Синтез и исследование огнезащитных свойств новых металлофосфатных замедлителей горения для текстильных материалов, используемых в защитной одежде
DOI:
https://doi.org/10.33408/2519-237X.2021.5-4.402Ключевые слова:
замедлители горения, текстильные материалы, полиэфирные и оксодиазольные ткани, фосфаты металлов-аммония, огнезащитные свойстваАннотация
Цель. Разработать составы и условия синтеза композиций на основе аммонийных фосфатов многовалентных металлов с высокой огнезащитной эффективностью по отношению к полиэфирным и оксодиазольным текстильным материалам.
Методы. Для получения аммонийных металлофосфатов использовался золь-гель метод синтеза из растворов, позволяющий получать продукты высокой степени дисперсности и регулировать структуру образующихся солей. Фазовый и химический состав полученных продуктов определяли с помощью рентгенофлюоресцентной спектроскопии на приборе Epsilon 1 PANalytical. Определение уровня огнезащиты пропитанных антипиреном тканей проводили согласно СТБ 11.03.02-2011.
Результаты. Разработаны условия получения синтетических огнезащитных составов на основе фосфатов двух- и трехвалентных металлов-аммония с регулируемыми в зависимости от условий синтеза свойствами. Проведены испытания стабильности новых жидкостных замедлителей горения и их огнезащитной эффективности (а также ее устойчивости к стиркам) по отношению к полиэфирным, смесовым и арселоновым тканям. Определены факторы, обусловливающие их огнезащитную эффективность по отношению к текстильным материалам различной природы, используемым для защитной одежды. Установлено, что наиболее высокую огнезащитную эффективность по отношению к полиэфирной и арселоновой основе проявили составы, одновременно содержащие магний и кальций, нейтрализованные смесью растворов аммиака, гидроксида калия и соды в соотношении 1 : 1 : 1 состоящие из NH4H2PO4, MgHPO4·3H2O и CaHPO4·2H2O с примесью аморфной фазы. Доказано, что только композиции оптимального химического и фазового состава обеспечивают закрепление в текстильной матрице фосфора и азота – основных антипирирующих агентов.
Область применения исследований. Получение эффективных нетоксичных неорганических замедлителей горения и модифицированных ими огнестойких текстильных материалов из синтетических волокон.
Библиографические ссылки
Bogdanova V.V., Shukelo Z.V., Rusetsky Yu.G., Stepantseva N.I. Pridanie ognestoykikh i vodonepronitsaemykh svoystv termostoykoy tkani «OKSALON» [Imparting fire-resistant and waterproof properties of heat-resistant fabric «OXALON»]. Proc. Intern. scientific-practical conf. «Chrezvychaynye situatsii: preduprezhdenie i likvidatsiya», Minsk, May 22–24. Minsk: BSU, 2001. Pp. 194–195. (rus)
Dmitrakovich N.M., Rusetsky Yu.G., Olshansky V.I. Termostoykie tkani dlya proizvodstva materiala verkha spetsial'noy odezhdy ot povyshennykh teplovykh vozdeystviy [Heat-resistant fabrics for the production of the upper material of special clothing protecting from increased thermal effects]. Proc. II Intern. scientific-practical conf. dedicated to the 150th anniversary of the Fire Service of the Republic of Belarus «Chrezvychaynye situatsii: preduprezhdenie i likvidatsiya», Minsk, July 23–25. In 2 parts. Minsk: BSU, 2003. Part 2. Pp. 82–83. (rus)
Kodolov V.I. Zamedliteli goreniya polimernykh materialov [Fire retardants for polymer materials]. Moscow: Chemistry, 1980. 274 p. (rus)
