RU2777494C1

RU2777494C1 - Chemical protective sorption-active material

Info

Publication number: RU2777494C1
Application number: RU2021135296A
Authority: RU
Inventors: Александр Валерьевич Журко; Вадим Вячеславович Долговязов; Наталия Ревильевна Комарова; Александр Константинович Кузнецов; Надежда Леонидовна Чернова; Дмитрий Сергеевич Охлопков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью научно-производственная фирма "Фабитекс" (ООО НПФ "Фабитекс")
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2022-08-04

Abstract

FIELD: textile materials production.

SUBSTANCE: invention relates to the field of creating sorption-active textile materials for filtering means of personal protection against aggressive and highly toxic environments. The sorption-active textile material contains in its structure activated carbon and a polymeric fixative, consists of two layers of fabrics filled with carbon and brought into direct contact along the coal-charcoal boundary with the presence in the structure of the material of an interface passing along the contact line of the surfaces of two carbon-filled coatings along the line coal-coal, with the formation of a coal phase rupture along this boundary, which changes the nature of the processes of mass transfer of chemical products through the material with a synergistic enhancement of its barrier effect.

EFFECT: invention provides an increase in the specific efficiency of activated carbon used in the material, while significantly increasing the level of protective properties of the material and significantly expanding the list of hazardous chemical compounds from which this material would provide reliable protection.

3 cl, 2 dwg, 2 tbl, 21 ex

Description

Изобретение относится к области создания сорбционно-активных текстильных материалов для фильтрующих средств индивидуальной защиты от агрессивных и высокотоксичных сред. В настоящее время такие средства находят широкое применение для защиты работников опасных производств, при выполнении аварийно-спасательных и иных работ, в службах специального назначения и в оборонных подразделениях, где существует опасность контакта с высокотоксичными и агрессивными химическими веществами. По сравнению с другим классом химзащитных материалов -материалами изолирующего типа, материалы фильтрующего типа, наряду с химзащитными свойствами, обладают также паропроницаемостью, благодаря чему использование изделий на их основе является существенно более комфортным в течение продолжительного времени.The invention relates to the field of creating sorption-active textile materials for filtering means of personal protection against aggressive and highly toxic environments. Currently, such tools are widely used to protect workers in hazardous industries, when performing emergency rescue and other work, in special services and defense units, where there is a risk of contact with highly toxic and aggressive chemicals. Compared to another class of chemical protective materials - insulating materials, filtering materials, along with chemical protective properties, also have vapor permeability, due to which the use of products based on them is much more comfortable for a long time.

В последнее время интенсивность воздействия на человека различных химических факторов - как производственного, так и непроизводственного характера, неуклонно нарастает, при этом, в настоящее время известно около 600 химических веществ, которые представляют опасность для человека при воздействии на кожу и от которых требуется соответствующая противохимическая защита - средства индивидуальной защиты кожи (СИЗК). В этих условиях особую важность приобретает универсальность (т.е. не селективность) материалов противохимической защиты, чего, в частности, можно достичь за счет использования в материале принципа сорбции химически опасных веществ на специальных сорбционно-активных носителях. Такими носителями могут, в частности, быть карбонизированная и активированная вискоза, а также текстильные (тканые или нетканые) и иные гибкие полотна, наполненные активированным углем. Оба эти направления в настоящее время используются, однако главной проблемой на пути их дальнейшего развития является низкая прочность карбонизованных полотен, а также, особой актуальностью обладают задачи дальнейшего повышения уровня химзащитной активности средств индивидуальной защиты, так как требования к уровню противохимической защищенности в самых различных отраслях в последнее время постоянно возрастают.Recently, the intensity of human exposure to various chemical factors, both industrial and non-industrial, has been steadily increasing, while currently about 600 chemicals are known that pose a danger to humans when exposed to the skin and require appropriate anti-chemical protection. - personal protective equipment for skin (SIZK). Under these conditions, the versatility (i.e., non-selectivity) of chemical protection materials is of particular importance, which, in particular, can be achieved by using the principle of sorption of chemically hazardous substances on special sorption-active carriers in the material. Such carriers may, in particular, be carbonized and activated viscose, as well as textile (woven or non-woven) and other flexible fabrics filled with activated carbon. Both of these areas are currently used, however, the main problem on the way to their further development is the low strength of carbonized fabrics, and the tasks of further increasing the level of chemical protective activity of personal protective equipment are of particular relevance, since the requirements for the level of chemical protection in various industries in have been constantly increasing lately.

Например, известен химзащитный сорбционно-активный материал для защитной фильтрующей одежды, состоящий из трех слоев ткани - двух внешних тканевых обкладок и промежуточного сорбционного слоя из активированной углеродной ткани (Пат. 2060037 С1 Российская Федерация, МПК6 А62В 17/00, В32В 5/26, D03D 11/00. Материал для защитной одежды от химических отравляющих веществ / Николаев В.Г., Сахно Л.А. и др.; заявитель и патентообладатель Николаев В.Г. - №5009636/12; заявл. 20.11.1991; опубл. 20.05.1996. Бюл. №14), получаемой путем высокотемпературной карбонизации вискозных текстильных полотен. Этот материал имеет определенные химзащитные свойства, и в течение ряда лет он использовался при изготовлении средств противохимической защиты специального применения, однако, современному уровню требований он уже не соответствует. Кроме того, материал имеет повышенные толщину и массу, из-за чего одежда на его основе обладает повышенным сковывающим действием, при этом сам карбонизированный сорбционно-активный слой имеет низкую механическую прочность, и поэтому он используется только в составе весьма тяжелого трехслойного иглопрошивного пакета.For example, a chemically protective sorption-active material for protective filtering clothing is known, consisting of three layers of fabric - two outer fabric linings and an intermediate sorption layer made of activated carbon fabric (Pat. 2060037 C1 Russian Federation, MPK6 A62V 17/00, V32V 5/26, D03D 11/00 Material for protective clothing against chemical agents / V. G. Nikolaev, L. A. Sakhno et al., Applicant and patentee V. G. Nikolaev - No. 5009636/12, Appl. 20.11.1991, publ. 05/20/1996 Bull. No. 14), obtained by high-temperature carbonization of viscose textile fabrics. This material has certain chemical protective properties, and for a number of years it has been used in the manufacture of chemical protection agents for special applications, however, it no longer meets the modern level of requirements. In addition, the material has an increased thickness and mass, due to which clothing based on it has an increased binding effect, while the carbonized sorption-active layer itself has a low mechanical strength, and therefore it is used only as part of a very heavy three-layer needle-punched package.

