Целлюлозный субстрат, обладающий антивоспламеняющимися свойствами, и соответствующий способ получения - RU2016107596A
Код документа: RU2016107596A
Формула
1. Способ сульфатирования и фосфорилирования целлюлозного субстрата для придания ему антивоспламеняющихся свойств целлюлозному субстрату, включающий следующие стадии:
i) обеспечение целлюлозного субстрата;
ii) приготовление раствора для сульфатирования и фосфорилирования, предпочтительно в условиях нагревания, причем раствор для сульфатирования и фосфорилирования содержит воду, сульфамат аммония, мочевину и по меньшей мере одно соединение формулы (I):
где
R представляет собой линейную или разветвленную, замещенную или незамещенную C1-10, предпочтительно C1-5 алкильную группу; группу N(R1); группу R2N(R3)R4;
R1 представляет собой H, линейную или разветвленную, замещенную или незамещенную C1-5, предпочтительно C1-3 алкильную группу;
R2 и R4 независимо представляют собой линейную или разветвленную, замещенную или незамещенную C1-5, предпочтительно C1-3 алкильную группу;
R3 представляет собой линейную или разветвленную, замещенную или незамещенную C1-5, предпочтительно C1-3 алкильную группу; группу R5N(R6)R7;
R5 и R7 независимо представляют собой линейную или разветвленную, замещенную или незамещенную C1-5, предпочтительно C1-3 алкильную группу;
R6 представляет собой линейную или разветвленную, замещенную или незамещенную C1-5, предпочтительно C1-3 алкильную группу; группу R8N(R9)R10;
R8, R9 и R10 независимо представляют собой линейную или разветвленную, замещенную или незамещенную C1-5, предпочтительно C1-3алкильную группу;
при условии, что количество групп -PO(OH)2 в общей формуле (I) составляет не более 5;
iii) погружение целлюлозного субстрата в раствор для сульфатирования и фосфорилирования;
iv) экстрагирование целлюлозного субстрата из раствора для сульфатирования и фосфорилирования;
v) выдерживание целлюлозного субстрата при температуре, составляющей от 110°C до 175°C в течение периода времени, составляющего от 1 минуты до 3 часов, с получением в конце сульфатированного и фосфорилированного целлюлозного субстрата, обладающего антивоспламеняющимися свойствами.
2. Способ сульфатирования и фосфорилирования по п. 1, отличающийся тем, что перед стадией v) субстрат, экстрагированный из раствора для сульфатирования и фосфорилирования, подвергают центрифугированию и термосушке, предпочтительно при температуре составляющей от 70 до 90°C.
3. Способ сульфатирования и фосфорилирования по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в конце стадии v) субстрат подвергают промыванию, предпочтительно в условиях нагревания, и термосушке, предпочтительно при температуре от 70 до 90°C.
4. Способ сульфатирования и фосфорилирования по п. 1 или 2, отличающийся тем, что раствор для сульфатирования и фосфорилирования готовят путем смешивания в указанном порядке воды, мочевины, по меньшей мере одного соединения формулы (I) и сульфамата аммония.
5. Способ сульфатирования и фосфорилирования по п. 1 или 2, отличающийся тем, что раствор для сульфатирования и фосфорилирования содержит:
- воду в количестве, составляющем от 80 до 25% масс./масс., предпочтительно от 50 до 60% масс./масс.,
- мочевину в количестве, составляющем от 10 до 30% масс./масс., предпочтительно от 10 до 20% масс./масс.,
- по меньшей мере одно соединение формулы (I) в количестве, составляющем от 5 до 30% масс./масс., предпочтительно от 10 до 20% масс./масс., и
сульфамат аммония в количестве, составляющем от 5 до 30% масс./масс., предпочтительно от 8 до 15% масс./масс.
6. Способ сульфатирования и фосфорилирования по п. 1 или 2, отличающийся тем, что если любая из групп R, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, при наличии, представляет замещенную алкильную группу, тогда один или более чем один заместитель независимо выбран из -OH, -COOH, -PO(OH)2, -NH2, -NHR11, -NR12R13, -Cl, -Br, -F,
где
R11, R12 и R13 независимо представляют линейную или разветвленную, замещенную или незамещенную C1-5, предпочтительно C1-3 алкильную группу.
