消防服用织物湿态热防护性能的测试与分析

研究消防服用织物湿态下的热防护性能.选用消防服常用的5种外层织物、1种防水透气层、1种隔热层和4种舒适层织物组合成不同试样.利用热防护性能仪测试外层、舒适层和多层织物试样不同湿态条件下的热能值(kTPP值),并根据水分的不同渗透方向,分析和比较多层织物的热防护性能.结果 表明:含水率的增加能提高各试样的kTPP值,有益...     

阻燃服织物多层组合综合性能研究

通过多因素分析法对影响多层织物组合系统热防护性能的因素进行了实验测试分析,并进行了相关性分析。实验表明:多层织物组合系统整体的热防护性能与多层织物组合的厚度、面密度及透气率等存在着明显的相关性,而与其质量损失率之间相关性不明显。利用极差分析针对各层组分织物对多层织物组合系统整体的热防护性能、隔热性能、透湿及透气性能影响的主次顺序进行了分析。结果表明:隔热层织物对多层织物组合系统的整体热防护性能、隔热性能及透气性能都起着较大的影响,而外层与防水透气层织物的影响相对较小;防水透气层织物对多层织物组合系统的整体透湿性能起着关键的作用,而隔热层与外层织物的影响较小。     

消防服用国产新型织物的热防护性能研究

本文以国产新型阻燃纤维NewStar 和芳砜纶Tanlon 为主要研究对象,综合比较了它们在热防护性能方面的性能表现,同时基于防护服面料的基本要求性能和对织物组合整体热防护性能TPP的测试,研究了外层润湿状态、多层织物系统隔热值等因素对消防服多层织物系统热防护性能的影响,为消防服用国产新型织物的研发和应用提供了基础数据和依据.     

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。     

原料及结构参数对防电弧织物性能的影响

为优化防电弧织物设计,分析了3种防电弧织物的结构参数,并测试其拉伸、透气、透湿、阻燃、热稳定、热防护及电弧防护性能,探讨了结构参数对其舒适性和防护性能的影响。结果表明：原料种类对防护性能影响最显著,芳纶/阻燃腈氯纶防电弧混纺织物存在阴燃现象,芳纶质量分数越高,织物的阻燃性和热稳定性越好;对于单层 防电弧织物,随紧度增加13%,织物的热防护性能（TPP值）增加6%,电弧热防护性能值（ATPV 值）增加42%,但织物舒适性能下降,其中透气性下降63%,透湿性下降22%;双层结构可有效地提高防电弧织物的TPP和ATPV值,尤其是ATPV 值增加最为显著,ATPV 值超过单层织物的3倍,双层结构织物的舒适性指标下降很少,其中透气性能下降4%,透湿性能下降7%。     

消防服用织物的阻燃性能及其TPP值

研究了消防服用多层织物系统的阻燃性能及其TPP值。将耐高温阻燃的Nomex、Kermel和芳砜纶织物与PTFE、TPU和三维阻燃间隔织物组合,模拟消防服的层次构成,通过垂直燃烧试验测试分析外层织物的阻燃性能,通过TPP试验测试分析多层织物系统的综合热防护性能。研究得出:热防护性最好的织物组合是芳砜纶、三维阻燃间隔织物和阻燃棉布,其综合热防护性能TPP值为51.9;最适宜用于消防服的织物组合是NomexⅢA、三维阻燃间隔织物和阻燃棉布,其综合热防护性能TPP值达到50.7;将三维阻燃间隔织物用于消防服结构组成,可取得较好的整体热防护效果且可减轻消防员热负荷。     

热防护服织物性能与综合防护能力的关系

以13种可用于热防护服外层的阻燃织物为试样,通过热辐射和热对流综合热防护性能实验测试织物的TPP值,并计算燃烧前后的质量损失。用SPSS软件研究分析单层织物燃烧前后质量损失、厚度、面密度对其综合热防护性能的影响。研究认为,织物燃烧前后质量损失对其热防护性影响不大,织物厚度、面密度与TPP值之间均有线性正相关关系,但面密度对热防护性的影响没有厚度对热防护性的影响显著。并在TPP值与厚度之间建立了一元线性回归方程。     

热防护服用织物蜂窝夹芯结构的辐射热性能测评

为改善当前热防护服普遍存在的笨重、闷热问题,针对隔热层进行蜂窝结构设计,并对整体热防护服用织物进行辐射热性能的测评。选取当前典型的热防护服用面料,综合考虑外层材料、蜂窝芯厚、边长、壁厚等影响因素,采用正交试验方法设计了32种试验方案,通过激光切割技术进行试样制备,并利用辐射热防护性能测试仪进行测评。实验结果表明:蜂窝夹芯结构可以明显减轻隔热层的质量;外层织物为PBI^?matrix的试样比Nomex^?IIIA试样具有更好的辐射热防护性能。同时,根据极差分析得出:影响蜂窝夹芯结构的辐射热性能的因素主要是蜂窝芯厚,其次是壁厚,影响最小的是边长;且芯厚越大,边长越小,壁厚越大,蜂窝夹芯层的辐射热防护性能越好。     