Известны также химзащитные сорбционно-активные материалы, в которых сорбционная активность достигается введением активированного угля в нетканые полотна. Так, известен многослойный сорбционный волокнистый защитный материал (Пат. 2390592 С1 Российская Федерация, МПК D04H 13/00, A62D 5/00. Многослойный сорбционный волокнистый защитный материал / Гореленков В.К., Ларионов В.Ф. и др.; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт эластомерных материалов и изделий». - №2008143278/12; заявл. 01.11.2008; опубл. 27.05.2010. Бюл. №15), в котором защитный материал состоит из 1-5 внутренних слоев нетканого материала, наполненных углем размером не более 6 мкм и с приклеенными к нему с обеих сторон подстилающими армирующими материалами из вискозо-лавсанового основовязаного материала. Недостатками таких материалов является необходимость применять уголь малого размера - не более 6 мкм, что повышает отравляемость угля в ходе его переработки, а также низкая эксплуатационная устойчивость самого носителя - нетканого материала и повышенная осыпаемость распределенного в нем угля, что делает необходимым приклеивать к этому материалу с обеих сторон усиливающую основу, которая является в данном случае утяжеляющим балластом. Все это резко утяжеляет весь материал, делает его более жестким, что в конечном итоге ведет к повышению сковывающего действия изделий на его основе.Chemical protective sorption-active materials are also known, in which sorption activity is achieved by introducing activated carbon into non-woven fabrics. Thus, a multilayer sorption fibrous protective material is known (Pat. 2390592 C1 Russian Federation, IPC D04H 13/00, A62D 5/00. Multilayer sorption fibrous protective material / Gorelenkov V.K., Larionov V.F. and others; applicant and Patentee Limited Liability Company "Scientific Research Institute of Elastomeric Materials and Products" - No. 2008143278/12; filed 01.11.2008; publ. 27.05.2010. Bull. No. 15), in which the protective material consists of 1-5 internal layers of non-woven material filled with carbon no larger than 6 microns in size and with underlying reinforcing materials from viscose-lavsan warp-knitted material glued to it on both sides. The disadvantages of such materials are the need to use small-sized coal - no more than 6 microns, which increases the poisoning of coal during its processing, as well as the low operational stability of the carrier itself - non-woven material and the increased crumbling of coal distributed in it, which makes it necessary to stick to this material with both sides of a reinforcing base, which in this case is a weighting ballast. All this sharply makes the entire material heavier, making it more rigid, which ultimately leads to an increase in the binding effect of products based on it.

В патенте (Пат. 2394627 С1 Российская Федерация, МПК B01D 39/06, B01D 39/18, B01J 20/28. Нетканый материал, включающий ультрамелкие или наноразмерные порошки / Теппер Ф., Каледин Л.; заявитель и патентообладатель Аргонайд Корпорейшн (US) - №2008143241/15; заявл. 22.02.2007; опубл. 20.07.2010. Бюл. №20) для защиты от проникания химических веществ нетканые текстильные полотна из нановолокон и обычных волокон наполняются порошкообразным активированным углем. Таким материалам присуща сложность введения угля в матрицу нетканых материалов, они имеют низкую прочность и недостаточную эксплуатационную устойчивость из-за низких физико-механических показателей нетканых полотен и повышенной осыпаемости угля, сопровождаемой падением защитных свойств.In the patent (Pat. 2394627 C1 Russian Federation, IPC B01D 39/06, B01D 39/18, B01J 20/28. Non-woven material, including ultrafine or nanosized powders / Tepper F., Kaledin L.; applicant and patent holder Argonide Corporation (US ) - No. 2008143241/15; application 02/22/2007; published 07/20/2010 Bulletin No. 20) to protect against the penetration of chemicals, non-woven textile fabrics made of nanofibers and ordinary fibers are filled with powdered activated carbon. Such materials are characterized by the difficulty of introducing coal into the matrix of nonwoven materials, they have low strength and insufficient operational stability due to the low physical and mechanical properties of nonwoven fabrics and increased coal shedding, accompanied by a drop in protective properties.

