耐高溫防護服的麵料

　　目前,國際上比較通用的耐高溫阻燃防護服的結構由外及內(nei) 主要分為(wei) 三層: 外層、防水透氣層和隔熱層。下麵就這三層所用的材料進行介紹。

2.1 外層

(1)芳香族聚酰胺纖維。芳香族聚酰胺纖維分為(wei) 間苯二甲酰間苯二胺纖維(國外商品名為(wei) Nomex,國內(nei) 商品名為(wei) 芳綸1313)和對苯二甲酰間苯二胺纖維(國外商品名為(wei) Kevler,國內(nei) 商品名為(wei) 芳綸1414)。Nomex是目前全世界使用最普及的防護服材料,該防護服能有效地提供防護突發火災所帶來的危險,包括高溫和火焰,這是因為(wei) Nomex是一種耐燃而且耐高溫的纖維,遇火不融滴,也不助燃;另外Nomex防護服所提供的防護能力是永久的,不會(hui) 因為(wei) 洗滌或穿著而降低。

芳綸1313纖維是由酰胺橋鍵互相連接的芳基所構成的線型大分子。由於(yu) 極強的氫鍵作用,使之結構穩定,具有優(you) 越的耐熱性能以及優(you) 良的性能、耐化學性能與(yu) 機械性能等特點[5]芳綸1313纖維在一般高溫狀態下能保持較高的強力,在177~200℃工作溫度下,時間長達20 000 h仍能保持原強度的90%左右。在火焰中不燃,LOI(氧指數)值達到29~32。能耐大多數酸、堿、漂白劑和溶劑,斷裂強度0.47 N/tex(1 tex=10-6kg/m)。總之,芳綸1313纖維綜合性能較好、耐熱壽命長、耐磨、耐多次屈折性好,並耐各種化學試劑,因此適宜製作易燃易爆環境中的工作服及高溫下使用的材料[5]。

(2) Visil纖維【6】。Visil纖維是芬蘭(lan) Sateri OY公司製造的一種新型的耐高溫黏膠纖維,這種纖維由纖維素和矽酸鹽組成,不是一種單純的纖維素纖維。它是在黏膠纖維生產(chan) 工藝的基礎上,采用雙相自然再生工藝生產(chan) 出來的一種混合型纖維。這種纖維以纖維素為(wei) 主體(ti) ,其大分子內(nei) 部形成矽酸鹽分子網絡和大量的化學結合水。矽酸鹽與(yu) 水結合使纖維素的燃燒性能發生變化,尤其是用鋁改變了矽酸表麵特性。在熱解過程中,無機部分的表麵有助於(yu) 束縛原子團,因此阻滯了燃燒。正是這種原因和化學水的釋放作用,使得燃燒速度緩慢,如果移開火源,具有自熄能力。化學水的釋放也是Visil纖維具有性的一個(ge) 重要因素。

Visil纖維的物理機械性能與(yu) 普通黏膠纖維相類似,不但吸濕透氣易染色,而且耐酸耐堿耐蟲蛀;與(yu) 其他纖維相比較,成本低,無汙染,可加工成各種紡織品。這種纖維可通過自然生物降解成為(wei) 有機和無機的混合土壤。如果在高溫條件下炭化,會(hui) 燃燒生成無毒的SiO2。由於(yu) 這種纖維的分子結構決(jue) 定了其技術性能的特殊性,根據ISO 4589《塑料———氧指數法測定燃燒性》標準測試,其LOI為(wei) 28~31;回潮率為(wei) 9%~11%;吸水能力50% ~ 60%;單纖維強度1.5 ~1.9 cN/dtex;伸長率18%~25%;矽酸鹽含量(SiO2+Al2O3)30%~33%。

(3)芳碸綸纖維(PSA)[9]。芳碸綸,即聚碸基酰胺纖維,是上海市紡織科學研究院和上海市合成纖維研究所共同研究和生產(chan) 的一種耐高溫纖維,由對苯二甲酰氯和4′4二氨基二苯碸及3′3二氨基二苯碸為(wei) 主要原料聚合後,溶解於(yu) 二甲基乙酰胺中,然後經濕紡工藝或幹紡工藝加工而成。它的成纖高聚物是由酰胺基和碸基相互連接對位苯基和間位苯基所構成的線型大分子,由於(yu) 大分子主鏈上存在強吸電子的碸基基團,通過苯環的雙鍵共扼,使其具有優(you) 異的耐熱特性。

