阻燃防火服及其開發策略
防火服防火布是消防隊員所穿的服裝,必須具有良好的阻燃和熱防護性能,才能夠大大降低救火中人體(ti) 燒傷(shang) 的程度,增加在火災中救人救物的機會(hui) ,因而阻燃、隔熱性能是阻燃防護服的必備性能。另外在撲火現場,溫度高,熱量大,消防隊員活動量大,排汗多,如人體(ti) 的熱量不能及時散失,很容易造成熱蓄積,降低消防隊員的應變能力,因此防火服的舒適性也是至關(guan) 重要的。
因此,研製、開發既有良好阻燃、隔熱性能又有優(you) 異舒適性的防火服是一項既有社會(hui) 效益又有經濟效益的課題,有著廣闊的發展前景。
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2.1 阻燃麵料的加工阻燃麵料的加工有兩(liang) 種方式:
(1)在纖維中加入化學添加劑或對織物進行阻燃處理,即以吸附沉積、化學鍵合、非極性範德華力結合或粘結作用,使阻燃劑固著在織物或紗線上,以獲得抗菌除臭布阻燃效果。
(2)提高成纖高聚物的熱穩定性:提高裂解溫度抑製可燃氣體(ti) 的產(chan) 生,增加炭化程度,使纖維不易著火燃燒,比如在大分子鏈中引入芳環或芳雜環、線形大分子之間反應變成三維交聯結構等。第一種方法的發展取決(jue) 於(yu) 阻燃劑的發展和工藝流程的改進;第二種方法則是和一些高性能纖維的發展聯係在一起的。下麵對阻燃劑和一些新型阻燃纖維加以介紹。
2.1.1 阻燃劑 阻燃劑是一種能降低高分子材料燃燒性能的物質,主要是用來降低材料在火焰中的可燃性,減慢火焰蔓延的速度,火焰移去後使材料能很快自熄,不再陰燃。阻燃劑的種類很多,最常用的阻燃劑是以元素周期表中第ó族的硼和鋁、第?族的氮、磷、銻、鉍;第?族中的硫;第×族中的氯和溴等一些阻燃元素為(wei) 基礎的某些化合物。
此外鎂、鋇、鋅、錫、鈦、鐵、鋯和鉬的一些化合物也有應用,而大多數的有機阻燃劑是以磷和溴為(wei) 中心的阻燃元素。按阻燃劑在聚合物中的存在形態,可分為(wei) 添加
型和反應型兩(liang) 大類。添加型阻燃劑在使用時是將阻燃劑分散到聚合物中或塗布在聚合物的表麵,它們(men) 與(yu) 聚合物不發生化學反應,屬於(yu) 物理分散性的混合。而反應性阻燃劑則往往作為(wei) 一種組分參與(yu) 聚合反應,或者能與(yu) 聚合物發生反應,它們(men) 之間存在著化學鍵合,阻燃劑能夠長期穩定地存在於(yu) 材料內(nei) 部而不會(hui) 滲出流失。
兩(liang) 種阻燃劑各有優(you) 缺點,添加型阻燃劑經反複洗滌或不適當洗滌後,阻燃效果會(hui) 有所降低,但其使用方便,適用麵廣,見效快;反應型添加劑的研製、開發需要大量的資金、人力、物力,而其結果往往隻涉及一個(ge) 品種的阻燃問題,應用範圍小,所以在使用上不如添加型多。阻燃劑的選擇因纖維和紡織品的品種和製造加工工藝特點而不同,要求低毒、高效、發煙性小,並且基本上不降低纖維和紡織品的主要服用性能(如強力、手感、染色性等),另外利用阻燃劑的協同效應,選用多種阻燃劑複配,可以提高阻燃效果,減少阻燃劑的用量,降低成本,避免纖維物理機械性能的惡化,具有很大的現實意義(yi) 。
2.1.2 新型阻燃纖維 阻燃纖維一般可分為(wei) 先天型和添加型。先天型阻燃纖維是指纖維本身由於(yu) 分子結構的原因,而具備阻燃性能,其特點是:阻燃性耐久、熱穩定性高,具有良好的抗化學藥品的性能,回潮率高,穿著舒適等,這類產(chan) 品價(jia) 格往往較高,下麵就幾種應用較多的防皺免燙麵料纖維加以介紹。
間位芳香族聚酰胺纖維(Nomex),我國稱之為(wei) 芳綸1313,是美國杜邦公司在60年代發明並投入使用的,是一種良好的耐高溫阻燃纖維,200e下能保持原強度的80%左右,260e下持續使用100 h仍能保持原強度的65%~70%,並在人體(ti) 和衣服之間形成阻隔,降低傳(chuan) 熱效果,提供保護作用,能耐大多數酸的作用,對堿的穩定性也很好,由於(yu) 其突出的性能和廣闊的市場前景,各國紛紛進行研究開發,日本帝人公司在80年代開始生產(chan) 相同的產(chan) 品,並命名為(wei) Te-ijincomex纖維,目前年產(chan) 量3000 t;法國羅那公司於(yu) 90年代初投產(chan) 了Kermel纖維,年產(chan) 量約600 t;德國巴斯夫公司於(yu) 90年代末在美國投產(chan) Basosil纖維,產(chan) 量約為(wei) 450 t。
聚苯並咪唑纖維(簡稱PBI),是由美國空氣力學材料實驗室(AFNL)與(yu) Celease公司合作開發的另一高性能阻燃纖維,該纖維是由間苯二甲酸二苯脂(DPIP)和四氨基聯苯,經固相聚合得PBI聚合體(ti) ,然後再紡絲(si) 成形。PBI纖維在空氣中不燃燒,其限氧指數高達40,遠遠超過Nomex(LOI值20~30),在600e火焰中較長時間暴露,纖維僅(jin) 收縮10%。其織物仍能保持完整、柔軟,該纖維熱穩定性好,550e高溫下不熔化、不冒煙、不釋放有毒氣體(ti) ,耐化學藥品性好,回潮率達15%,服用性好,穿著舒適。
另外,還有酚醛纖維,聚苯撐硫咪纖維,預氧化聚丙烯腈纖維。第二類是具有阻燃特性的常規合成纖維,如阻燃聚酯、 腈綸等,這類纖維紡織加工容易,價(jia) 格低廉,在隻要求阻燃性能的產(chan) 業(ye) 用織物中應用,並可作為(wei) 高價(jia) 格阻燃、耐熱纖維的配伍纖維。目前,高性能阻燃、耐熱纖維的開發和研製在發達國家中十分活躍,美國、日本、歐洲等國家的許多特殊軍(jun) 種中,已將Nomex等高性能阻燃耐高溫軍(jun) 用服裝作為(wei) 現役軍(jun) 服。
我國阻燃工作服、耐熱纖維的生產(chan) 情況,就種類而言,兩(liang) 大類都已具中試規模,但產(chan) 品的質量指標不穩定,性能與(yu) 國外相比,還有較大差距,產(chan) 品的開發應用麵不廣,尚未形成大批量生產(chan) 。
