что, хотя при переходе ст целлюлозных материггов к текстильным юлотнам из волокон фзнилон, СВМ, "Ар1мад Т", ''Аримид С" и "Лола" •ровень их огнестойкое та очень резко возрастает, достигая значений !Пр— 52 и КИ — 60 . применительно к ИК с фторполимерным окрыгаем, особенно с учетом рассмотренных выев данных, фактором, имитирующим огнестойкость ИК, остается вез гее уроаеьь огнестойкос-и текстльной основы.

В этой связи решение проблемы ооздания ИК с максимально эоз-ожным на сегодня уровнем огнестойкости мы искали по пути подбора

наиболее "удачных" пар текстильная основа - полимерное покрытие и оптимизации соотношения и* масс в готовом мате{иале.

Из созданных в результате проведенных исследований материалов наиболее огнестойкими являются ИК с полимерным покрытием на основе смеси сополимеров фтор - и фторхлорззмещенных этилена, изготовленные на текстильных полотнах из волокон "Лола" и "Аримид С". При этом оказалось, что сочетание композиций из смеси сополимеров ВДФ-ТФХЭ различного состава с полотнами из волокон "Лола", "Аримид С" и фенилон приводит к появлению синергического эффекта при увеличении доли полимерного покрытия в ИК до 75-85 % по массе.

Повышение уровня огнестойкости ИК на текстильных полотнах из волокон "Аримид Т" и "Аримид С" с полимерным покрытием из смесей сополимеров 'ВД§-ГШ и ВДФ-ТФХЭ до Спр= 48-53 и НИ до 80 %02 достигнуто за счет введения в рецептуру полимерного покрытия олигоМеров на основе окиси гексафторпропилена с различными реакционноспособны-ми гпчппямя^

- Л ,/

Антистатические свойства огнестойких искусственных кож с фторполимерным покрытием

Проблема снижения электризуемости. фторполимеров сложна сама по себе. Пр1менительно же к фторполимерному покрытию декоративно-отделочных ИК она дополнительно усложняется принципиальной неприменимостью в данном случае такого традиционного и. эффективного приема как введения наполнителей типа углерода и металлических порошков.

В этой связи было более детально исследовано влияние на электрофизические свойства (объемное и поверхностное удельное сопротивление - и р& ', напряженность электрического поля вблизи заряженного материала - Е (кв/м), поверхностную плотность электричес-

р

ких зарядов - О" (кл/м ) и величину полупериода стекашя последних- Т о 5 (с5) ф то рло ли мерных композиций поверхностно-активных

веществ, олигомеррв.и полимеров о различными ионогенкыми: группами.

Оказалось, что наибольшим антистатическим эффектом во фтор-полимерных покрытиях обладают низкомолекулярные ПАВ - лаур*лпири-динийсульфат, триамон, бронированный олигомер окиси гексафторпро-пилена и сульфопроизводные ПТФЭ и сополимера ВД§ с ГФП. Введение указанных соединений позволило снизить значения всех перечисленных выше показателей до безопасного уровня.

Показано также, что снижение электризуеаости покрытия ИК до пр1вмлемого уровня возможно за счет использования в рецептуре покрытия'фторе ополим еров с поэшпенной электропроводностью, например сополиьвра ВД§ с ТФХЭ определенного состава.

! Практическим итогом проведенных исследований явилась разработка 4-х ввдов декора тивнй-отделочных ИК (табл.2), отвечавпях всему комплексу требований безопасного применения в условиях гераетич-.но замкнутых объектов, о чем свидетельствует офивдальные: заключения, приведенные в приложении к диссертации.

Таблица 2.

Свойства искусственных кож с фторполимерным покрытием

На имен аз а кие - показателей

Требования ТЗ ! "ТалкаГ'! "Талка2"! "ТалкаЗ'Ч'Талка 2М' ! ТУ 17-21!ТУ 17-21! ТУ 17-21! ТУ 17 ! 39 -76-85! 39-74-85! 39 -73-85! РСФСР ! ! - ! ¡0302485-

_!___]_ ! ! ШО-89

" 3 ~ !

