消防服热防护性能的研究现状

为探究消防服的热防护性能,文章分析了阻燃耐高温纤维、阻燃整理的热防护材料、相变微胶囊涂层整理的热防护材料、纳米多孔气凝胶涂层整理的热防护材料的热防护机理及研究现状,概述了织物组织结构及织物物理参数对热防护性的影响,综述了热防护性能测试与评价体系,旨在为消防服的功能优化及研发提供参考。     

石墨烯气凝胶复合防火织物的热防护性能

为进一步提高热防护服的综合性能,使其满足高防护性兼具低热蓄积的需求,利用改进的Hummers法制备了一种密度小、导热率低、隔热效果好的石墨烯气凝胶材料,并研发复合防火织物系统,在低辐射热环境下探讨不同厚度的石墨烯气凝胶的隔热效果。结果表明:加入石墨烯气凝胶的复合防火织物具有较好的热防护性能,可将人体产生热损伤的时间延长约203%,将人体产生二度烧伤的防护时间延长约218%,防火织物的防护性能与石墨烯气凝胶的厚度呈非线性关系;石墨烯气凝胶复合防火织物的平均透湿率保持在10.4 g/(m²·24 h),与复合防火织物的透湿性没有显著差异,石墨烯气凝胶的加入不影响防火织物整体的透湿性。     

远红外保暖涤纶织物性能研究

分别选用纳米远红外材料ZrC和Al2O3,运用母粒法生产远红外涤纶丝,并对其织物舒适性和保暖性进行测试。其中,舒适性包括透气性、透湿性、导湿性、悬垂性、柔软性和抗静电性能。舒适性测试结果表明:远红外涤纶织物透湿性、导湿性、柔软性和抗静电性能得到一定的改善。保暖性测试结果表明:在红外灯照射下,远红外织物的温度和温升速率都有明显的提高;远红外织物接触冷感和导热系数较小,保暖率比普通涤纶织物高。     

相变调温织物的制备及其性能

将含有固-固相变材料的水性聚氨酯涂层液涂覆在涤棉织物上,制备具有相变调温功能的织物。考察了涂层厚度、羧甲基纤维素(CMC)用量及相变材料用量等对涂层织物透气透湿性能、冷暖感、导热性能及相变性能的影响,并对织物涂层整理工艺进行优化。结果表明,在涂层厚度为50μm,CMC用量为1.2%,焙烘温度为120℃的条件下,织物涂覆量为15 g/m2,透湿量为6 751.65 g/(m2.24 h)。当相变材料含量为50%时,织物的相变温度为39.71℃,相变焓达到51.745 J/g。     

消防服外层织物参数对组合面料热防护性能的影响

选择不同消防灭火服外层织物,将其与防水透气隔热层、舒适层组成的组合面料进行热防护值测试,分析消防灭火服外层织物基本参数与热防护性能之间的关系,研究消防灭火服外层织物结构、材料导热系数、热收缩率对其热防护性能的影响。结果表明：消防灭火服外层织物热防护性能与材料导热系数、遇热产生的气腔高度、表/里层经纬密度配置显著相关。在相同重量下,对热防护值要求较高的消防灭火服进行外层面料设计时,外层织物在组织结构上应采用双层结构,其表/里层经纬密度配比接近1.5∶1;在材料选用上,表层材料热收缩率应相对较大,里层材料热收缩率应较小且导热系数低。     

气凝胶材料在消防服中的应用研究进展

为了促进气凝胶材料在消防服领域的应用,提升消防服的综合服用性能,从而推动新型消防服的开发,评估了近年来气凝胶材料应用于消防服的优缺点。分析了气凝胶材料的热学性能,包括隔热性能和热稳定性;从作为涂层材料和直接嵌入多层织物系统2个方面,综述了其在消防服中的应用及研究现状,分析了气凝胶型消防服热防护性能和热湿舒适性能的优劣。最后归纳了气凝胶材料在应用过程中存在的问题,并展望了其未来的应用方向,指出热防护与热舒适的平衡、气凝胶力学性能和热稳定性的提升、气凝胶复合材料的开发与应用有望成为今后的研究趋势。     

调温微胶囊整理织物性能研究

将含有固-液相变材料的调温微胶囊结合水性聚氨酯黏合剂,通过浸轧的后整理方式处理到纯棉织物上,使织物具备一定的调温效果。探讨了调温整理液中调温微胶囊含量占比对织物增重、调温性能、透气性能以及透湿性能的影响。结果表明:经过调温整理后的织物焓值与整理液中调温微胶囊的含量有关,调温微胶囊含量越高,织物焓值越大;将升、降温阶段的实际焓值与理论焓值进行Pearson相关性分析,两者之间呈现较高程度的正相关关系。通过调温整理后织物的升温实验可知,整理液中调温微胶囊含量越高,织物升温速率越慢。在黏合剂浓度一定的条件下,调温微胶囊含量越高,织物增重越明显,织物透气性越差。与原织物比较,经过调温整理后的织物透湿性能下降,但是,比较经过不同调温微胶囊含量整理的织物,浸轧液中调温微胶囊含量越高,织物的透湿性能反而越好。     