Известны также химзащитные сорбционно-активные материалы, в которых активированный уголь вводят в крепированную бумагу. Например известен термоклеевой композиционный материал для изготовления защитной одежды (Пат. 2388511 C1 Российская Федерация, МПК A62D 5/00. Химзащитный термоклеевой композиционный материал для изготовления химзащитной одежды / Фатхутдинов Р.Х., Гайдай В.В. и др.; заявитель и патентообладатель Открытое акционерное общество «Казанский химический научно-исследовательский институт». - №2008140235/15; заявл. 09.10.2008; опубл. 10.05.2010. Бюл. №13), который состоит из крепированной бумаги, наполненной активированным углем, армированной с двух сторон тканью, с термоклеевым точечным покрытием. Известен также химзащитный материал фильтрующего типа на основе порошкового активированного угля, в котором в качестве носителя используют бумагу (Пат. 2200603 С2 Российская Федерация, МПК7 A62D 5/00, А62В 17/00, D21H 27/40. Химзащитный материал для защитной одежды / Иванова B.C., Кузнецов Е.А. и др.; заявитель и патентообладатель ОАО «Волжский научно-исследовательский институт целлюлозно-бумажной промышленности. ГУП «Казанский химический научно-исследовательский институт». - №2001102678/12; заявл. 29.01.2001; опубл. 20.03.2003. Бюл. №8). Такие материалы имеют недостатки, обусловленные сложностью введения угля в целлюлозную массу и низкой механической прочностью самой бумаги. Они обладают повышенной жесткостью, а в ходе воздействий на них различных механических нагрузок (истирание, изгибы, сжатие и растяжение) при эксплуатации изготовленных из них средств защиты целостность материала часто нарушается, в нем возникают обедненные углем дефектные места, через которые возможно проникновение в подкостюмное пространство опасных химических веществ.Chemical protective sorption-active materials are also known, in which activated carbon is introduced into crepe paper. For example, a hot-melt adhesive composite material for the manufacture of protective clothing is known (Pat. 2388511 C1 Russian Federation, IPC A62D 5/00. Chemical protective hot-melt adhesive composite material for the manufacture of chemical protective clothing / Fatkhutdinov R.Kh., Gaidai V.V. and others; applicant and patent holder Open Joint Stock Company "Kazan Chemical Research Institute" - No. 2008140235/15; application 09.10.2008; published 10.05.2010. Bull. No. 13), which consists of crepe paper filled with activated carbon, reinforced on both sides fabric, with hot melt dot coating. Also known is a chemical protective filter material based on powdered activated carbon, in which paper is used as a carrier (Pat. 2200603 C2 Russian Federation, MPK7 A62D 5/00, A62B 17/00, D21H 27/40. Chemical protective material for protective clothing / Ivanova B.C., Kuznetsov E.A. and others, applicant and patent holder JSC "Volga Research Institute of Pulp and Paper Industry. State Unitary Enterprise "Kazan Chemical Research Institute" - No. 2001102678/12; application 29.01.2001; publ. March 20, 2003. Bulletin No. 8). Such materials have disadvantages due to the difficulty of introducing carbon into the pulp and the low mechanical strength of the paper itself. They have increased rigidity, and in the course of exposure to various mechanical loads (abrasion, bending, compression and stretching) during the operation of protective equipment made from them, the integrity of the material is often violated, carbon-depleted defective places appear in it, through which penetration into the undersuit space is possible. hazardous chemicals.

Известен также адсорбционный фильтрующий материал (Пат. 2446875 С2 Российская Федерация, МПК B01J 20/20, B01J 20/28, B01D 39/08, A41D 31/02, A62D 5/00. Сорбционный фильтрующий материал и его использование / Каскель Ш.; заявитель и патентообладатель Блюхер ГМБХ (DE). - №2010122742/05; заявл. 07.08.2008; опубл. 10.04.2012. Бюл. №10), содержащий, помимо активированного угля, адсорбент на основе металлорганических каркасных структур, относящихся к классу координационных полимеров. Материал представляет собой газопроницаемый материал-основу в виде пористой пены или текстильного полотна, наполненного углеродным адсорбентом. Однако такой материал также обладает повышенной жесткостью, а кроме того, промышленное производство адсорбентов на основе металлорганических каркасных структур в РФ отсутствует.Also known adsorption filter material (Pat. 2446875 C2 Russian Federation, IPC B01J 20/20, B01J 20/28, B01D 39/08, A41D 31/02, A62D 5/00. Sorption filter material and its use / Kaskel Sh.; applicant and patent holder Blucher GMBH (DE) - No. 2010122742/05; application 08/07/2008; published 04/10/2012 Bull. No. 10) containing, in addition to activated carbon, an adsorbent based on organometallic frame structures belonging to the class of coordination polymers. The material is a gas-permeable base material in the form of a porous foam or textile fabric filled with a carbon adsorbent. However, this material also has increased rigidity, and in addition, there is no industrial production of adsorbents based on organometallic framework structures in the Russian Federation.

Из известных аналогов наиболее близким к заявляемому техническому решению является химзащитный сорбционно-активный материал, в котором в качестве сорбционно-активного компонента используется содержащийся в структуре хлопчатобумажной, синтетической или смешанной ткани активированный уголь в количестве от 30 до 140 г/м² (Пат. 2706317 С1 Российская Федерация, МПК A62D 5/00, А62В 17/00, В32В 25/02, В32В 25/02. Фильтрующий химзащитный материал / Журко А.В., Долговязое В.В. и др.; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью научно-производственная фирма «Фабитекс» (ООО НПФ «Фабитекс»). - №2019101039; заявл. 10.01.2019; опубл. 15.11.2019. Бюл. №32). Такой материал обладает высокой химзащитной активностью по отношению к ряду очень опасных химических веществ, например, к метилсалицилату, который является имитатором химических веществ особой токсичности, к концентрированной серной кислоте и др., а также он обладает удовлетворительными технологическими свойствами и в течении ряда лет он используется в составе современных средств индивидуальной защиты специального назначения. Однако для решения задач перспективного развития СИЗК в некоторых случаях возникают требования дополнительного повышения сорбционной активности угленаполненных материалов, например к таким веществам как уксусная кислота, многие органические растворители, амины и др., от которых часто приходится защищаться при ликвидации последствий различных аварий и катастроф и, от которых традиционные фильтрующие, в том числе угленаполненные материалы, как правило, защищают недостаточно эффективно.Of the known analogues, the closest to the claimed technical solution is a chemically protective sorption-active material, in which activated carbon contained in the structure of cotton, synthetic or mixed fabric is used as a sorption-active component in an amount of from 30 to 140 g/m ² (Pat. 2706317 C1 Russian Federation, IPC A62D 5/00, A62V 17/00, V32V 25/02, V32V 25/02 Filter chemical protective material / Zhurko A.V., Dolgovyazoe V.V. and others; scientific and production company "Fabitex" (LLC NPF "Fabitex") - No. 2019101039; application 10.01.2019; publ. 15.11.2019. Bull. No. 32). Such a material has a high chemical protective activity against a number of very dangerous chemicals, for example, methyl salicylate, which is a simulator of chemicals of particular toxicity, concentrated sulfuric acid, etc., and it also has satisfactory technological properties and has been used for a number of years. as part of modern personal protective equipment for special purposes. However, in order to solve the problems of the long-term development of SIZK, in some cases there are requirements for an additional increase in the sorption activity of carbon-filled materials, for example, for substances such as acetic acid, many organic solvents, amines, etc., which often have to be protected from during the elimination of the consequences of various accidents and disasters and, from which traditional filter materials, including carbon-filled materials, as a rule, do not protect effectively enough.

