Огнезащитное средство и способ его получения

Изобретение относится к области поверхностной огнезащитной обработки или пропитки целлюлозосодержащих материалов,а точнее к огнезащитному средству И способу его получения.Для огнезащитной обработки тканей И текстильных волокон, особенно из льна и хлопка, широко используется огнезащитное средство, состоящее из смеси фосфорной кислоты и мочевины. Для тех же целей известно также применение водного раствора смеси мочевины и диаммонийфосфата (БЫ, А, 427994) или смеси моноаммонийфосфата и/или диаммонийфосфата и различных добавокВ качестве добавок указанные средства содержат борную кислоту, сульфат или сульфамат аммония или галоидную соль аммония, предпочтительно аммония хлорид.Способ получения указанных огнезащитных средств осуществляют путем сухого смешения компонентов при комнатной температуре с последующим растворением полученной смеси в воде без нагревания, либо непосредственного растворения компонентов смеси в воде без нагревания. Концентрация получаемых или рабочих растворов лежит в пределах 5-40 мас. по твердому веществу. Указанные способы характеризуются необходимостью использования большого количества балластного материала - воды, что значительно усложняет транспортировку продукта. Кроме того, эти средства обладают недостаточными огнезащитными свойствами, а указанное средство (РСТ/СВ 89/08137) по ряду рецептур из-за повышенной кислотности (рН 5,5) непригодно для обработки тканей из-за обесцвечивания последних.Известен способ получения огнезащитного средства для отделки целлюлозных текстильных материалов (1 Р,А, 49-48600), в котором процесс проводят в две стадии. На первой стадии получают продукт взаимодействия фосфорной кислоты и мочевины, взятых в соотношении 14,нагревая указанную смесь и воду (около 124 от смеси кислоты и мочевины) при температуре 130 С в течение 20 мин. На второй стадии полученный продукт смешивают с дополнительным количеством мочевины и водой в соотношении (мас.) продукт взаимодействия фосфорной кислоты имочевины, взятых в мольном соотношении 14,15-3 О, мочевина - 10-40, вода - остальное.Полученное огнезащитное средство обладает недостаточной огнестойкостью, а способ его получения экологически небезопасен из-за выделений фосфорной кислоты в атмосферу.Известен способ получения огнезащитного средства в виде твердой композиции (ИЗ, А, 4992215), заключающийся в том, что в минимальном количестве кипящей воды растворяют фосфорную кислоту, моно- или диаммонийфосфат, или их смесь в горячий раствор при перемешивании вводят амин (мочевину,этилендиамин, диэтилентриамин, 2,4,6 триамино-1,3,5-триазин(меламин) или их смесь и поверхностно-активное вещество. Нагревание и перемешивание кипящей смеси продолжают до полного выпадения продукта в виде твердого осадка, который фильтруют,сушат и измельчают. Получаемая по данному способу композиция предназначена для введения в качестве антипирена в полимеры(полиэтилен, полипропилен, полистирол и найлон). Однако, она нерастворимав воде и поэтому не может быть использована в виде водного раствора для поверхностной обработки и пропитки, например, мебели,ковров и ковровых покрытий.Указанный способ характеризуется многостадийностью, наличием маточного раствора и амино- и фосфорсодержащих сточных вод, которые необходимо утилизировать или очищать, что вызывает значительные дополнительные затраты. Кроме того, как уже упоминалось, получаемый по данному способу антипирен непригоден для нанесения огнезащитных покрытий на поверхность изделий (древесина и изделия из нее, ткани, и др.) или для их пропитки.Известен также способ получения огнезащитного средства, предназначенного5 для Изготовления огнестойких древесноволокнИсть 1 х плит (БЫ, А, 517491). Указанное огнезащитное средство содержит фосфорную кислоту и мочевину в массовом соотношении (0, 8-1,2 )( 0,9-1,5).Способ получения указанного огнезащитного средства двухстадийнь 1 й. На первой стадии смешивают 84-ную жидкую фосфорную кислоту И мочевину в соотношении 0,6-0,9 мас. ч. мочевины на 1 мас. ч. фосфорной кислоты, т.