Bogdanova V.V., Shukelo Z.V., Rusetsky Yu.G., Stepantseva N.I. Ustoychivaya k stirkam ognezashchitnaya otdelka termostoykogo volokna arselon [Wash-resistant flame-retardant finish of heat-resistant fiber arcelon]. Proc. II Intern. scientific-practical conf. dedicated to the 150th anniversary of the Fire Service of the Republic of Belarus «Chrezvychaynye situatsii: preduprezhdenie i likvidatsiya», Minsk, July 23–25. In 2 parts. Research Institute of Fire Safety and Emergencies of the MES of Belarus. Minsk, 2003. Part 1. Pp. 23–25. (rus)
Reva O.V., Bogdanova V.V., Nazarovich A.N. Khemoprivyazka neorganicheskikh ognezashchitnykh kompozitsiy k oksodiazol'nym materialam tipa «arselon» [Chemo-binding of inorganic fire-protective compositions to oxodiazole materials of the «arselon» type]. Proc. VIII Intern. scientific-practical conf. dedicated to the 20th anniversary of the bodies and departments of emergency situations «Chrezvychaynye situatsii: preduprezhdenie i likvidatsiya», Minsk, October 15–16. In 2 parts. Research Institute of Fire Safety and Emergencies of the MES of Belarus. Minsk, 2019. Part 1. Pp. 189–198. (rus)
Bogdanova V.V., Shukelo Z.V., Radkevich L.V., Nikityuk A.F. Razrabotka ustoychivoy k stirkam ognezashchitnoy otdelki volokna i tkani na osnove oksodiazol'nogo polimera [Development of a wash-resistant flame-retardant fiber and fabric finish based on an oxodiazole polymer]. Proc. IV Intern. scientific-practical conf. «Chrezvychaynye situatsii: preduprezhdenie i likvidatsiya», Minsk, June 6–8. In 3 parts. Research Institute of Fire Safety and Emergencies of the MES of Belarus. Minsk, 2007. Part 1. Pp. 153–155. (rus)
Bogdanova V.V., Kobets O.I. Synthesis and physicochemical properties of Di- and trivalent metal-ammonium phosphates]. Russian Journal of Applied Chemistry, 2014. Vol. 87, No. 10. Pp. 1387–1401. DOI: https://www.doi.org/10.1134/S1070427214100012.
Anthraptseva N.M. Issledovanie usloviy sinteza i fiziko-khimicheskikh svoystv dvoy-nykh fosfatov tsinka-kobal'ta [Investigation of synthesis conditions and physicochemical properties of double zinc-cobalt phosphates]. PhD in chemical sci. diss. Synopsis: 02.00.01. Kiev, 1984. 21 p. (rus)
Korösi L., Papp S., Dékány I. A layered titanium phosphate Ti2O3(H2PO4)2∙2H2O with rectangular morphology: Synthesis, structure, and cysteamine intercalation. Chemistry of Materials, 2010. Vol. 22, Iss. 15. Pp. 4356–4363. DOI: https://www.doi.org/10.1021/cm9034159.
Maslova M.V., Ivanenko V.I., Yanicheva N.Yu., Mudruk N.V. Comparison of The Sorption Kinetics of Lead(II) and Zinc(II) on Titanium Phosphate Ion-Exchanger. International Journal of Molecular Sciences, 2020. Vol. 21, Iss. 2. Article 447. DOI: https://www.doi.org/10.3390/ijms21020447.
Chudinova N.N., Gruntse I., Guzeeva L.S. Dvoynye fosfaty ammoniya-galliya [Double ammonium-gallium phosphates]. Izvestiya akademii nauk SSSR. Neorganicheskie materialy, 1987. Vol. 23, No. 4. Pp. 616–621. (rus)
Liu Y.H., Kumar S., Kwag J.-H., Ra C.S. Magnesium ammonium phosphate formation, recovery and its application as valuable resources: a review. Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 2013. Vol. 88, No. 2. Pp. 181–189. DOI: https://www.doi.org/10.1002/jctb.3936.
Pujana A, Pizarro J.L., Lezama L., Goñi A., Arriortua M.I., Rojo T. Synthesis, crystal structure and magnetic properties of NH4CuPO4·H2O. Journal of Materials Chemistry, 1998. Vol. 8, No. 4. Pp. 1055–1060. DOI: https://www.doi.org/10.1039/A708238J.