芳碸綸的力學性能與(yu) 芳綸1313相近,而其耐熱性、熱穩定性、性等方麵優(you) 於(yu) 芳綸1313纖維。此外,它還具有潤滑性、耐摩性、抗衝(chong) 擊性、電絕緣性等。其LOI值高達33,耐化學性好,在熱空氣中(300℃,2 h)收縮率<2%、強度保持率(300℃,100 h)為(wei) 80%。

2.2 具有良好的防水透濕性能的防水層

防水層緊靠外層織物，起到防水、防止蒸汽和有害化學物質滲透的作用。我們(men) 知道，一般火場上大量使用水當滅火劑來撲救火災，如果消防服不防水，則會(hui) 有很多不利影響:①在冬季，消防員穿著濕透的消防服會(hui) 造成凍傷(shang) ;②濕透的消防服靠近火焰時產(chan) 生的熱蒸汽會(hui) 對消防員造成燙傷(shang) ;③吸水過多會(hui) 增加負重，影響靈活性和舒適性。所以防水層主要的設計目的是使消防人員保持幹爽，保護穿著者免受有毒煙霧和有害化學物質的傷(shang) 害。同時，消防員在救火時活動量大，出汗多，所以消防服在滿足防水的要求同時，還必須具有透濕汽性，以使汗液能及時排出。因此防水層織物既要防水又要透汽，即為(wei) 水分不能透過、但水蒸氣能透過的防水透濕織物。

最著名的微孔膜防水透濕塗層織物是美國GoRE公司生產(chan) 的GoRE一TEx⑧織物，由GO既專(zhuan) 利技術製成的白色GORE一TEX薄膜，此薄膜每平方厘米由90億(yi) 個(ge) 小孔組成，這些小孔比水分子小2萬(wan) 倍、比水蒸氣分子大700倍，同時呈不規則排列。因此GoRE一TEx⑧麵料既可使人體(ti) 自然排出汗氣，又可以阻擋外部的雨雪及寒風侵入人體(ti) ，因而被譽為(wei) “人體(ti) 的第二層皮膚。GoRE一TEx⑧織物於(yu) 1976年推向市場，它能夠減小濕氣在織物中積聚的量，提高舒適感，尤其是在惡劣氣候條件下避免服裝內(nei) 產(chan) 生明顯的水蒸氣凝聚;其次在一定條件下，為(wei) 人體(ti) 提供恰當的生理舒適感，最大限度地減少防水層對汗液的蒸發散熱的不利影響。

2.3 隔熱層[7]

據資料表明,火場的溫度在60~1 100℃之間,而輻射熱在1.5~200 kW/(m2•s),因此適應火場的防護服必須具有良好的熱防護性能,包括防直接灼燒的熱傳(chuan) 導性能和防輻射熱的滲透性能。隻靠單薄的外層是不夠的,如果采用增加外層材料厚度來達到要求,又會(hui) 使成本太高。新型消防服裝一般選用服用性能較好的永久性阻燃短纖維做成薄型氈類無紡布,這類材料作為(wei) 消防服的隔熱材料對消防服的熱防護作用特別突出。

專(zhuan) 利CN 101001547A[14]中公開的美國杜邦公司的一種用於(yu) 消防員的防護服,其隔熱層為(wei) 包含對芳族聚酰胺或間芳族聚酰胺的棉絮。隔熱層用於(yu) 防止熱量的傳(chuan) 入,以提高消防人員或高溫作業(ye) 人員的耐受時間。隔熱層往往位於(yu) 服裝的最內(nei) 層,因此其舒適性也是十分重要的。幾種性能優(you) 良的隔熱材料如下:100%防水阻燃羊毛、芳香族聚酰胺的針刺織物及芳香族聚酰胺的無紡絮墊。

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