相变材料对红外线遮蔽性能的研究

基于Stefan-Boltzmann定律,研究相变材料的红外遮蔽性能。以微胶囊作为相变材料的载体,有效提高了相变材料的稳定性。通过涂层技术将相变微胶囊整理到织物上,使其获得红外遮蔽性能。测试了微胶囊的粒径、热稳定性和涂层织物的红外遮蔽性能。结果表明,通过原位聚合法制备的微胶囊为光滑球形,粒径分布均匀为2.9μm,具有良好的储能效果,潜热为98.0 J/g。以聚丙烯酸酯为黏合剂,相变微胶囊作为填料,通过涂层技术整理到涤棉织物上。在相同热源下整理后的织物较原织物延长了与热源同温的时间,因此相变微胶囊整理后的织物对红外线有较好的遮蔽效果。     

溶胶-凝胶法改性原位法制备的相变微胶囊

为了提高原位法制备的相变微胶囊在调温过程中的热稳定性,利用溶胶-凝胶法改性原位法制备了相变微胶囊,采用正硅酸乙酯改性原位微胶囊,并将改性后的微胶囊与改性前微胶囊的物理指标进行对比。最后将其用于织物上制备调温织物,测试其调温效果。试验结果表明:改性后微胶囊较改性前粒径变大,表面光滑度提高,熔融温度和熔融相变热减小;其所制得的调温织物调温性能和保暖性有较大提高。认为:经溶胶-凝胶改性所得的微胶囊较改性前具有更为稳定的调温效果。     

气凝胶保暖服装面料湿舒适性的研究

气凝胶是一种纳米多孔固体材料,在其纳米量级的孔隙中充满了气态分散介质,具有孔隙率高、导热系数低等特点,是理想的服装保暖材料.为探究气凝胶保暖服装面料的湿舒适性,本文对其组成部分,即气凝胶层片以及絮片的回潮率、透湿率进行了测试分析.试验结果表明,通过在气凝胶层片上扎孔增加其孔隙率或选择合适的纤维絮片材料与之复合,可提升气...     

换装前军用保暖内衣织物的热湿舒适性分析

测试了换装前军用保暖内衣织物热湿舒适性能的克罗值、导热系数、保暖率、回潮率、透湿量、透湿率和透气率7项指标，对照保暖内衣絮片类行业标准要求，分析差距的形成原因，并从新型纺织材料和织物组织结构两方面，展望新一代军用保暖内衣织物的开发方向。     

TiO2/SiO2气凝胶隔热涂层帐篷材料的制备

试验选取TiO2和SiO2气凝胶,制备SiO2气凝胶涂层剂、TiO2涂层剂以及TiO2/SiO2气凝胶涂层剂,并将其涂覆在帐篷表面,制得隔热帐篷材料。通过测量涂层织物的内外温差、拉伸断裂强力和导热系数,讨论功能粒子质量分数对隔热效果的影响。结果表明,未涂层织物内外温差为19.8℃;当SiO2气凝胶质量分数为5%时,织物内外温差为7.9℃;当TiO2质量分数为12%时,织物内外温差为2.6℃;当两者复配以后,5%SiO2气凝胶+12%TiO2时,帐篷隔热性能最好,和未涂层织物相比,内外温差降低17.2℃,拉伸断裂强力为2 173.3 N,导热系数为0.056 W/(m·K)。     

相变材料在调温纤维上的应用

利用溶胶-凝胶复合相变材料(A/SiO2),并用DSC对其热性能进行了测试。考察了水/酯摩尔比、反应温度、搅拌速度、pH值、陈化温度、酯/相变材料摩尔比等因素对胶凝时间及纤维调温性能的影响,筛选出最佳工艺。采用涂层法将复合相变材料整理到织物上。结果表明:复合后相变材料具有较高相变焓;复合相变材料的相变焓、相变温度均较纯相变材料稍有降低;织物经相变材料涂层整理后具有良好调温性能。     

等离子体表面改性对相变纳米纤维复合织物性能的影响

为改善相变纳米纤维复合织物的保温及服用性能,使用静电纺丝法制备了相变醋酸纳米纤维膜,并与羊毛和粘胶两种传统织物复合,制成相变调温三明治结构复合纺织品。在该复合织物的制备过程中,利用常压等离子体技术分别对复合织物各层材料进行了表面改性处理以提高其服用性能。通过测试各材料经等离子体处理前后的静态接触角及形貌,获得了最佳等离子体处理参数;比较了等离子体处理前后复合织物在保温性、透气和透湿性能上的差异。实验结果表明:等离子体的物理撞击作用能够提高复合织物的保温性能,并且增强了透气、透湿性能。说明了此种方法的必要性及其可行性。     