Изобретательская задача состояла в разработке новых структур угленаполненных химзащитных тканей, при которых сорбционная активность активированного угля могла бы быть дополнительно повышена, а перечень опасных химических веществ, от которых угленаполненные ткани защищали бы на достаточном уровне, был бы расширен.The inventive task was to develop new structures of carbon-filled chemical protective fabrics, in which the sorption activity of activated carbon could be further increased, and the list of hazardous chemicals from which carbon-filled fabrics would protect at a sufficient level would be expanded.

Поставленная задача в данном изобретении решена за счет того, что сорбционно-активный текстильный материал, содержащий в своей структуре активированный уголь и полимерный закрепитель, отличается тем, что он состоит из двух, наполненных углем и приведенных в непосредственный по границе уголь-уголь контакт, слоев тканей. Основной особенностью такого материала является наличие в его структуре границы раздела, проходящей по линии контакта поверхностей двух угленаполненных покрытий по границе уголь-уголь, с формированием по этой границе разрыва угольной фазы, меняющего характер процессов массопереноса химических продуктов через материал с синергическим усилением барьерного эффекта в материале. Обнаруженный эффект усиления барьерного эффекта, возникающий на границе разрыва угольной фазы в предложенном материале дополнительно может быть усилен при размещении по линии фазового раздела дополнительного дискретно-полимерного слоя полусферической структуры, в том числе содержащего активированный уголь.The problem posed in this invention is solved due to the fact that the sorption-active textile material containing in its structure activated carbon and a polymeric fixative differs in that it consists of two layers filled with carbon and brought into direct contact along the coal-coal contact. fabrics. The main feature of such a material is the presence in its structure of an interface passing along the contact line of the surfaces of two carbon-filled coatings along the coal-coal boundary, with the formation of a coal phase along this boundary, which changes the nature of the processes of mass transfer of chemical products through the material with a synergistic enhancement of the barrier effect in the material . The detected effect of enhancing the barrier effect that occurs at the boundary of the rupture of the coal phase in the proposed material can be additionally enhanced by placing an additional discrete polymer layer of a hemispherical structure along the phase separation line, including one containing activated carbon.

Технический результат от использования данного изобретения заключается в том, что в новом материале существенно возрастает удельная эффективность активированного угля, при этом значительно расширяется перечень опасных химических соединений, от которых данный материал обеспечивал бы надежную защиту.The technical result from the use of this invention lies in the fact that the specific efficiency of activated carbon significantly increases in the new material, while the list of hazardous chemical compounds from which this material would provide reliable protection is significantly expanded.

Для наглядности на фиг. 1 и 2 схематически представлены структуры предложенных угленаполненных химзащитных материалов, а также представлено графическое отображение принципа работы в них барьерного эффекта. Здесь 1, 2 и 7 - материалы с односторонним, двухсторонним (уголь распределен по всему объему) покрытиями и дискретно-полимерным слоем; 3 и 8 - граница раздела; 4 - угленаполненный слой; 5 - элементы ткани; 6 - распространение химического вещества; 9 - полусферический элемент дискретно-полимерного слоя.For clarity, in Fig. Figures 1 and 2 schematically show the structures of the proposed carbon-filled chemical protective materials, as well as a graphical representation of the principle of operation of the barrier effect in them. Here 1, 2 and 7 are materials with one-sided, two-sided (coal is distributed throughout the volume) coatings and a discrete polymer layer; 3 and 8 - interface; 4 - coal-filled layer; 5 - fabric elements; 6 - distribution of the chemical; 9 - hemispherical element of the discrete polymer layer.

В целом, основной принцип химзащитного действия фильтрующих сорбционно-активных материалов состоит в том, что опасное химическое вещество, попадая на лобовую поверхность такого материала из окружающей среды, не задерживается на этой поверхности (как это происходит в изолирующих материалах), а распространяется вглубь материала с одновременно протекающим процессом его поглощения в объеме фазы углеродного сорбента. Основными факторами, с которыми обычно связывают проявление химзащитных свойств в материале, в данном случае являются как количество активированного угля (поглотителя), находящегося на пути вещества, распространяющегося из внешней среды в подкостюмное пространство, так и поглотительная активность самого угольного сорбента, которая обуславливается его физико-химическими особенностями -размерами и степенью разветвленности его порозной структуры, общим объемом его пор и его дисперсностью (размером частиц). Нашими исследованиями показано, что сорбционная активность активированного угля, находящегося в структуре текстильной матрицы, зависит также и от состояния самой углеродной фазы в структуре текстильного полотна, в частности от наличия в объеме угленаполненного материала зон фазового разрыва. В частности, специально проведенными у нас экспериментами показано, что величина барьерного эффекта ткани, составленной из двух однотипных угленаполненных полотен, приведенных в контакт по границе уголь-уголь существенно, с синергическим эффектом, превышает уровень барьерных свойств неразрывного угленаполненного полотна с аналогичным количеством угля и такой же суммарной поверхностной плотности. Для наглядности процессы массопереноса в таких системах представлены на фиг. 2. Полученные таким образом результаты легли в основу предложенного нами нового технического решения создания наполненных порошкообразным углем тканей, сорбционная активность угля в которых существенно возрастала.In general, the main principle of the chemical protective action of filtering sorption-active materials is that a hazardous chemical substance, getting onto the frontal surface of such a material from the environment, does not linger on this surface (as happens in insulating materials), but spreads deep into the material with simultaneously occurring process of its absorption in the volume of the phase of the carbon sorbent. The main factors that are usually associated with the manifestation of chemical protective properties in the material, in this case, are both the amount of activated carbon (absorber) located on the path of the substance spreading from the external environment into the space under the suit, and the absorption activity of the carbon sorbent itself, which is determined by its physical properties. - chemical features - the size and degree of branching of its porous structure, the total volume of its pores and its dispersion (particle size). Our studies have shown that the sorption activity of activated carbon located in the structure of the textile matrix also depends on the state of the carbon phase itself in the structure of the textile fabric, in particular, on the presence of phase break zones in the volume of the carbon-filled material. In particular, our experiments have shown that the value of the barrier effect of a fabric composed of two identical carbon-filled sheets brought into contact along the coal-coal boundary significantly, with a synergistic effect, exceeds the level of barrier properties of an inextricable carbon-filled fabric with a similar amount of coal and such the same total surface density. For clarity, the processes of mass transfer in such systems are shown in Fig. 2. The results thus obtained formed the basis of our proposed new technical solution for the creation of fabrics filled with powdered coal, in which the sorption activity of coal increased significantly.