1.Масса X м2,кг 0,50±0,02 0,50 • 0,50 ' 0,48 0,50

2.Разрывная нагрузка полоски 50x100, Н,

не менее *

э продольном

направлении . 350 350 460 350 350

в поперечном

направлении 350 430 460 490 350

Продолжение табл.2

X ! 2 Г з !' 4 !' 5 ! 6

3.Удлинение при разрыве, %, не более

в продольном направлении ад 25 35 27 40

в поперечном направлении 50 20 50 40 41

4.Жесткость, Н, не более . 0,08 0.04 0,05 0,С6 0*05

5.Морозостойкость, °С, не более

мик^с мин^с мин^с мин^с МИ6$С

б.КИ, 65 100 66 60

7.Спр, ад 49 , 64 57 51

8. р$ , ом ю10 1,3-Ю9 1,3-109 2,6-Ю9 2,9 «10®

9. ру, ом«м ю8 2,8-Ю7 3,2-Ю8 3,2-Ю8 2,0-Ю9

10.Е, кв/м 30-110 12,8 35,0 38,0 36,7

II. С, кл/м2 (2,5-9,4)-1СГ7 4,6-Ю-8 6,2-Ю-7 6,7. Ю-7 6,5.10-'

i2.MCI.5Q, г*> 18,5±3,3 6.4*2,1 16,7±0,5 - ■

13.Грибоустойчи-вость, баллы 3 1/2хз° 0/2 **) 0/2хх) 0/1**>

Примечание: ИК изготовлены на трикотажном полотне из волокон "Аримвд С"..

МСЦц - показатель, характеризующий токсикологическую опасность материала, это масса материала, выделяющая при горении в I м^ воздуха продукты горения, предопределяющие 50 % летальных исходов у подопытных животных в течение 2-х недельного с рока наблюдения.

Грибоустойчивость: числитель - полимерного покрытия, знаменатель - текстильного полотна.

вывода

1. Нэ основе систематического исследования горючести, фторпо-шмеров различного химического состава и строения обоснована воз-»ояяость. прогнозирования пожаробезопасных свойств фторе одержавдх мендаобразующих композидай и разработаны составы, обеспечивающие юяучение декоратазно-отделочных искусственных кож с уровнем пока-¡ателя "предельная концентрация кислорода" до ЬЧ~Ы

2. ■ Предложены уравнения, адекватно описывающие взаимосвязь юказагелей "кислородный ивдекс" и "предельная концентрация кисло-юда" большинства фгорполимеров и композиций с их химическим сое-■авом.

3. Установлено, что наиболее активными антипиренами для фтор--[Олймеров среди оксидов металлов переменной'валентности. являются ксиды титана, сурьмы и гданка, позволяющие поднять уровень показа-'еля "предельная концентрация кислорода" до 80-100 %0

Применительно: к фторполимерам впервые обнаружена высокая ламягасяцая активнооть малых (0,5-1,0 %~) добавок металле одерка-их макрогетероциклов И' фталоцианинов.-

3. Установлено., что на уровень пожаробезопасных свойств напол-енных фторполимерных композиций существенное влияние оказыэаэт пособ их приготовления и порядок совмещения компонентов.

6. Разработаны антистатические фторполимерные композивди, беспзчивающие получеки.е огнестойких искусственных кож с удельны;.! овархностным сопротивления на уровне он, удельным объемным

о

опротивлением 10 ом-м, напряженностью электрического поля не боев 7,6 кВ*м~* и плотностью заряда не более 10~® Кл.м-^.

7. Изучено влияние химического состава текстильной оскоаы на ровень огнестойкости искусственных кож с фторполимерным покрытием» оказано, что максимально возможный в настоящее, время уровень пожа-обозопаснооти искусственной кожи достигается при исполь-пвании

текстильных полотен из волокон "Лола" и "Аримид С" и полимерного покрытая из композиции на основе сополимера винилиденфторида с трифто рхлорэтиленом.

8. Разработаны рецептуры полимерного покрытия декоративно-отделочных искусственных кож "Талка-I", "Талка-2П, нТалка-3" и пТалка-2Мя, принятых к использовании в жилых отсеках космических станций.

Список опубликованных работ по материалам диссертации

1. A.c. Ell768 СССР МКИ C08127/I6, ДОбЮ/06. Огнестойкая композиция для изготовяеная искусственной кожи./Г.А.Паваенкова, Е.М. Борисов, П.Н.Палкин и др.//Не подлежит опубликовадаю в открытой печати. .....

2. A.c. 1436377 СССР МКИ В 29 В 7/56. Cnocatí приготовления фторпо-лимерной пхеккообразующей композиции для искусственной кожи./ П.Н.Палкин, Е.М.Борисов, Г.А.Пазленхова и др.// Не подлежит опуб-ликовашв в открытой печати.

