采用二氧化硅气凝胶的防火隔热组合面料研究

根据消防员在火灾现场可能面临的超高温环境,研究了防火隔热性能优良并且材质轻便的组合面料.试验结果表明,采用二氧化硅气凝胶的防火隔热组合面料的综合热防护性能高于GA 10-2002《消防员灭火防护服》标准,组合面料在450℃的高温火焰下灼烧50 s,冷面温度不超过40℃,可以隔开400℃以上的高温.     

低辐射环境下形状记忆合金对防火面料隔热性能的影响

为提高消防服的热防护性能,将若干形状记忆合金弹簧设置在防护服的防水透气层与隔热层之间,研制出具有动态调节结构功能的智能防火面料组合。采用热防护性能测试仪模拟低辐射热环境,测量处于辐射暴露环境下的各面料层间的温度,从而基于层间温度的变化情况来评价不同排列方式下的形状记忆合金弹簧对防火面料的动态隔热作用。结果表明：形状记忆合金弹簧在辐射环境下弹起后产生的空气层具有良好的动态隔热作用,进而提高面料的热防护性能;采用不同的弹簧排列方式也可影响其隔热性能,其中1个弹簧正中排列及3个弹簧对角线放置的试样隔热效果最明显;在不同的排列方式下,弹簧产生的空气层形状和厚度具有明显差异,从而影响防火面料组合的隔热作用。     

反热辐射层对消防服织物组合热防护和舒适性能的优化

为优化消防服织物的服用性能,在常规四层织物组合的基础上增加铝层反热辐射层,通过打孔改善铝层的透气性。测试五层组合的热防护性能(TPP值)和舒适性能(总热损失),利用密切值法探究反热辐射层对消防面料热防护和舒适性能的影响。结果表明:在不同位置增加反热辐射层后,组合织物的TPP值均有提高,且当反热辐射层位于外层与防水透气层之间时,热防护性能最好。随着反热辐射层孔洞率的增大,织物组合的TPP值变化不明显。当孔洞率由0个/cm~2增大到26个/cm~2时,织物组合的总热损失依次增大。当反热辐射层孔洞率为26个/cm~2时,织物的综合性能最好,优于四层织物组合。     

消防员灭火防护服用复合面料的开发

在开发新型阻燃隔热、防水透气复合材料的基础上,研制开发了第三代消防员灭火防护服用复合面料,经国家消防装备质量监督检验中心检测,各项指标符合GA10-2002《消防员灭火防护服》标准,部分指标超过国际先进水平。     

高科技阻燃面料：吉沃尔阻燃粘胶纤维

消防题材的影视作品向来备受观众喜爱,然而观众在被刺激的救灾场面吸引的同时,却很少有人将焦点放在消防人员所穿的防护服上。殊不知,很多时刻正是凭借着消防服出色的阻燃隔热性能,消防员才能顺利地完成任务。阻燃消防服可谓是救火消防的幕后功臣。不久前,吉林化纤集团有限公司研发的一款新型高性能吉沃尔阻燃粘胶纤维,这项技术将我国阻燃面料的性能提高到了新的档次。     

采用形状记忆合金的瞬时隔热组合面料的研究

设计了由玄武岩织物外层、形状记忆合金弹簧形成的空气隔热层和芳砜纶面料内层构成的瞬时隔热组合面料,测试、比较并分析其TPP值和防火隔热性能,结果表明,该瞬时隔热组合面料的综合热防护性能远高于GA 10—2002《消防员灭火防护服》标准;用450℃的高温火焰喷射在组合面料上,20 s内冷面温度不超过50℃,可以隔开400℃以上的高温,空气层隔热效果明显。     

新型消防服外层镀铝阻燃隔热面料的研发及性能测试

配制铝胶涂于芳纶1313面料上制备新型消防员隔热服外层面料,对比芳纶1313面料铝胶涂层前后的燃烧性能及热防护性能。结果表明:铝胶涂层后的芳纶1313面料损毁长度较涂层前减小45.71%,热防护系数提高131.1%。铝胶涂层后的芳纶1313面料能够作为隔热防护服的外层面料,具备优良的阻燃、隔热及高温热防护性能。     