醋酸纤维素纳米纤维支撑相变材料的复合织物制备与性能分析

为开发一种新型的静电纺控温智能纺织品,使用三明治结构制备相变材料纳米纤维复合织物。通过静电纺丝的方法制备了以癸酸(CA)、棕榈酸(PA)和硬脂酸(SA)三元低共熔物作为相变材料,以醋酸纤维素作为支撑材料的相变材料纳米纤维。通过差示扫描量热仪(DSC)测试了复合纳米纤维的热学性能;利用扫描电子显微镜(SEM)观察相变纳米纤维的形貌;通过升降温测试复合织物的保温效果,并分析织物的透气透湿性能。实验结果表明:相变纳米纤维的熔融相变温度为30.6℃,结晶相变温度为18.8℃;在纳米纤维中,醋酸纤维素能够较好地支撑三元低共熔混合相变材料;粘胶-纳米纤维膜-羊毛复合纳米织物与普通织物相比,在保持良好透气透湿性的前提下,保温性能提高了18.9%。     

机织物/隔热涂层三明治结构复合材料的制备及红外隐身性能

为制备一种红外隐身复合材料,以低发射率机织物作为上下表层,隔热涂层作为中间层,采用热压工艺得到了一种三明治结构复合材料。其中低发射率机织物选取FDY涤纶长丝为经纱,镀银尼龙长丝为纬纱;隔热涂层选取表面改性的SiO₂气凝胶为功能填料,E51环氧树脂为成膜剂。对镀银纤维和SiO₂气凝胶颗粒的形貌结构、机织物的红外发射率、隔热涂层膜的导热系数、复合材料的红外隐身性能等进行了测试与分析,确定了最佳工艺条件。结果表明:当SiO₂气凝胶粒径为15μm、在涂层中的质量分数为12%时,涂层膜的隔热性能最好,导热系数低至0.05835 W/(m·K),同时对应复合材料的红外隐身效果最好,使用复合材料伪装热源目标并用热红外成像仪进行测试,可以得出材料表面与周围环境的图像灰度差和红外辐射温度差最小。     

水分对消防服用织物导热系数及热防护性能的影响

为了研究含水率对消防服用织物导热系数及热防护性能的影响,采用瞬态平面热源法对不同含水量的阻燃外层织物进行导热系数的测试,并将常用消防服各层面料进行配伍组合,润湿舒适层织物模拟消防员汗湿情况,润湿阻燃外层织物模拟消防用水润湿情况,在总热流量达到83kW/m~2的情况下,采用热防护性能测试仪测试铜片热流计累计吸收的热量达到人体二级烧伤时需要的时间,以此判定面料组合的热防护性能。结果表明:a)消防服用织物的导热系数随着其含水率的增大而非线性地增大;b)面料组合的低程度润湿(含水率在32%以下)对面料组合的热防护性能有消极影响。面料组合的含水率为26%时,其热防护性能降到最低。     

蓄温隔热毛纺织品的研制与热性能测试

相变材料是一种能根据外界温度变化,通过吸热、放热的方式自发地改变状态的材料,也是制作调温材料的重要原料。为了研制具有蓄温隔热性能的纺织品,采用微胶囊技术将相变石蜡包覆于密胺树脂中制成相变微胶囊,并利用浸渍的方式将相变微胶囊整理到织物上来制备调温织物。文章探讨了整理剂质量分数对织物调温效果的影响;采用DSC测试分析后整理织物的热效应。研究表明,整理剂质量分数为11.57%的织物较原织物其相变焓较高且能达到较理想的相变温度,调温效果也优良。     

经编间隔织物的舒适性能

通过对经编间隔织物和海绵材料透气性能和热湿传递性能的测试研究间隔织物的舒适性能,详细介绍性能测试过程中的试样选择、测试仪器、测试方法、测试条件等。对比试验结果表明,间隔织物的透气性能优于同等厚度的海绵,而其热阻和湿阻均小于海绵,因此间隔织物是一种透气、透湿、导热较好的材料,是制作休闲服装、内衣面料、坐椅床垫的理想材料。     

冷冻干燥法制备淀粉气凝胶及其疏水改性研究

利用溶胶-凝胶-冷冻干燥技术制备了淀粉气凝胶材料，测试并分析了淀粉种类及直链/支链比例对气凝胶材料形貌、密度、收缩率、孔隙结构以及隔热性能的影响。优选出木薯淀粉为最适宜制备隔热气凝胶材料的原料，其所制备的气凝胶具备大孔、介孔及部分片层结构，密度低至0.094 g/cm³,孔隙率高达88.63%,导热系数低至0.043 W/(m·K),具有优良的保温隔热性能。通过一步法制备柠檬酸交联改性木薯淀粉气凝胶，以甲基三甲氧基和十六烷基三甲氧基硅烷包覆疏水纳米SiO₂制备疏水溶液，然后制备加入交联剂和自制硅烷疏水溶液的改性木薯淀粉气凝胶。扫描电镜测试结果表明，制备的改性气凝胶材料具有更加坚实的网络结构和致密的孔隙。导热系数测试结果表明，改性木薯淀粉气凝胶导热系数低至0.048 W/(m·K)。接触角测试结果表明，水滴滴入立即测量接触角达139.5°,5 min后测量接触角仍有129.5°,且表面和内部均有疏水效果。改性气凝胶具有优良的保温隔热以及疏水性能，其在食品保温材料领域具有广阔的应用前景。