Silicophosphate protective coatings for reducing the thermal signature of textile materials

Abstract

A study was conducted on the possibility of obtaining flame retardant elastic coatings for textile materials with a reduced thermal signature, which can be used to protect against infrared radiation for protective suits of rescuers. The possibility of using silicophosphate flame retardant compositions to reduce the thermal signature of cotton fabrics was investigated. The nature of the influence of the con-centration of SiO2 sol and the content of the orthophosphoric acid additive on the change in the thermal signature of cotton samples was determined. It was established that the flame-retardant coating creates a dense film on the surface of each fiber that forms the fabric threads, preventing the access of oxygen from the air and, accordingly, ignition, but at the same time the fabric is densified, which negatively affects its thermal conductivity. It was shown that the rate of fabric heating decreases with a decrease in the concentration of SiO2 sol to 8 %. It was found that the effect of modifying additives on the thermal signature is mainly associated with the nature of polycondensation of polysilicic acid in SiO2 sol. It was shown that Н3РО4 in small quantities is able to be incorporated into the siloxane framework of polysi-licic acid, increasing the fire resistance of the coating. Excess content of this additive provokes the initi-ation and acceleration of the process of network polycondensation, creating inhomogeneities in the gel coating and reducing its fire-retardant and heat-insulating properties. The effect of long-term action of water on the heat-insulating properties of coatings was determined. It was shown that in the case of us-ing SiO2 sol of 8 % concentration, long-term action of water improves the heat-insulating properties of coatings. Increasing the concentration of SiO2 sol to 14 % leads to some swelling of coatings, increas-ing their thickness and densifying the impregnated fabric.

Проведено дослідження щодо можливості отримання вогнезахисних еластичних покриттів для текстильних матеріалів зі зниженою тепловою сигнатурою, які можна використовувати для захисту від інфрачервоного випромінювання для захисних костюмів рятівників. Досліджено мо-жливість використання силікофосфатних вогнезахисних композицій для зниження теплової сиг-натури бавовняних тканин. Визначено характер впливу концентрації золю SiO2 та вмісту добав-ки ортофосфатної кислоти на зміну теплової сигнатури бавовняних зразків. Встановлено, що во-гнезахисне покриття створює щільну плівку на поверхні кожного волоконця, що утворюють ни-тки тканини, запобігаючи доступу кисню повітря і, відповідно, загорянню, але одночасно відбу-вається й ущільнення тканини, що негативно відбивається на її теплопровідності. Показано, що швидкість прогрівання тканини зменшується зі зниженням концентрації золю SiO2 до 8 %. Вста-новлено, що вплив модифікуючих добавок на теплову сигнатуру, в основному, пов’язаний з ха-рактером поліконденсації полікремнієвої кислоти в золі SiO2. Показано, що Н3РО4 в невеликих кількостях здатна вбудовуватися в силоксановий каркас полікремнієвої кислоти, збільшуючи вогнестійкість покриття. Перевищення вмісту цієї добавки провокує ініціацію і прискорення процесу сітчастої поліконденсації, створюючи неоднорідності в гелевому покритті і знижуючи його вогнезахисні та теплоізоляційні властивості. Визначено вплив довготривалої дії води на теплоізоляційні властивості покриттів. Показано, що у разі використання золю SiO2 8 %-ї кон-центрації тривала дія води покращує теплоізоляційні властивості покриттів. Збільшення концен-трації золю SiO2 до 14 % приводить до деякого набухання покриттів, збільшуючи їх товщину й ущільнюючи просочену тканину.