形状记忆合金尺寸对消防服面料防护性能的影响

为提升嵌入形状记忆合金消防服面料组合的防护性能,构筑了3种形变高度和3种排列方式的面料组合以分析形状记忆合金尺寸对其性能的影响。在高温热接触和低辐射热灾害环境下分别测试不同面料组合的防护性能。研究结果表明：形状记忆合金有效地提高了消防服面料的防护性能,合金弹簧的形变高度影响组合面料层间空气层厚度,从而改变其防护性能;在不同的排列方式下弹簧形变高度也不同,可能与弹簧形变产生的空气层形状及分布有关;在不同的热源条件下,不同排列方式的面料组合的防护性能呈现出不同的规律,即在 2 种热源条件下,1 个合金弹簧中心排列与 3 个合金弹簧对角排列方式下全高型试样的隔热性能均明显优于减半型,而 2 个合金弹簧对角排列方式下 2 种弹簧试样隔热性能的差异较大。     

新型消防员灭火防护服的研制

新型消防员灭火防护服由阻燃层、防水透气层、隔热层和舒适层组成。介绍了新型消防员灭火防护服复合面料的构成和性能指标要求,同时提出了新型消防员灭火防护服的工艺设计思路,最后探讨了款式设计和制作工艺。试验结果表明,对新型消防员灭火防护服进行复合面料优化组合可以实现阻燃隔热、防水透气、穿着舒适等多种功能。     

消防服热湿传递现象对舒适性的影响

探讨消防服热湿传递现象及对人体舒适性的影响。总结分析了消防服的热防护特性,防止热传导需要选择厚而密的材料;减少热辐射需要增强反射或降低辐射系数。选用不同类型材料、不同辐射热流强度和相对湿度,采用TPP/RPP法对消防服防护性能进行了分析;指出,消防员返回到安全区时需要采用加速冷却。认为:应采用智能纺织品,提高消防服的热舒适性,从而提高人体体温调节能力,避免烧伤。     

Effect of compressibility on heat transport phenomena in aerogel-treated nonwoven fabrics

The heat transport properties observed in nanostructured materials such as aerogel-treated nonwoven fabrics are promoting revolutionary breakthroughs as thermal insulators. This article is focused on the thermal transport characteristics of nonwoven fabrics treated with aerogel for potential uses in thermal protective applications. Highly efficient aerogel thermal blankets are now considered a viable option in applications such as clothing, building, and pipelines. A variety of fiber and fabric structures or finishing parameters influence the functional properties of nonwoven materials. In order to assess the thermal properties of aerogel-treated nonwoven fabrics, the KES Thermolabo II and NT-H1 (plate/fabric/plate method for thermal conductivity, q_max cool/warm feeling, and thermal insulation) was used. Fabrics of higher thicknesses show lower heat conductance and therefore higher thermal insulation properties. It has been found that thermal insulation is also related to the weight and compressional properties of the fabric. To make an insulating material effective, it should have low compression set and high resiliency to make the still air to be entrapped into the fibrous material.     

防火服用蜂窝夹芯结构织物的热防护性能测评

针对当前防火服普遍存在的笨重、闷热等问题,提出采用隔热耐高温、吸湿透气的蜂窝夹芯结构来改善其功能防护与热湿舒适性能。通过对蜂窝结构内在传热机制的分析,设计和制备了7种不同的蜂窝结构,选取当前典型的各层面料作为实验试样,综合考虑织物面密度、蜂窝夹芯结构种类设计了21种实验方案,并利用热防护性能测试仪对其进行热防护性能测评;进一步考察蜂窝结构的边长、壁厚、芯厚对防火服用织物热防护性能的影响规律。结果表明:蜂窝夹芯结构质轻且能满足热防护性能的要求,蜂窝结构的边长越小,壁厚越大,芯厚越大,织物的热防护性能值(TPP)越大,热防护性能越好。     

玄武岩织物墙体材料的应用前景

介绍墙体的作用及目前使用的一些墙体材料的状况。玄武岩丝具有高强、耐高温、耐腐蚀、吸湿性小、导热系数小、吸声系数高的特性。高性能的玄武岩织物能与水泥、石膏胶凝结合成复合板材。玄武岩织物的优良特性赋予玄武岩复合板材质轻、高强、防火、隔声、保暖的特性,玄武岩复合板材在墙体材料领域具有较好的应用前景。     