Touaiher M., Bettach M., Benkhouja K., Zahir Md.H. Syntesis and structure of NH4CoPO4·6H2O. Chemistry. Annales De Chimie-science Des Materiaux, 2001. Vol. 26, No. 3. Pp. 49–54. DOI: https://www.doi.org/10.1016/S0151-9107(01)80060-X.
Holdsworth A.F., Eccles H., Halman А.M., Mao R., Bond G. Low-Temperature Continuous Flow Synthesis of Metal Ammonium Phosphates. Scientific Reports, 2018. Vol. 8. Article 13547. DOI: https://www.doi.org/10.1038/s41598-018-31694-x.
Gorbovskiy K.G., Kazakov A.I., Norov A.M., Mikhaylichenko A.I. Effect of Impurities on Thermal Decomposition Kinetics of Mineral Fertilizers Based on (NH4)2HPO4 in Self-Generated Atmosphere. Russian Journal of Applied Chemistry, 2018. Vol. 91, Iss. 7. Pp. 1057–1067. (rus) DOI: https://www.doi.org/10.1134/S1070427218070017.
Aseeva R.M., Zaikov G. E. Gorenie polimernykh materialov [Combustion of polymeric materials]. Moscow: Nauka, 1981. 280 p. (rus)
Antraptseva N.M., Shchegrov L.N. Izuchenie vzaimodeystviya smesi rastvorov sul'fatov tsinka i ko-bal'ta s dvukhzameshchennym fosfatom ammoniya [Studying the interaction of a mixture of solutions of zinc and cobalt sulfates with two-substituted ammonium phosphate]. Zhurnal neorganicheskoi khimii, 1983. Vol. 28, Iss. 10. Pp. 2523–2528. (rus)
Turaev Z. Shamshidinov I.T., Usmanov I.I. Mamadaliev Sh.M. Issledovanie vzaimodeystviya sul'fatov medi, tsinka i kobal'ta s monokal'tsiy-fosfatom pri 30 i 80 °C [Study of the interaction of copper, zinc and cobalt sulfates with monocalcium phosphate at 30 and 80°C]. Universum: Khimiya i biologiya, 2020. Vol. 1, No. 67. Available at: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/8611 (accessed: September 21, 2021). (rus)
Komissarova L.N. Zhizhin M.G., Filaretov A.A. Slozhnye fosfaty odno- i trekhvalentnykh kationov [Complex phosphates containing mono- and trivalent cations]. Russian Chemical Reviews, 2002. Vol. 71, No. 8. Pp. 707–740. (rus). DOI: https://www.doi.org/10.1070/RC2002v071n08ABEH000728.
Eshchenko L.S., Pechkovskiy V.V., Prodan I.E., Militsina N.B. Vzaimodeystvie v sisteme sol' zheleza (III) – fosfornaya kislota – mochevina – voda [Interaction in the system of iron salt (III) – phosphoric acid – urea – water]. Zhurnal neorganicheskoi khimii, 1982. Vol. 27, Iss. 3. Pp. 802–804. (rus)
Sychev M.M. Neorganicheskie klei [Inorganic adhesives]. Leningrad: Khimiya, 1986. 152 p. (rus)
Leong Y.K., Sganzerla M., Berndt C.C. Campbell G.R. Metal ions solubility in plant phosphoric acid: degree of ammonia neutralization and temperature effects. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2008. Vol. 47, Iss. 5. Pp. 1380–1385. DOI: https://www.doi.org/10.1021/ie071099m.
Campbell G.R., Leong Y.K., Berndt C.C., Liow J.L. Ammonium phosphate slurry rheology and particle properties – The influence of Fe(III) and Al(III) impurities, solid concentration and degree of neutralization. Chemical Engineering Science, 2006. Vol. 61, No. 17. Pp. 5856–5866. DOI: https://www.doi.org/10.1016/j.ces.2006.05.010.
Опубликован
Как цитировать
Лицензия
Все права защищены (c) 2021 Рева О.В., Богданова В.В., Шукело З.В., Назарович А.Н., Кобец О.И.
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
