Введение к работе
Актуальность темы. Среди всех видов химических волокон по объему производства лидируют полиэфирные (ПЭ) волокна. За последнее десятилетие мировое производство ПЭ волокон увеличилось с 13 до 20,4 млн. т. Огромный интерес к волокну обусловлен комплексом свойств, которыми обладает ПЭ волокно. Их применяют для изготовления изделий бытового и технического назначения. Существенным недостатком волокна является горючесть. В большинстве стран мира приняты законы, запрещающие применение горючих текстильных материалов для отделки помещений и транспорта, в производстве некоторых товаров бытового назначения и спецодежды. Поэтому проблема снижения горючести полиэфирных волокнистых материалов имеет первостепенное значение. Улучшение функциональных характеристик текстильных материалов или придание им новых свойств путем модифицирования за счет незначительного изменения или дополнения базовой технологии требует значительно меньших материальных затрат и времени, чем создание принципиально новых видов волокон. Поэтому модификация является одним из основных способов придания многотоннажным полимерным волокнистым материалам (ПВМ) специфических свойств. Конкурентная борьба производителей волокна стимулирует проведение работ по совершенствованию технологии с целью расширения ассортимента и повышения качества продукции. Установление механизма и закономерностей горения огнезашищенных ПВМ, их влияние на структуру и свойства материалов и пакетов одежды вносят вклад в развитие научных основ технологии огнезащиты полимеров. Поэтому совершенствование технологии модификации, исследование процессов пиролиза й горения приобретают исключительно важное теоретическое и практическое! значение и являются актуальным направлением как в области технологии полимеров и композитов, так и в производстве спецодежды.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с координационными планами программы «Университеты России» Госкомвуза России, по научному направлению 08 В «Разработка научных основ и производственных технологий для пищевой, химической, машиностроительной и легкой промышленности», а также договорных работ с предприятием ПОШ «Химволокно» г. Энгельса.
Цель и задачи работы. Цель работы заключается в совершенствовании технологии модификации полиэфирных волокнистых материалов, обеспечивающей получение текстильных материалов пониженной горючести и их применение в производстве огнезащищенной утепленной спецодежды.
Для достижения поставленной цели ре|щВ^с!>6ОДййЛйЙе*зУдЬчи:
- разработка технологии получения клееного объемного нетканого
утеплителя;
исследование эффективности применения различных фосфорсодержащих соединений для модификации ПЭ волокнистых материалов с целью снижения их горючести;
разработка технологии модификации полиэфирных волокнистых материалов фосфорсодержащими замедлителями горения (ЗГ) с применением энергии лазерного CCV излучения;
исследование влияния применяемых ЗГ и технологии модификации на структуру, свойства и процессы пиролиза и горения огнезащищенных ПЭ волокнистых материалов;
определение наиболее значимых показателей качества материалов для спецодежды сварщика и соответствия предлагаемых огнезащищенных материалов (ОЗМ) нормативным требованиям;
разработка пакетов утепленной спецодежды из ОЗМ, модельных особенностей и технологии спецодежды сварщика.
Научная новизна работы состоит в следующем:
- разработана и научно обоснована технология модификации
полиэфирных волокнистых материалов фосфорсодержащими ЗГ под
воздействием энергии лазерного СОг - излучения (ЛИ) с целью снижения
их горючести;
- установлена взаимосвязь параметров процесса модификации со
структурой и свойствами огнезащищенных ПВМ и закономерности
процессов пиролиза, горения и коксообразования исследуемых ОЗМ;
- установлена зависимость показателей качества утепленной
спецодежды от свойств материалов и структуры пакета одежды, а также их
влияние на выбор модели и технологию изготовления.
Практическая значимость работы. Впервые разработана технология модификации полиэфирных ПВМ фосфорсодержащими ЗГ диметилметилфосфонатом, фосдиолом и метилфосфонамидом с применением энергии ЛИ, которая позволяет получать ОЗМ с кислородным индексом (КИ) 31,5-42,5% об без ухудшения свойств.
Разработана технология клееного объемного нетканого утеплителя (ОНУ) для одежды с использованием в качестве жидкого связующего акрилового латекса АК-218-44. В производственных условиях Энгельсского ПОШ «Химволокно» наработана опытная партия клееного ОНУ, которая была апробирована в швейном производстве на ООО «Памир К» г. Саратова. На модернизированной опытно-промышленной установке «Комета-2» Hi ill ООО «Агромаш» получены образцы ОЗМ, определены показатели качества и область их применения.
Разработана структура пакета, модельные особенности и технология изготовления утепленной спецодежды сварщика (СОС) из разработанных ОЗМ. Доказано их соответствие требованиям ГОСТ 12.4.105-81.
Изготовление утепленной СОС из разработанных материалов позволит снизить жесткость пакета одежды и массу изделия и обеспечить защиту работающих от вредных производственных факторов.
Полученные результаты исследований могут быть использованы при разработке теории горения полимеров и создании огнезащищенных полимерных материалов с комплексом заданных свойств.
Теоретические и экспериментальные результаты работы внедрены в учебный процесс подготовки специалистов по специальностям: 28.08.00 «Технология ц^рейных изделий» и 25.06.00 «Технология переработки пластмасс я эластомеров».
На защиту выносятся следующие основные положения:
технология изготовления клееного объемного нетканого утеплителя с применением в качестве связующего акриловых эмульсий;
результаты комплексных исследований влияния параметров технологического процесса и способа модификации на структуру, свойства и показатели горючести полиэфирных волокнистых материалов;
технологические особенности модификации ПВМ фосфорсодержащими ЗГ под воздействием лазерного С02- излучения;
результаты исследований влияния ЗГ на процессы пиролиза, горения и коксообразования ОЗМ;
показатели качества ОЗМ, пакеты утепленной спецодежды сварщика, особенности моделей и технологии ее изготовления.
Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались и получили положительную оценку на: Международном симпозиуме восточно-азиатских стран по полимерным композиционным материалам и передовым технологиям «Композиты XXI века» (Саратов, сентябрь 2005 г.); Международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности», «Прогресс- 2005» (Иваново, май-июнь 2005г.); Международной научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск-2004) (Иваново, апрель 2004 г.); Международной конференции «Перспективные полимерные композиционные материалы. Альтернативные технологии. Переработка. Применение. Экология» («Композит-2004»). (Саратов, июнь 2004 г.).
Публикации. Материалы, изложенные в диссертации, нашли свое отражение в 11 печатных работах.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы и 5 приложений. Работа изложена на 170 страницах машинописного текста, содержит 33 таблицы, 61 рисунок. Список литературы включает 185 наименований.