防火服用蜂窝隔热层的热蓄积性能测评

为改善火场环境中防火服热蓄积的影响,将蜂窝隔热层应用于防火服中并对其热蓄积性能进行测评。选取当前典型的防火服面料,对蜂窝夹芯的边长、壁厚、芯厚进行设计并制备了21种实验试样,采用热蓄积测试仪器模拟火场环境并记录蜂窝隔热层防火服试样的热暴露时间。探究6种蜂窝孔型的边长、壁厚、芯厚的变化对实验试样热暴露时间的影响。结果表明:采用蜂窝孔型的隔热层其质量最大可减轻64%,热暴露时间最高增加了10 s;随着蜂窝孔型壁厚的增加,热暴露时间也会增加,蜂窝孔型的芯厚与热暴露时间呈正相关,孔型边长与热暴露时间呈负相关。     

Thermal resistance of fabrics vs. thermal insulation of clothing made of the fabrics

The protection of a human body against the negative environmental factors, especially the cold, is one of the crucial functions of clothing. Clothing creates a thermal barrier between the human body and the surroundings. The protective efficiency of clothing goods depends mostly on thermal insulation properties of textile materials applied in clothing. The clothing design, fitting to a user’s body, and a number of layers also play an important role in the phenomenon of the heat exchange between the human organism and its surroundings. The thermal insulation properties of textile materials can be measured by means of different testing devices, such as the “skin model,” the Alambeta, the Permetest, and the Thermo Labo. A measurement of clothing goods from the point of view of their thermal insulation is performed using a thermal manikin. The article presents an investigation of thermal insulation properties of vests by means of thermal manikin. The investigated vests have been made of different textile materials: woven and knitted. The thermal insulation properties of fabrics applied in vests have been measured by means of the Alambeta. The article presents and discusses the relationships between the thermal insulation of vests according to the thermal manikin and the thermal resistance of fabrics applied in the vests.     

A study of the thermal protective performance of the outer fabric material for fire proximity suits

The thermal performances such as thermal conductivity, radiant heat reflection, X-ray diffraction spectra, thermogravimetric data, and thermal protection performance (TPP) of three types of outer fabric materials for fire protection suits were compared. Three types of fire proximity suits’ outermost fabrics are high silica glass fiber fabrics (A1), high silica glass fiber fabrics (B1), and continuous basalt fiber fabrics (XW). The explanation and analysis of the reasons for the difference in thermal protective performance among the three types of materials were carried out, one by one, from the perspective of the microscopic molecular architecture of the yarn and macroscopic fabric structure. The sizes of the influence for related indicators of all types of thermal performances on the TPP value of the fabric were calculated. According to the analysis and calculation results, it can be concluded that the thermal conductivity of the fabric is the decisive factor influencing the size of the TPP value for the fabric. Therefore, reducing the thermal conductivity of the fabrics and improving the thermal insulation efficiency of the fabric is the best way to improve their thermal protective performance.     

高温在线腐蚀监测机构温度场分析

采用ANSYS软件对高温在线腐蚀监测机构进行温度场分析,分析了沿探针杆中心轴线和沿保温层径向的温度分布情况。分析采用比现场更苛刻的数据作为模拟数据。用传热学中精度较高的经验公式来计算管道内外侧的对流传热系数。模拟分析的结果对密封填料、探针、保温层、闸阀、法兰等的设计及选用具有指导作用。分析显示保温层壁温和理论计算结果误差在0.02%以内,所设计和选用的零部件能用于高温管道中。     

热辐射下织物内水分干燥实验及其动力学研究

为研究低热流辐射环境下织物内的水分传递特征,借助红外成像仪及干燥理论方法分析了织物内部水分蒸发过程以及水分蒸发对织物隔热性能的影响。结果表明干燥过程可分为3个阶段：在加热阶段,织物干燥速率和温度快速提高,水分含量缓慢降低;在中间阶段,织物干燥速率保持稳定,温度缓慢升高,水分含量快速下降;在最后阶段,织物干燥速率降低,水分含量缓慢减少。含水率较高的织物其隔热性能较好,但含水率低于20% 时,其隔热性能快速下降,致使织物表面温度快速上升。通过拟合水分干燥速率等数据,采用Page、Niwton 及Henderson 3种经典干燥动力学模型,分析了织物水分扩散机制。结果显示,Page 模型比较适合于描述低辐射热下织物内水分的动态干燥过程。