е. 55-7 О от всего необходимого количества мочевины смесь нагревают до температуры 135-140 С,что несколько выше температуры плавления мочевины (132 С), И полученный расплав выдерживают при этой температуре в течение 3-10 мин. При этом в расплаве мочевины осуществляют частичную нейтрализацию фосфорной кислоты. Затем,на второй стадии, продукт охлаждают до температуры 60-100 С И вводят остаток мочевины - 0,3-0,6 мас. ч. на 1 мас. ч. фосфорной кислоты (все расчеты вводимого количества мочевины ведут на 1 ОО-ную фосфорную кислоту). Конечный продукт растворяют в холодной воде до рабочей концентрации.Указанный способ характеризуется сложностью технологии, а именно,двухстадийность процесса, необходимость работы с высококонцентрированной фосфорной кислотой при высокой температуре, что неизбежно ведет к вредным выбросам в помещение И атмосферу и является экологически вредным. Кроме того,получаемое огнезащитное средство обладает недостаточными огнезащитными свойствами(потеря массы при Испытании древесноволокнистой плиты на огнестойкость в огневой трубе составляет 20 мас.).В основу изобретения положена задача путем изменения состава средства И технологических операций способа получить огнезащитное средство с повышенными огнезащитными свойствами, а также упростить технологию получения этого средства.Поставленная задача решается тем, что заявляемое огнезащитное средство на основесплава фосфорсодержащего компонента с мочевиной, согласно изобретению, представляет собой сплав моноаммонийфосфата или диаммонийфосфата или Их смеси с мочевиной, Имеющий Тип 102-106 С,полученныи путем смешения этих компонентов в сухом состоянии с увлажнением их перед сплавлением.Заявляемое средство может быть использовано как в сухом виде, так и в виде раствора. Согласно Изобретению, заявляемое средство может дополнительно содержать воду.Заявляемое средство обладает высокими огнезащитными свойствами. Проведенные испытания на огнестойкость древесных образцов, обработанных заявляемым средством, показали, что потеря массы составляет 10-19 мас. максимальное приращение температуры 11-52 С, что позволяет классифицировать обработанный заявляемым средством материал, как трудногорючий.Поставленная задача также решена тем,что в способе получения огнезащитного средства, включающем смешение фосфорсодержащего компонента с мочевиной, сплавление полученной смеси,выдержку расплава при температуре сплавления с последующим охлаждением до получения целевого продукта, согласно изобретению, в качестве фосфорсодержащего компонента используют моноаммонийфосфат, диаммонийфосфат или их смесь указанный фосфорсодержащий компонент смешивают с мочевиной в сухом состоянии и перед сплавлением полученную смесь увлажняют. Фосфорсодержащий компонент и мочевину смешивают предпочтительно в массовом соотношении 1,0-2,31,0 соответственно. Полученную смесь перед сплавлением увлажняют путем добавления воды, предпочтительно в количестве 3-5 от массы сухой смеси. Целесообразно сплавление проводить при температуре не выше 12 ОС до получения продукта с Тпл 102106 С.Заявляемый способ прост, одностадиен,экологически чист, без сточных вод И вредных7 выбросов. Получаемый продукт очень удобен в обращении, так как представляет собой непылящий сыпучий Порошок,легкорастворимый в воде.Заявляемое огнезащитное средство представляет собой сыпучий некомкующийся порошок белого или серовато-белого цвета,хорошо растворимый в воде (до 60 Мас.). Влажность сухого порошка не более 2 мас..Заявляемое средство, представляющее собой сплав моноаммонийфосфата или диаммонийфосфата с мочевиной имеет температуру плавления 102-106 С, которая отличается от температур плавления как исходных компонентов, так и их смесей(Тпл мочевины 132 С Тпл моноаммонийфосфата 19 ОС диаммонийфосфат разлагается без плавления).Заявляемое средство может быть использовано каквсухом виде, таки в виде водного раствора в любой, пригодной к употреблению концентрации, предпочтительно, ввиде 20-ного водного раствора. Заявляемое средство обладает более высокими огнезащитными свойствами по сравнению с известными составами на основе фосфорсодержащего компонента и мочевины, полученных другими способами.Заявляемый способ получения огнезащитного средства осуществляют следующим образом.Фосфорсодержащий компонент, в качестве которого используют моноаммонийфосфат, диаммонийфосфат или их смесь,смешивают в сухом виде, предпочтительно в массовом соотношении 1,О-2,31,0 соответственно. Затем смесь увлажняют водой, предпочтительно в количестве 3-5 от массы сухой смеси, и сплавляют. С целью упрощения технологии процесса целесообразно сплавление осуществлять при температуре не выше 120 С до получения продукта с Тпл 102-1 О 6 С.