Разработка и производство сорбционно-активных нетканых материалов
В последние годы наряду с гранулированными и порошкообразными сорбентами для создания различных средств защиты и жизнеобеспечения все чаще стали применяться сорбционно-активные материалы в виде волокон, тканей и нетканых материалов. Вследствие высокоразвитой удельной поверхности они обладают в десятки, сотни раз более высокими скоростями сорбции, чем гранулированные сорбенты, так как зернистая форма не может обеспечить сорбенту высоких динамических характеристик из-за крупных размеров зерен (обычно от 0,3-0,5 мм до нескольких миллиметров), затрудняющих диффузию веществ во внутреннюю область зерен и гранул. Кроме того, волокнистые сорбенты обладают малым сопротивлением и удобны в эксплуатации. Благодаря высоким скоростям массообмена, применение волокнистых сорбентов позволяет сократить толщину рабочего слоя в изделиях, уменьшить их вес и габариты, повысить степень улавливания высокотоксичных и агрессивных веществ.
В основу технологии производства высокосорбционных фильтрующих материалов положены разработки «ВНИИСВ» по производству нетканых материалов аэроди¬намическим способом из растворов и расплавов полимеров, патентообладателем которых является указанное предприятие.
В АО «ВНИИСВ» разработана уникальная технология получения высоконаполненных сорбционно-активных волокнистых материалов путем введения мелкодисперсного активного наполнителя внутрь и на поверхность полиакрилонитрильного волокна в процессе аэродинамического формования из раствора полимера. Данный способ позволяет получать чрезвычайно широкий спектр сорбционно-активных материалов, так как в качестве наполнителей могут быть использованы различные виды сорбентов: активированные угли различных марок, селективные сорбенты, ионообменные смолы с различными функциональными группами, цеолиты, силикагель. При этом содержание активного наполнителя в волокне может достигать 50-70% от общей массы.
В настоящее время на экспериментальном заводе ВНИИСВ разработан следующий ассортимент таких материалов: волокнистый сорбционио-активный материал (ВСАМ) на основе ПАН для респираторов, газоочистных и автомобильных фильтров, улавливания нефти и нефтепродуктов, ВУМ - волокнистый угленаполненный материал из основе полиуретана для средств индивидуальной защиты органов дыхания от токсичных и вредных веществ, ФЗМ - фильтрующий защитный материал на основе ВУМ, дублированный с двух сторон текстильным материалом для средств индивидуальной защиты кожи (ЗИСК) от токсичных и ядовитых веществ.
Повышенное содержание активного наполнителя в сочетании с большой удельной поверхностью 800-1000 м2/г, пористостью волокна, высокой воздухопроницаемостью материала (400-600 дм/м2с) обеспечивает длительное время защитного действия изготовленных изделий, составляющее от 4 до 6 часов. ВНИИСВом создана установка по выпуску данных материалов производительностью 100000 м2/год.
Выпускаемые угленаполненные нетканые материалы на основе ПАН и полиуретана с содержанием активированного угля 50% нашли наибольшее применение. Выбор в качестве исходного сырья полиакрилонитрила обусловлен тем, что он обладает ценными качествами - высокой свето- и атмосферо-стойкостью, малой теплопроводностью, низкой гигроскопичностью, высокой термостойкостью и высокой формоустоичивостью при эксплуатации. Использование полиуретана позволяет повысить эластичность материала и устойчивость к многочисленным циклическим деформациям.