芳砜纶纤维热解动力学及其织物热防护性能研究

摘要

芳砜纶(PSA)是国内自主研发的高性能合成纤维,属于芳香族聚酰胺类有机耐高温材料,广泛应用于火场环境使用的消防阻燃面料,应用开发过程需要研究其对抗火焰时的热裂解行为及防护人体烧伤的热防护性能TPP (Thermal protective performance).因此本文首先对PSA纤维热解行为进行了热重分析研究,分析了PSA纤维在氮气气氛中以一定速度升温时的热解动力学形为,采用了"Model-free"方法和"Model fitting"模型拟合方法分析了研究了PSA纤维的热解动力学参数,并进行比较筛选出PSA纤维热解过程最有可能的动力学机制模型.PSA在氮气气氛下热解大致经历了失水干燥、挥发稳定区、热解失重区以及残留无降解区四个阶段,失重区出现两个明显的失重峰.动力学分析表明芳砜纶的主降解过程最有可能的动力学机制为一维扩散控制.然后,取芳砜纶同类竞争织物产品与其进行TPP的对比试验,织物TPP测试结果显示:PSA纤维织物和Nomex芳纶纤维系列织物有相似的隔热防护性能以及耐热性,燃烧后形成一定的炭化层,但芳砜纶织物燃烧后容易热收缩变形.动力学参数研究可以为PSA纤维在阻燃防护服上应用提供有效基础数据;热防护性能研究表明芳砜纶纤维与其他纤维素类纤维进行混纺,更适合用作对抗高温火焰的阻燃防护服外层织物.