Совокупность существенных признаков, приведенных в формуле изобретения, а именно поверхностной плотности составляющих материал текстильных элементов (слоев) и содержания в них порошкообразного угля позволяет достичь технический результат заявляемого изобретения, заключающийся в повышении химзащитной эффективности материала, с одновременным расширением перечня химически опасных веществ, от которых бы новая угленаполненная ткань обеспечивала бы достаточную защиту.The combination of essential features given in the claims, namely the surface density of the textile elements (layers) that make up the material and the content of powdered coal in them, makes it possible to achieve the technical result of the claimed invention, which consists in increasing the chemical protective effectiveness of the material, while expanding the list of chemically hazardous substances, from which if the new carbon-filled fabric would provide sufficient protection.

Достижимость технического результата изобретения подтверждается испытаниями 21 опытных образцов.The feasibility of the technical result of the invention is confirmed by testing 21 prototypes.

Пример 1. Смешивали 100 г кремнийорганического полимера марки LSR-609 (СТО 12455361-23-2016) и 80 г активированного угля марки МЕКС-ПФ (ТУ 2568-449-04838763-2015) с размером частиц 100±20 мкм. В приготовленную смесь добавляли катализатор ВП-1И-3 (СТП 40245042-046-2010) в количестве 2,0 г и перемешивали. Полученную смесь использовали для изготовления химзащитных сорбционно-активных материалов с односторонним и двухсторонним покрытием.Example 1. Mixed 100 g of organosilicon polymer brand LSR-609 (STO 12455361-23-2016) and 80 g of activated carbon brand MEKS-PF (TU 2568-449-04838763-2015) with a particle size of 100 ± 20 μm. Catalyst VP-1I-3 (STP 40245042-046-2010) was added to the mixture in the amount of 2.0 g and mixed. The resulting mixture was used to manufacture chemically protective sorption-active materials with one-sided and two-sided coatings.

При изготовлении материала с односторонним покрытием смесь в виде пасты с помощью ножевой ракли наносили на лицевую сторону полотна (смешанная хлопко-полиэфирная ткань поверхностной плотности 95 г/м² (ТУ 8218-033-10725218-2006). Полотно с нанесенным односторонним покрытием помещали в термокамеру и выдерживали при температуре 180°С в течение 2-3 мин для отверждения покрытия. Удельный привес пасты, в пересчете на активированный уголь, составил 35±2 г/м² при поверхностной плотности материала 175±2 г/м².In the manufacture of a material with a one-sided coating, the mixture in the form of a paste was applied to the front side of the fabric using a doctor blade (mixed cotton-polyester fabric with a surface density of 95 g/m ² (TU 8218-033-10725218-2006). The fabric with a one-sided coating was placed in heat chamber and kept at a temperature of 180°C for 2-3 min to cure the coating.Specific weight gain of the paste, in terms of activated carbon, amounted to 35±2 g/m ² at a surface density of the material 175±2 g/m ² .

При изготовлении материала с двухсторонним покрытием смесь в виде пасты с помощью ножевой ракли наносили на лицевую сторону полотна (смешанная хлопко-полиэфирная ткань поверхностной плотности 95 г/м² (ТУ 8218-033-10725218-2006). Полотно с нанесенным покрытием помещали в термокамеру и выдерживали при температуре 180°С в течение 2-3 мин для отверждения лицевого покрытия. Затем смесь в виде пасты с помощью ножевой ракли наносили на изнаночную сторону полотна. Полотно с нанесенными лицевым и изнаночным покрытиями помещали в термокамеру и выдерживали при температуре 180°С в течение 2-3 мин для отверждения изнаночного покрытия. Удельный привес пасты, в пересчете на активированный уголь, составил 65±2 г/м² при поверхностной плотности материала 245±3 г/м².In the manufacture of a material with a double-sided coating, the mixture in the form of a paste was applied to the front side of the fabric using a doctor blade (mixed cotton-polyester fabric with a surface density of 95 g/m ² (TU 8218-033-10725218-2006). The coated fabric was placed in a heat chamber and kept at a temperature of 180°C for 2-3 minutes to cure the front coating.Then the mixture in the form of a paste was applied to the reverse side of the fabric using a doctor blade.The fabric with applied front and back coatings was placed in a heat chamber and kept at a temperature of 180°C within 2-3 minutes for curing the back coating.The specific weight gain of the paste, in terms of activated carbon, amounted to 65±2 g/m ² at a material surface density of 245±3 g/m ² .

Общая масса активированного угля в двух материалах 100±4 г/м².The total mass of activated carbon in two materials 100±4 g/m ² .

Общая поверхностная плотность двух материалов, т.е. с односторонним и двухсторонним (уголь распределен во всем объеме) покрытиями, 420±5 г/м².The total surface density of the two materials, i.e. with one-sided and two-sided (charcoal is distributed throughout) coatings, 420±5 g/m ² .

Пример 2. В отличие от примера 1 количество пасты, наносимой на полотна, в пересчете на активированный уголь, составило 25±1 и 60±2 г/м² для одностороннего и двухстороннего материалов соответственно. Общая масса активированного угля в одностороннем и двухстороннем материалах 85±3 г/м². Поверхностная плотность одностороннего материала 140±2 г/м², двухстороннего - 200±3 г/м², общая поверхностная плотность одностороннего и двухстороннего материалов 340±5 г/м².Example 2. In contrast to example 1, the amount of paste applied to the canvas, in terms of activated carbon, was 25±1 and 60±2 g/m ² for single-sided and double-sided materials, respectively. The total mass of activated carbon in one-sided and two-sided materials 85±3 g/m ² . Surface density of single-sided material 140±2 g/m ² , double-sided - 200±3 g/m ² , total surface density of single-sided and double-sided materials 340±5 g/m ² .