3. A.c. 267048 СССР МКй C08L 27/16, 106N 3/04. Композиция для получения технической искусственной кожи./Л.В.Пясецкая, Д.Н.Шну-рова, Г.А.Павленкова и др.^ Не подлежит опубликованию в открытой печати.

4. A.c. 272222 СССР МКИ C08L, 27/16. Многослойный полимерный декоративно-отделочный матв|иал./Г.А.Павленкова,Е.М,(Борисов, Л.Н. Мизеровский и др.// Не подлежит опубликованию в Открытой печати..

5. A.c. 273957 СССР МКИ С081» 27/16. Полимерный декоративно-отделочный материал./Г.А.Павленкова, Е.М.Борисов, Л.Н.Мизеровский и др./У Не подлежит опубликованию в открытой печати.

6. A.c. 290543 СССР МКИ СО8U 27/17, С08 К 5/56. Фторполиыернзя композиция./Г.А.Павленкова, Е.М.Борисов,' Л.Н.Мизеровский и др. //Не подлежит опубликованию в открытой печати.

7. A.c. 1554334 СССР' МКИ С081« 27/16, ДОбЫ 3/00. Фторполимерная

композиция для искусственной яоли./Л.Н.Смирнов» Г.А.Павленкова, Е.М.Борисов и др,//Не подлежит опубликованию в открытой печати.

8. A.c. 302235 СССР МКИ C08L, 27/16. 5тор;:;.:имериая композиция для технической искусственной кожи./Г^А.Павленкова, Е.М.Борисов, Л.Н.Мизе ровский и др.//Не подлежит опубликованию в открытой печати.

9. A.c. 305197 СССР МКИ С08\. 27/16, ДОбК 3/04. Полимерная композиция для технической искусственной коки./Г.А.Павленксза, Е.М.Борисов, Л.Н.Мизе ровский и др.Н Ее подлежит опубликованию з открытой печати.

10. Полокительно.е решете по-заявке 4811003/05 СССР МКИ C06L 27/16. Фторполимерная композиция для пленочных покрытий./Г.А.Здорихо-.ва, П.Н.Палкин; Г.А.Павленкова и др.

11. Декоративно-отделочная эластоискоаа со фторполимерным покрыт-, ем./П.Н.Палкин, Л.Н.Мизеровский, Г.А.Павленкова и др.//Кожезен-ко-обувная промышленность.- 1988.- № 5.

12. Взаимосвязь горючести: и коксообразующей способности фтороополи-меров с их строением и состав ом./Г.А.Павленксза, Е.И.Бор'лсов, Н.Л.Чернова и др.//1У Всесоюзная конференция по-горения и созданию ограниченно горячих материалов. Тез.докл.т- Суздаль, J988.

13. Антистатики для фторполиыарэв./Г.А.Павяанкова, Е.М.Борисов, Л.Н.Мизеровский и др.//Деп.з [ЩИТЗИлегпром, 1989, » 2604-лп.

14. Разработка принципов создания аокуссгшнной кожи пониженной го-рючест на основе галоиде од зраацих полимеров.7Е.М.Борисов, Л.Н. Мизэровский, Г.А.Павленкова и др.//Первая Мевдународная конфз-ренфя по полимерным материалам пониженной горючести: Тез.докл. - Алма-Ата, 1990.

15. Полимерная композиция для деталей и конструкций устойчивых к воздействию высоких температур и пламени./Г.А.Павленкоэа, Е.М. Борисов, Л.Н.Мизэ ровский и др.//Республиканский научно-практи-чеокий оеминар "Применение современных полимерных композицион-

ньк материалов и оборудования на машиностроительных предприятиях": Изз.докл.- Кишинев,, 1988.

16. О взаимосвязи, горючести; фтарполимеров с их химическим составом и строением./Г.А.Павленкова, Е.М.Борисов, Л.Н.Мизеровский. /'•Пластические массы.- 1990.- »8.

17. Исследование термостойкости и горючести смесей фторполимеров с полиэтиленом./Г.А.Павленкова, Е.М.Борисов, Л.Н.Мизеровский. //Сб.научн.трудов ИвНИЙПИК.- М.: ЦНИИТЭИлегпром.- 1989.

Ротапринт МГАДП Заказ А 72 Тирах - 80 экз.