Полученный согласно заявляемому способу продукт или водный раствор этого продукта, применяют в качестве огнезащитного средства, преимущественно для обработки поверхностей и/или пропитки Целлюлозосодержащих материалов, тканыхИ НСТКЗНЫХ материалов ИЗ натуральных И/ ИЛИ СИНТСТИЧССКИХ ВОЛОКОН.ЗЗЯВЛЯСМО СрСДСТВО МОЖСТ СОДСРЖЗТЬ ИЗВССТНЫ ЦСЛСВЫС добавки.В КЗЧССТВС ЦСЛСВЫХ добавок МОГУТ бЫТЬ ИСПОЛЬЗОВЗНЫ ДОПОЛНИТСЛЬНО различные ПОВСрХНОСТНО-ЗКТИВНЫС ВСЩССТВЗ, например, катамин АБ (смесь алкилдиметилбензиламмонийхлоридов, с содержанием углеродных атомов СЮ-СШ в алкиле), придающий составу дополнительные бактерицидные свойства, а также галогениды аммония, например, хлорид аммония,которые вводятся на стадии сухого смешения компонентов, красители.Заявляемое огнезащитное средство в виде водного раствора легко может быть приготовлено на рабочем месте растворением сухого средства в воде при комнатной температуре. Рабочий раствор наносится на защищаемую поверхность кистью или пульверизатором до прекращения впитывания, либо окунанием. Обработка может быть многократной с промежуточной сушкой в зависимости от вида материала.Для лучшего понимания настоящего изобретения приводятся следующие примеры получения заявляемого средства и испытаний его огнезащитных свойств.В горизонтальный смеситель с обогреваемой рубашкой и ленточной мешалкой емкостью 200 л загружают 50 кг моноаммонийфосфата, 50 кг мочевины,смешивают и вводят 3 кг воды. В рубашку подают пар под давлением 2 атм, обеспечивая температуру в смесителе 120 С. Смесь расплавляют и выдерживают расплавпри 120 С в течение 30 мин. Подают в рубашку воду с температурой 25 С и,продолжая перемешивание, диспергируют расплав в крошку. Получают целевой продукт в виде серовато-белого порошка с Тпл 103 С.Проводят испытания огнезащитных свойств заявляемого средства.Готовят 20-ный водный рабочий раствор огнезащитного средства. Образцы древесины для определения огнезащитных характеристик размером 150 х 60 х 3 О мм9 выдерживают в рабочем растворе в течение 2 ч. Образцы сушат на воздухе до постоянной массы.Испытания на огнестойкость проводят по стандартной методике на установке для определения трудногорючих материалов. Определяют потерю массы образца (АМ) И максимальное приращение температуры(АТМ , С). По величине АТШХ И АМ Материалы классифицируют на трудногорючие (АТШХ 6 О С и АМ 60) И горючие (АТШХ 6 О С, АМ 60).В камеру с непрерывно работающей горелкой вводят испытуемый образец после установления в точке ввода (верхняя часть камеры) температуры 20 О 5 С. Во время эксперимента на диаграммной ленте потенциометра фиксируют максимальную температуругазообразныхпродуктовгорения.По истечении (30 О 5)С прекращают подачу газа и выдерживают образец в камере до достижения комнатной температуры,определяют относительное значение потери массы образца - АМ. По температурной кривой газообразных продуктов горения на диаграммной ленте определяют максимальное приращение температуры АТШХ.Результаты испытаний приведены в нижеследующей таблице.Процесс получения огнезащитного средства И его испытания проводят аналогично описанному в примере 1. Варианты состава исходной смеси, условий10 огнезащитных СВОЙСТВ ПрИВСДСНЫ ВВ фарфоровом стакане смешивают в сухом состоянии 25 г моноаммонийфосфата И 25 г мочевины, добавляют 2,5 мл воды И смешивание продолжают при комнатной температуре в течение 30 мин. Полученный продукт представляет собой слегка влажный порошок, плавление которого начинается с температуры 1 1 ОС И переходит в разложение. Из продукта приготавливают пропиточный раствор концентрацией 30 мас.. Проводят испытания огнезащитных свойств полученного раствора аналогично описанному в примере 1. Результаты испытаний приведены в нижеследующей таблице.Процесс проводят аналогично описанному в примере, в качестве фосфорсодержащего компонентаиспользуют аммофоси моноаммонийфосфат. Испытания огнезащитных свойств продукта проводят аналогично примеру 1.Результаты испытаний приведены в нижеследующей таблице.Процесс проводят аналогично описанному в примере 1, но без увлажнения исходной смеси водой. Испытания полученного продукта проводят аналогично примеру 1. Результаты испытаний приведены в нижеследующей таблице.