7. Способ сульфатирования и фосфорилирования по п. 6, отличающийся тем, что если любая из групп R11, R12 и R13 общей формулы (I), при наличии, представляет замещенную алкильную группу, то один или более чем один заместитель представляет собой группу -PO(OH)2.
8. Способ сульфатирования и фосфорилирования по п. 1 или 2, отличающийся тем, что группы R2, R4, R5 и R8, при наличии, независимо представляют незамещенную алкильную группу.
9. Способ сульфатирования и фосфорилирования по п. 1 или 2, отличающийся тем, что если группы R3, R6, R7, R9 и R10, при наличии, независимо представляют замещенную алкильную группу, то один или более чем один заместитель представляет группу -PO(OH)2.
10. Способ сульфатирования и фосфорилирования по п. 1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере одно фосфоновое соединение формулы (I) выбрано из: 1-гидроксиэтан-1,1-дифосфоновой кислоты, гидроксиэтилиминобис(метиленфосфоновой) кислоты, амино-трис(метиленфосфоновой) кислоты, этилендиамин-тетра(метиленфосфоновой) кислоты, диэтилентриамин-пента(метиленфосфоновой) кислоты, (1-аминоэтилиден)бисфосфоновой кислоты, оксидроновой кислоты, памидроновой кислоты, алендроновой кислоты, (1-гидрокси-2-метил-1-фосфонопропил)фосфоновой кислоты, (аминометилен)бисфосфоновой кислоты, 1-гидроксипентан-1,1-бисфосфоновой кислоты, [(2-гидроксипропан-1,3-диил)бис(нитрилодиметандиил)]тетракисфосфоновой кислоты, клодроновой кислоты, (дифторметилен)бисфосфоновой кислоты, (дибромметилен)бисфосфоновой кислоты, (гидроксиметан)бисфосфоновой кислоты.
11. Способ сульфатирования и фосфорилирования по п. 1 или 2, отличающийся тем, что целлюлозный субстрат содержит целлюлозные волокна природного или искусственного происхождения, или их смеси.
12. Способ сульфатирования и фосфорилирования по п. 1 или 2, отличающийся тем, что сульфатированный и фосфорилированный целлюлозный субстрат имеет ПКИ (предельный кислородный индекс) от 25 до 35, более предпочтительно от 28 до 32.
13. Способ сульфатирования и фосфорилирования по п. 1 или 2, отличающийся тем, что сульфатированный и фосфорилированный целлюлозный субстрат имеет предел прочности на растяжение, износоустойчивость и тактильные ощущения, по существу равные свойствам необработанного субстрата.
14. Целлюлозный субстрат, обладающий антивоспламеняющимися свойствами, полученный согласно способу по любому из пп. 1-13.
15. Применение соединения формулы (I):
где
R представляет собой линейную или разветвленную, замещенную или незамещенную C1-10, предпочтительно C1-5 алкильную группу; группу N(R1); группу R2N(R3)R4;
R1 представляет собой H, линейную или разветвленную, замещенную или незамещенную C1-5, предпочтительно C1-3 алкильную группу;
R2 и R4 независимо представляют собой линейную или разветвленную, замещенную или незамещенную C1-5, предпочтительно C1-3 алкильную группу;
R3 представляет собой линейную или разветвленную, замещенную или незамещенную C1-5, предпочтительно C1-3 алкильную группу; группу R5N(R6)R7;
R5 и R7 независимо представляют собой линейную или разветвленную, замещенную или незамещенную C1-5, предпочтительно C1-3 алкильную группу;
R6 представляет собой линейную или разветвленную, замещенную или незамещенную C1-5, предпочтительно C1-3 алкильную группу; группу R8N(R9)R10;
R8, R9 и R10 независимо представляют собой линейную или разветвленную, замещенную или незамещенную C1-5, предпочтительно C1-3 алкильную группу;
при условии, что количество групп -PO(OH)2 в общей формуле (I) составляет не более 5;
в способе сульфатирования и фосфорилирования целлюлозного субстрата, причем соединение формулы (I) действует в качестве каталитического агента в реакции сульфатирования, и фосфорилирующего агента.