Пример 3. В отличие от примера 1 количество пасты, наносимой на полотна, в пересчете на активированный уголь, составило 45±2 и 70±2 г/м² для одностороннего и двухстороннего материалов соответственно. Общая масса активированного угля в одностороннем и двухстороннем материалах 115±4 г/м². Поверхностная плотность одностороннего материала 180±2 г/м², двухстороннего - 280±3 г/м², общая поверхностная плотность одностороннего и двухстороннего материалов 460±5 г/м².Example 3. In contrast to example 1, the amount of paste applied to the canvas, in terms of activated carbon, was 45±2 and 70±2 g/m ² for one-sided and two-sided materials, respectively. The total mass of activated carbon in one-sided and two-sided materials 115±4 g/m ² . Surface density of single-sided material 180±2 g/m ² , double-sided - 280±3 g/m ² , total surface density of single-sided and double-sided materials 460±5 g/m ² .

Пример 4. В отличие от примера 1 количество пасты, наносимой на полотна, в пересчете на активированный уголь, составило 25±2 и 70±2 г/м² для одностороннего и двухстороннего материалов соответственно. Общая масса активированного угля в одностороннем и двухстороннем материалах 95±4 г/м². Поверхностная плотность одностороннего материала - 140±2 г/м², двухстороннего - 280±3 г/м², общая поверхностная плотность одностороннего и двухстороннего материалов 420±5 г/м².Example 4. In contrast to example 1, the amount of paste applied to the canvas, in terms of activated carbon, was 25±2 and 70±2 g/m ² for one-sided and two-sided materials, respectively. The total mass of activated carbon in one-sided and two-sided materials 95±4 g/m ² . Surface density of single-sided material - 140±2 g/m ² , double-sided - 280±3 g/m ² , total surface density of single-sided and double-sided materials 420±5 g/m ² .

Пример 5. В отличие от примера 1, количество пасты, наносимой на полотна, в пересчете на активированный уголь, составило 45±2 и 60±2 г/м² для одностороннего и двухстороннего материалов соответственно. Общая масса активированного угля в одностороннем и двухстороннем материалах 105±4 г/м². Поверхностная плотность одностороннего материала 180±3 г/м², двухстороннего - 200±3 г/м², общая поверхностная плотность одностороннего и двухстороннего материалов 380±6 г/м².Example 5 In contrast to example 1, the amount of paste applied to the canvas, in terms of activated carbon, was 45±2 and 60±2 g/m ² for one-sided and two-sided materials, respectively. The total mass of activated carbon in one-sided and two-sided materials 105±4 g/m ² . Surface density of single-sided material 180±3 g/m ² , double-sided - 200±3 g/m ² , total surface density of single-sided and double-sided materials 380±6 g/m ² .

Пример 6. В отличие от примера 1 использовали активированный уголь с размером частиц 30±5 мкм.Example 6 In contrast to example 1, activated carbon with a particle size of 30±5 µm was used.

Пример 7. В отличие от примера 1 использовали активированный уголь с размером частиц 145±5 мкм и ткань хлопчатобумажную поверхностной плотности 100 г/м² (ГОСТ 29298-2005).Example 7. In contrast to example 1, activated carbon with a particle size of 145±5 μm and a cotton fabric with a surface density of 100 g/m ² (GOST 29298-2005) were used.

Пример 8. В отличие от примера 1 использовали синтетическую (полиэфирную) ткань арт. 280/19 поверхностной плотности 120 г/м² (ТУ8218-032-10725218-2006).Example 8. In contrast to example 1 used synthetic (polyester) fabric art. 280/19 surface density 120 g/m ² (TU8218-032-10725218-2006).

Пример 9. В отличие от примера 1 при изготовлении материала с двухсторонним покрытием на изнаночную сторону полимерную пасту на основе пластифицированного поливинилхлорида наносили через перфорированный шаблон с образованием дискретных элементов полусферической формы диаметром 0,7 мм при степени перекрытия поверхности полотна дискретным слоем 30% и высоте дискретных элементов 1,5 мм.Example 9. In contrast to example 1, in the manufacture of a material with double-sided coating on the wrong side, a polymer paste based on plasticized polyvinyl chloride was applied through a perforated template with the formation of discrete elements of a hemispherical shape with a diameter of 0.7 mm at a degree of overlapping of the surface of the web with a discrete layer of 30% and a height of discrete elements 1.5 mm.

Пример 10. В отличие от примера 9 степень перекрытия поверхности полотна дискретным слоем составляла 15% при высоте дискретных элементов 3,0 мм.Example 10 In contrast to example 9, the degree of overlap of the web surface with a discrete layer was 15% at a height of discrete elements of 3.0 mm.

Пример 11. В отличие от примера 9, использовали пасту на основе полиуретана и степень перекрытия поверхности полотна дискретным слоем составляла 45% при высоте дискретных элементов 0,3 мм.Example 11 In contrast to Example 9, a polyurethane-based paste was used and the degree of overlap of the web surface with a discrete layer was 45% with a discrete element height of 0.3 mm.

Пример 12. В отличие от примера 11 использовали пасту на основе кремнийорганического полимера по примеру 1 при содержании активированного угля 80 мас. ч. на 100 мас. ч. полимера.Example 12. In contrast to example 11, a paste based on an organosilicon polymer according to example 1 was used with an activated carbon content of 80 wt. hours per 100 wt. hours of polymer.

Пример 13. В отличие от примера 11 использовали пасту на основе пластифицированного поливинилхлорида при содержании активированного угля 10 мас. ч. на 100 мас. ч. полимера.Example 13. In contrast to example 11, a paste based on plasticized polyvinyl chloride was used with an activated carbon content of 10 wt. hours per 100 wt. hours of polymer.

Пример 14. В отличие от примера 11 использовали пасту на основе полиуретана при содержании активированного угля 100 мас. ч. на 100 мас. ч. полимера.Example 14. In contrast to example 11 used a paste based on polyurethane with an activated carbon content of 100 wt. hours per 100 wt. hours of polymer.