火灾环境下防水透气层对消防服热湿防护性能的影响

为评价防水透气层织物对消防服热湿防护性能的影响,采用新研发的热防护性能测评装置,在干态与湿态2种热暴露条件下,测量不同防水透气层织物系统的热防护性能,分析防水透气层织物的基本参数与其热防护性能之间的关系。结果表明:在干态热暴露条件下,防水透气层织物厚度与面密度的增加能显著提高织物系统的热防护性能;在湿态热暴露条件下,含有防水透气层的织物系统能明显提高织物的热湿防护性能,其主要的影响因素是织物的回潮率与透气性。另外,在湿态条件下的总传递热量主要通过高温蒸汽的相变来传递热量,防护的重点在于蒸汽的渗透与吸收。     

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。     

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。     

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。     

消防服多层织物的热湿舒适性

为研究消防员防护服面料的舒适性并考察织物组合舒适性的影响因素,选取我国消防服常用的11种织物,模拟消防服层次构成,即包括外层、防水透气层和隔热舒适层,进行多层织物热阻、湿阻和总热损失的测试与分析。结果表明:选取的几种织物组合,其基本性能均符合GA 10—2014《消防员灭火防护服》标准,但热湿舒适性与美国标准仍存在一定差距;织物的热阻、湿阻和总热损失均与其面密度有一定相关性,其中织物热阻、湿阻与面密度之间存在正相关关系,总热损失与面密度之间存在负相关关系;织物组合间空气层的厚度对织物组合的热阻值影响较大;织物组合总热损失与克罗值、透湿率之间的回归模型可直接用于评价消防服多层织物的热湿舒适性。     

单层织物湿态热防护性能测试与分析

为研究消防服用织物的湿态热防护性能,以4种适宜用作消防服装多层结构的面料为试样, 通过热辐射和热对流综合热防护性能实验（TPP实验）,测试织物在5种湿状态下热辐射和热对流综合热防护值TPP值和二级烧伤时间,比较不同层面料吸湿后热防护性能的变化。用SPSS软件研究分析了单层织物吸湿后含水率对二级烧伤时间和TPP值的影响。结果显示, 在高强度热流量短时间作用情况下,水分有助于提高单层织物的热防护性能。二级烧伤时间和TPP值均随面料含水率的增大而增大,含水率与二级烧伤时间和TPP值之间存在显著的线性正相关关系。并在TPP值、二级烧伤时间与含水率之间建立了一元线性回归方程。     

新型热防护服用阻燃层面料的设计与性能

为开发新型热防护服,采用相同规格的Nomex~?ⅢA纱线,以平纹、2/2方平、2/2斜纹、3/1斜纹4种组织为基础,改变织物组织结构,设计织造了6种接结双层阻燃面料,研究织物组织对其弯曲性能、力学性能、透气、透湿性能及热防护性能的影响。结果表明：在织物经纬密相同时,织物结构越紧密,其弯曲性能、力学性能和热防护性能增加,透气、透湿性能下降;在6种织物中,表组织为平纹、里组织为2/2方平组织的1#织物的弯曲性能、力学性能和热防护性能最好,透气、透湿性能相对较差,比市售通用的阻燃层所在织物系统的热防护性能提高了67.53%。     

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。     

聚酰亚胺/羊毛双层交织织物的热防护性能研究

以聚酰亚胺为表层织物,羊毛为里层织物,并用导电纤维芳纶作为接结纱接结,纺制得到具有良好热防护性能的聚酰亚胺/羊毛双层交织织物。经测试,该织物的LOI值为29%,TPP值为15.9 kW·s/m2,具有良好的阻燃性能与热防护性能;织物厚度较大,能够截留大量空气;面密度为310 g/m2,透气量为437.4 mm/s,能够阻隔热量的传递。     

消防服用蓄热调温热防护材料的研究

为增加消防服用多层织物的蓄热调温功能,在保障其热防护性能前提下,引入微胶囊相变材料(MPCM)。选取3种相变温度(37、43和49℃)、2种放置位置和4种相变材料用量(分别为多层织物质量的30%、45%、60%和100%),通过缝制法制备蓄热调温热防护材料,并将其与多层织物结合制备消防服用多层织物系统。采用改进的热防护性能测试仪及皮肤模拟传感器,动态化研究不同因素对消防服用多层织物系统热防护性能的影响。结果表明：相变温度为43℃、蓄热调温热防护材料放置在隔热层与舒适层之间,多层织物系统的热防护性能最好;随着MPCM用量增加,多层织物系统的热防护性能提升,但考虑到成本及服装的热湿舒适性等因素,MPCM用量为多层织物质量的45%时最佳,此时多层织物系统的二级烧伤时间可达257.13 s,相比未添加蓄热调温热防护材料的多层织物系统热防护性能提高了148.22%。研究为开发兼具热防护性能与蓄热调温功能的高性能热防护材料提供了理论依据。     

形变状态下热防护织物的蓄放热双重特性

为了探究形变状态下热防护织物的防护机制,研发了形变状态下织物蓄放热特性测试仪,在此基础上对拉伸形变状态下6种热防护织物的蓄热防护性能和放热危害性能进行量化研究。结果表明:随着织物拉伸率的增加,织物在热暴露阶段的累计蓄热量降低,而皮肤得热显著提升,织物的热防护性能下降;当双层织物系统发生拉伸形变时,外层织物较其隔热层通常蓄积更多的热量,织物系统累计蓄热量的降低主要源于隔热层蓄热量下降;在冷却阶段,织物释放至皮肤的累计蓄热回放量随着其拉伸率的增加而逐渐降低,织物的蓄热回放效率逐渐增大。织物发生拉伸形变时,其累计蓄热回放量与累计蓄热量呈正比。