消防服用织物热防护性能及热湿舒适性能研究

摘要

本研究围绕消防服用织物的热湿传递性能，从低强度辐射热暴露下的辐射热防护性能以及热湿舒适性能两方面入手，首先对现有的热防护性能测试仪进行改进，使用传统辐射热防护性能(RPP)测试方法以及热蓄积(SET)测试方法对低强度辐射热暴露下消防服用单层、双层以及多层织物系统的辐射热防护性能及热蓄积性能进行了全面系统的研究和评价。研究结果表明，织物基本性能（厚度、克重）、热暴露强度、空气层、反光性标志带（反光带）、防水透湿膜完整与否等因素对消防服用织物辐射热防护性能及热蓄积性能有较为显著的影响。基于改进的热防护性能测试仪及自制的空气层模拟装置，探讨了消防服多层结构中空气层位置、空气层厚度以及含水率对二度烧伤时间的影响。研究发现，以上三因素均对二度烧伤时间影响显著，在消防服热防护性能测评过程中应给予一定的重视。
　　为模拟消防服用织物经低强度辐射热暴露后的老化受损情况，采用热防护性能测试仪对消防服用单层、双层及多层织物系统进行了不同时间的辐射热预处理，并分析探讨了预处理对单层织物的外观、色差、拒水性能、物理机械性能以及各织物组合热防护性能产生的影响。研究发现，辐射热暴露后单层织物的经、纬向断裂强力保留率及经、纬向撕破强力保留率与织物色差值呈显著的负相关关系，可用三次回归模型表示;预处理后织物厚度、克重及透气性增加，结晶度下降，但基本化学结构未发生改变。辐射热暴露后，单层织物的热防护性能未发生显著变化，双层及多层织物系统的热防护性能提高。
　　利用平板式织物保温仪对消防服用织物的隔热性能进行评价，分析了热舒适性与各影响因素之间的关系，方法简单、易操作。采用透湿杯法测试了单层及多层消防服用织物的透湿率，推算出相应的湿阻，进而对其湿舒适性进行评价。研究结果表明，消防服用多层织物组合的热阻可用各组成织物的热阻之和来预测;当空气层厚度由0mm逐渐增加到8mm时，消防服用多层织物组合的热阻值呈逐渐增加趋势，说明空气层对织物组合隔热性能的提高起着积极地影响作用;多层织物组合的透湿率随空气层厚度的增加而逐渐较少，二者之间存在二次多项式关系。并建立了织物物理参数、空气层厚度、环境变化等因素与湿舒适性能之间的数学回归模型，探究了它们之间的相互关系。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 热防护性能研究理论

1．2．1 皮肤烧伤

1．2．2 皮肤烧伤预测模型

1．2．3 消防服或消防服用织物热防护性能测试标准

1．2．4 热防护性能测试方法

1．2．5 热防护性能评估用温度传感器的发展

1．3 热湿舒适性能研究

1．3．1 评价指标

1．3．2 热湿舒适性测试方法

1．4 消防服装热湿传递性能研究进展

1．4．1 热防护性能研究进展

1．4．2 热湿舒适性能研究进展

1．5 课题的研究意义及内容

1．5．1 课题研究意义

1．5．2 课题研究内容

第二章 消防服用织物辐射热防护性能及热蓄积性能研究

2．2 实验仪器介绍

2．3 实验材料及方案

2．3．1 实验材料

2．3．2 实验方法

2．3．3 实验步骤

2．4 辐射热防护性能与热蓄积性能评价

2．4．1 织物基本性能对辐射热防护性能与热蓄积性能的影响

2．4．2 热暴露强度的影响

2．4．3 空气层的影响

2．4．4 反光性标志带的影响

2．4．5 防水透湿层完整与否对热防护性能的影响

2．5 本章小结

第三章 空气层和水分对消防服用多层织物系统热防护性能影响

3．1 引言

3．2 实验设备及方案

3．2．1 热防护性能测试仪

3．2．2 空气层模拟装置

3．2．3 实验材料及方案

3．3 实验结果与分析

3．3．1 空气层厚度对热防护性能的影响

3．3．2 含水率对热防护性能的影响

3．3．3 方差分析

3．4 本章小结

第四章 低强度辐射热暴露对消防服用织物性能的影响研究

4．1 引言

4．2 实验材料及方案

4．2．1 实验样品的选择

4．2．2 实验方案

4．3 测试方法

4．3．1 辐射热防护性能及热蓄积性能测试

4．3．2 克重测试

4．3．3 厚度测试

4．3．4 织物颜色特征值测试

4．3．5 机械性能测试

4．3．6 接触角测试

4．3．7 透气性测试

4．3．8 扫描电镜(SEM)实验

4．3．9 红外光谱分析

4．3．1 0 X射线衍射(XRD)分析实验

4．4 热辐射对单层织物性能的影响

4．4．1 热暴露前后织物色差分析

4．4．2 热暴露对拒水性能的影响

4．4．3 扫描电镜分析

4．4．4 机械性能分析

4．4．5 机械性能变化与色差之间的关系

4．4．6 辐射热暴露对织物基本物理性能的影响

4．4．7 辐射热暴露对化学结构的影响

4．4．8 辐射热暴露对纤维结晶度的影响分析

4．4．9 辐射热暴露对辐射热防护性能及热蓄积性能分析

4．5 热辐射对双层织物组合性能的影响

4．5．1 防水透湿层扫描电镜分析

4．5．2 防水透湿层Nomex面红外光谱分析

4．5．3 防水透湿层透湿率测试

4．5．4 皮肤模拟传感器接收热流量的变化

4．5．5 辐射热防护性能及热蓄积性能分析

4．6 热辐射对多层织物组合性能的影响

4．6．1 辐射热暴露对多层织物组合中各织物外观的影响

4．6．2 皮肤模拟传感器接收的热流量变化

4．6．3 热辐射对多层织物辐射热防护性能及热蓄积性能的影响

4．7 本章小结

第五章 消防服用织物热湿舒适性研究

5．1 引言

5．2 实验材料及实验方案

5．2．1 实验面料

5．2．2 实验方案

5．3 测试方法

5．3．1 热阻的测试

5．3．2 透湿率及湿阻的测试

5．4 实验结果与讨论

5．4．1 消防服用织物热阻研究

5．4．2 消防服用织物透湿率及湿阻

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 研究不足与未来研究计划

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