Пример 15. В отличие от примера 9 диаметр дискретных элементов полусферической формы составлял 0,6 мм.Example 15 In contrast to example 9, the diameter of the discrete hemispherical elements was 0.6 mm.

Пример 16. В отличие от примера 9 диаметр дискретных элементов полусферической формы составлял 0,8 мм.Example 16 In contrast to example 9, the diameter of the discrete hemispherical elements was 0.8 mm.

Пример 17. В отличие от примера 1 применяли два химзащитных сорбционно-активных материала, наполненных углем по всему объему. При изготовлении материала удельный привес пасты, в пересчете на активированный уголь, составил 25±1 г/м² при поверхностной плотности материала 140±2 г/м². Общая масса активированного угля в двух материалах 50±2 г/м² при общей поверхностной плотности материалов 280±4 г/м².Example 17. In contrast to example 1, two chemically protective sorption-active materials were used, filled with carbon throughout the volume. In the manufacture of the material, the specific weight gain of the paste, in terms of activated carbon, amounted to 25±1 g/m ² at a material surface density of 140±2 g/m ² . The total mass of activated carbon in two materials 50±2 g/m ² with a total surface density of materials 280±4 g/m ² .

Пример 18. В отличие от примера 17 при изготовлении материала удельный привес пасты, в пересчете на активированный уголь, составил 70±2 г/м² при поверхностной плотности материала 280±3 г/м². Общая масса активированного угля в двух материалах 140±4 г/м² при общей поверхностной плотности материалов 560±6 г/м².Example 18. In contrast to example 17, in the manufacture of the material, the specific weight gain of the paste, in terms of activated carbon, was 70±2 g/m ² at a material surface density of 280±3 g/m ² . The total mass of activated carbon in two materials 140±4 g/m ² with a total surface density of materials 560±6 g/m ² .

Пример 19. В отличие от примера 17 на один из химзащитных сорбционно-активных материалов с одной его стороны наносили полимерную пасту на основе кремнийорганического полимера марки LSR-609 с использованием перфорированного шаблона с образованием дискретных элементов полусферической формы диаметром 0,6 мм при степени перекрытия поверхности полотна дискретным слоем 15% и высоте дискретных элементов 1,5 мм. Поверхностная плотность материала с дискретно-полимерным слоем 200±2 г/м². Общая масса активированного угля в двух материалах 50±2 г/м² при общей поверхностной плотности - материалов 340±4 г/м².Example 19. In contrast to example 17, one of the chemically protective sorption-active materials was coated on one side with a polymer paste based on an organosilicon polymer of the brand LSR-609 using a perforated template with the formation of discrete elements of a hemispherical shape with a diameter of 0.6 mm at a degree of surface overlap canvas with a discrete layer of 15% and a height of discrete elements of 1.5 mm. The surface density of the material with a discrete polymer layer 200±2 g/m ² . The total mass of activated carbon in two materials 50±2 g/m ² with a total surface density of materials 340±4 g/m ² .

Пример 20. В отличие от примера 18 на один из химзащитных сорбционно-активных материалов с одной его стороны наносили полимерную пасту на основе на основе кремнийорганического полимера марки LSR-609 с использованием перфорированного шаблона с образованием дискретных элементов полусферической формы диаметром 0,6 мм при степени перекрытия поверхности полотна дискретным слоем 45% и высоте дискретных элементов 1,5 мм. Поверхностная плотность материала с дискретно-полимерным слоем 400±3 г/м². Общая масса активированного угля в двух материалах 140±4 г/м² при общей поверхностной плотности материалов 680±6 г/м².Example 20. In contrast to example 18, one of the chemically protective sorption-active materials was coated on one side with a polymer paste based on an organosilicon polymer grade LSR-609 using a perforated template with the formation of discrete elements of a hemispherical shape with a diameter of 0.6 mm at a degree overlapping of the surface of the canvas with a discrete layer of 45% and a height of discrete elements of 1.5 mm. The surface density of the material with a discrete polymer layer 400±3 g/m ² . The total mass of activated carbon in two materials 140±4 g/m ² with a total surface density of materials 680±6 g/m ² .

Пример 21. В отличие от примера 19 полимерная паста содержала 10 мас. ч. активированного угля на 100 мас. ч. полимера. Общая масса активированного угля в двух материалах 55±2 г/м² при общей поверхностной плотности материалов 340±5 г/м².Example 21. In contrast to example 19, the polymer paste contained 10 wt. hours of activated carbon per 100 wt. hours of polymer. The total mass of activated carbon in two materials 55±2 g/m ² with a total surface density of materials 340±5 g/m ² .

Сравнительный анализ химзащитных свойств материалов проводили следующим образом. На предметный столик из стекла помещали слой индикаторного материала, соответствующего химическому веществу, по отношению к которому производится оценка защитных свойств. Поверх слоя устанавливали пробу материала. На поверхность пробы наносили не менее 5 капель (объем капли 0,025 см³) химического вещества и определяли время появления его следов на поверхности индикаторного материала.A comparative analysis of the chemical protective properties of the materials was carried out as follows. A layer of indicator material corresponding to the chemical substance against which the protective properties are being evaluated was placed on a glass stage. A sample of the material was placed on top of the layer. At least 5 drops (drop volume 0.025 cm ³ ) of a chemical substance were applied to the surface of the sample, and the time of appearance of its traces on the surface of the indicator material was determined.

