洗涤和热辐射对消防服用织物热防护性能的影响

摘要

近年来，火灾等安全事故频发，火场环境越来越复杂，对消防设备的研究也越来越受到各界的重视，消防服作为保护消防作业人员的第一道防线更加受到广泛关注，对消防面料以及其他相关材料的研究和开发都有了较大的突破和进展。本文从热防护性能出发，对国内外消防服用面料的性能进行研究，探讨洗涤和热辐射对消防服用织物热防护性能的影响。
　　 本文选择了国产芳纶、芳纶NomexⅢA、国产芳纶/阻燃腈纶/阻燃粘胶混纺织物和阻燃棉四种消防服常用外层织物，防水透气层为国产芳纶和聚四氟乙烯(PTFE)膜的层压织物，隔热层为国产芳纶毡，舒适层为芳纶/阻燃粘胶混纺织物，并对各层织物的阻燃性能、拉伸性能、撕裂性能、透湿性能和耐静水压等性能进行了测试。
　　 首先探讨了洗涤对消防服用织物热防护性能的影响。对消防服用外层织物按照GB/T8629-2001标准分别进行1、5、20次洗涤，然后对织物的面密度、厚度、经纬密度、阻燃性能、TPP值进行了测试和分析。通过分析发现:洗涤之后，消防服用外层织物的面密度、厚度和经纬密度增大，单层和多层TPP值也出现了不同程度的增大，相关分析显示洗涤次数与厚度的相关性最为显著，这可能是TPP值增大是主要原因。织物表面出现轻微的起毛气球现象，影响织物外观和手感。
　　 接着探讨热辐射对消防服用织物热防护性能的影响，自行设计制作了辐射强度可调的远红外石英灯管辐射仪，以不同的辐射强度（4.5±0.2kw·m-2和6.2±0.2kw·m-2）对外层织物分别进行了5、15、30、60min的辐射，并对辐射后织物的面密度、厚度、透气率、单层和多层TPP值进行了测试和分析。
　　 通过辐射实验后，各种织物的外观发生变化，出现了褪色现象，芳纶/阻燃腈纶/阻燃粘胶混纺织物出现了硬化和收缩现象，阻燃棉出现碳化，导致消防织物的服用性能受损。织物的面密度和厚度减小，透气率增大，单层和多层TPP值也减小。辐射强度越大，辐射时间越长，织物热防护性能变化越明显，但是与热辐射强度相比，辐射时间对织物性能的影响更显著，不同的辐射时间会导致织物外观和单层热防护性能的显著变化。

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摘要

1 绪论

1．1 本课题研究背景

1．2 本课题研究的目的和意义

1．3 本课题的研究内容和方法

1．4 本课题研究的技术路线

2 国内外消防服研究的现状

2．1 消防服用纤维及其织物的研究开发

2．2 消防服的面料结构系统及其性能要求

2．2．1 消防服的面料结构系统

2．2．2 消防服的性能要求

2．3 消防服相关的评价指标及其测试方法

2．3．1 阻燃性能

2．3．2 辐射热防护性能(RPP)

2．3．3 热防护性能(TPP)

2．3．4 热力人体模型测试法(Thermo-Man法)

2．4 消防服热防护性能方面的研究

3 消防服用织物基本性能的测试

3．1 试样选择和结构参数

3．1．1 试样选择

3．1．2 试样的结构参数

3．2 各层材料性能的测试

3．2．1 实验目的

3．2．2 外层性能测试与结果

3．2．3 防水透气层性能测试与结果

3．2．4 隔热层性能测试与结果

3．2．5 舒适层性能测试与结果

3．3 结论

4 洗涤对消防服用织物热防护性能的影响

4．1 试验材料及仪器

4．2 热防护性能测试仪——TPP

4．3 洗涤程序

4．4 洗涤对织物性能的影响

4．4．1 洗涤前后织物外观的变化

4．4．2 洗涤前后织物物理性能的变化

4．4．3 洗涤次数对单层织物热防护性能的影响

4．4．4 洗涤次数对多层织物系统热防护性能的影响

4．5 结论

4．6 本章小结

5 热辐射对消防服用织物热防护性能的影响

5．1 织物辐射仪的设计与制作

5．2 试验步骤

5．3 热辐射强度对织物性能的影响

5．3．1 辐射强度对单层织物性能的影响

5．3．2 辐射强度对多层织物性能的影响

5．4 热辐射时间对织物性能的影响

5．4．1 不同辐射时间对单层织物性能的影响

5．5．2 不同辐射时间对多层织物系统性能的影响

5．5 结论

5．6 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 不足与展望

参考文献

附录1：各层面料洗涤前后性能测试值

附录2：A1洗涤前后TPP测试时热流计温度上升值

附录3：A4洗涤前后TPP测试时热流计温度上升值

附录4：辐射仪热流量标定

附录5：A4辐射前后TPP测试时热流计温度上升值

攻读学位期间发表的学术论文

致谢