消防服隔热层的产品设计及工艺性能研究

摘要

消防服是保护消防战士人身安全的重要装备品之一，本课题的研究对象是消防服的隔热层。目前市场上的隔热层基本都是采用芳纶1313和芳纶1414混纺，比例为70/30或80/20，这种隔热层已经能满足防火隔热的基本要求，但其成本太高，且不能及时将舒适层的汗液和湿气排出。本课题拟加入一种国产阻燃纤维——芳砜纶，用芳砜纶纤维取代部分芳纶纤维并采用水刺工艺来加工隔热层材料，力求在满足隔热层阻燃、隔热等性能要求的基础上，使成本降至最低，这对拓展芳砜纶纤维的应用有重要意义。本课题还尝试对隔热层的外层进行亲水性整理，使隔热层的正反面纤维亲水性能产生差异，从而促使汗液从亲水性差的内层传输到亲水性好的外层，并在外层热量作用下转化为水蒸汽，通过防水透气层快速蒸发，以改善现有产品的导湿性能。
　　本课题对芳砜纶、芳纶1313和芳纶1414进行了纤维性能测试，可知：芳纶1414强度很高，有利于提高产品的强力和韧性，而芳砜纶和芳纶1313的强度集中在3~4cN/dtex之间，较一般化学纤维低；芳纶1313摩擦系数较高，有利于纤维间的相互缠结；三种纤维经过高温长时间处理后，芳砜纶纤维表面损伤最少，热收缩率最低，强力保持率最高，说明芳砜纶纤维的耐热性能优于芳纶1313和芳纶1414；芳砜纶纤维的极限氧指数高达33％，比芳纶1313高3%，比芳纶1414高7%，其阻燃性能更佳；三种纤维的回潮率均高于普通化纤，都具有良好的吸湿性，在水刺加工过程中更容易吸收水针能量，从而更有效的缠结加固。
　　本课题用相同的成网、水刺工艺加工制作了7种不同配比的芳砜纶/芳纶1313/芳纶1414隔热层，然后分析不同配比隔热层的力学、透气、耐热、阻燃以及热防护性能，经研究可知：随着芳砜纶纤维含量的升高，隔热层的力学性能变差，但透气、阻燃、耐热、热防护性能增强，且确定隔热层中芳砜纶/芳纶1313/芳纶1414的比例为40/40/20时，性价比最高。
　　本课题采用单一因素法分析了水刺压力、水刺道数和输网帘速度对隔热层缠结性能的影响，研究表明：随着水刺压力和水刺道数的增加，隔热层的缠结系数逐步增加，但增加的幅度逐渐减小；而随着输网帘速度的提高，隔热层的缠结系数逐渐下降；隔热层的最佳缠结系数为4.64。
　　本课题还对隔热层的单向导湿性进行了探讨，将同时具有良好吸湿性与阻燃性能的阻燃粘胶纤维采用水刺工艺复合到隔热层一面，使隔热层两面的吸湿性产生差异，然后测试其导湿性能，发现透湿率有所增加，但增加幅度不大，说明改善隔热层的单向导湿性能的方法有待于进一步的研究。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 消防服隔热层的研究现状

1.3 本课题研究的内容和意义

1.4 本课题的产品设计工艺路线

第二章 纤维性能研究

2.1长度

2.2 细度

2.3 拉伸强度

2.4 纤维的耐热性能

2.5 摩擦系数

2.6 回潮率

2.7 纤维的阻燃性能

2.8 本章小结：

第三章 隔热层纤维成分配比的确定

3.1 隔热层工艺设计

3.2 试样的制备

3.3 试样性能测试及分析

3.4 本章小结：

第四章 隔热层最佳水刺工艺探讨

4.1 缠结性能的表征

4.2 水刺工艺对缠结性能的影响

4.3 本章小结

第五章 隔热层产品工厂大试及相应消防服检测结果

第六章 隔热层单向导湿功能设计

6.1 阻燃粘胶基本性能

6.2 隔热层单向导湿的工艺设计

6.3 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

附录

攻读学位期间的研究成果

致谢