Полученные результаты сведены в табл. 1, из которых видно, что достигнутый технический результат изобретения соответствует уровню прототипа по гигиеничности, оцениваемой по показателю паропроницаемости, а также по уровню эксплуатационной устойчивости, оцениваемой, в данном случае по показателю устойчивости к многократному изгибу, а по уровню химзащитных свойств существенно его превосходит, что особенно проявляется на таких опасных химических веществах, как например, моноэтаноламин, ангидрид изометилгидрофталевой кислоты, октоат олова, уксусная кислота, гидрооксид натрия, тетрагидрофуран и керосин. На некоторых других веществах, таких, например, как метилсалицилат, который является имитатором химических веществ особой токсичности, и концентрированная серная кислота различий в уровне химзащиты в данном случае не наблюдается, так как используемая нами методика показывает в обоих случаях максимальную защиту, и поэтому различия в уровнях защиты по данным веществам, на наш взгляд также имеются, но по данной методике их просто не удается установить.The results obtained are summarized in table. 1, from which it can be seen that the achieved technical result of the invention corresponds to the level of the prototype in terms of hygiene, assessed in terms of vapor permeability, as well as in terms of operational stability, estimated, in this case, in terms of resistance to multiple bending, and significantly exceeds it in terms of chemical protective properties, which is especially true for hazardous chemicals such as monoethanolamine, isomethylhydrophthalic anhydride, tin octoate, acetic acid, sodium hydroxide, tetrahydrofuran and kerosene. On some other substances, such as, for example, methyl salicylate, which is a simulator of chemicals of particular toxicity, and concentrated sulfuric acid, no differences in the level of chemical protection are observed in this case, since the technique we use shows maximum protection in both cases, and therefore differences in levels of protection for these substances, in our opinion, are also available, but they simply cannot be established using this method.

Для подтверждения эффекта синергического возрастания уровня барьерных свойств в угленаполненных материалах с разрывной угольной фазой проведены также дополнительные эксперименты, с оценкой химзащитных свойств в угленаполненных тканях - гипотетических аналогах отдельных слоев защищаемого материала. По своему составу и по способу изготовления образцы-аналоги соответствуют описанию по примеру 1 заявки, но испытаниям подвергались только материал с односторонним покрытием с поверхностной плотностью 175 г/м² (образец сравнения №1), только материал с двухсторонним покрытием с углем, распределенным по всему объему, с поверхностной плотностью 210 г/м² (образец сравнения №2) и только материал с двухсторонним покрытием с углем, распределенным по всему объему, с поверхностной плотностью 245 г/м² (образец сравнения №3). Результаты этого эксперимента представлены в табл. 2.To confirm the effect of a synergistic increase in the level of barrier properties in carbon-filled materials with a discontinuous carbon phase, additional experiments were also carried out to evaluate the chemical protective properties in carbon-filled tissues - hypothetical analogues of individual layers of the protected material. In terms of their composition and manufacturing method, the analogue samples correspond to the description in example 1 of the application, but only the material with a single-sided coating with a surface density of 175 g/m ² (comparison sample No. 1) was tested, only the material with a double-sided coating with carbon distributed over the entire volume, with a surface density of 210 g/m ² (comparison sample No. 2) and only the material with double-sided coating with carbon distributed throughout the volume, with a surface density of 245 g/m ² (comparison sample No. 3). The results of this experiment are presented in table. 2.

Из данных табл. 2 видно, что в материале с разрывом угольной фазы барьерный эффект возрастает синергически.From the data in Table. 2 shows that in the material with a break in the carbon phase, the barrier effect increases synergistically.

В частности ткань прототипа с поверхностной плотностью 420 г/м² имеет уровень защитных свойств по моноэтаноламину - 10 мин, по октоату олова - 10 мин., в то время как материал составленный из двух слоев той же поверхностной плотности и с тем же содержанием угля имеет уровень защитных существенно выше: по моноэтаноламину - более 600 мин, по октоату олова - 70 мин. Кроме того, анализ защитных свойств отдельных слоев угленаполненной ткани с поверхностными плотностями 175, 210 и 245 г/м² и с содержанием угля - 35, 50 и 65 г/м² соответственно (образцы сравнения №1, 2 и 3), имеют уровни защиты: по моноэтаноламину - 1, 3 и 6 мин, по октоату олова - 0, 2 и 5 мин. При аддитивном сложении значений этих показателей для образцов №1 и №3 и для двух образцов №2 уровень защиты должен был быть: по моноэтаноламину - 7 и 6 мин, по октоату олова - 5 и 4 мин соответственно. По факту, у образца по примеру 1 (поверхностная плотность материала 420 г/м², а содержание угля 100 г/м²) эти показатели находятся на уровне более 600 и 70 мин, т.е. барьерный эффект в данном случае действительно существенно и неаддитивно возрастает.In particular, the fabric of the prototype with a surface density of 420 g/m ² has a level of protective properties for monoethanolamine - 10 minutes, for tin octoate - 10 minutes, while the material composed of two layers of the same surface density and with the same carbon content has the level of protective ones is significantly higher: for monoethanolamine - more than 600 minutes, for tin octoate - 70 minutes. In addition, the analysis of the protective properties of individual layers of carbon-filled fabric with surface densities of 175, 210 and 245 g/m ² and with a coal content of 35, 50 and 65 g/m ² , respectively (comparison samples No. 1, 2 and 3), have levels protection: for monoethanolamine - 1, 3 and 6 minutes, for tin octoate - 0, 2 and 5 minutes. With the additive addition of the values of these indicators for samples No. 1 and No. 3 and for two samples No. 2, the level of protection should have been: for monoethanolamine - 7 and 6 minutes, for tin octoate - 5 and 4 minutes, respectively. In fact, for the sample according to example 1 (the surface density of the material is 420 g/m ² and the coal content is 100 g/m ² ), these indicators are at the level of more than 600 and 70 min, i.e. the barrier effect in this case increases indeed substantially and nonadditively.

Claims

1. A chemically protective sorption-active material based on cotton, synthetic or mixed fabrics, containing in its structure activated carbon and a polymer fixer, characterized in that it consists of two layers of fabric filled on one side or throughout the volume with carbon, brought into direct contact with along the coal-coal boundary, contact, with a surface density of 140 to 280 g/m ² each, with a coal content of 25 to 70 g/m ² in each, with a total surface density of the material from 280 to 560 g/m ² .

2. A chemically protective sorption-active material according to claim 1, in which at the interface of the coal phase there is a discrete polymer layer of a hemispherical structure with a diameter of the coating element from 0.6 to 0.8 mm, with a degree of overlapping of the surface of the web with a polymer from 15 to 45 % and the height of the coating elements from 0.3 to 3.0 mm, with a total surface density of the material from 340 to 680 g/m ² .

3. Chemically protective sorption-active material according to claim 2, in which the discrete polymer layer contains activated carbon in an amount of from 10 to 100 wt. hours per 100 wt. hours of polymer.