1、1高性能防护纺织品高性能防护纺织品天津工业大学天津工业大学张健飞张健飞2一、高性能防护纺织品发展现状一、高性能防护纺织品发展现状n防护纺织品防护纺织品是指保护穿着者免遭恶劣环境因素造成伤是指保护穿着者免遭恶劣环境因素造成伤亡，具有特殊功能的纺织品。它也可用于保护环境不亡，具有特殊功能的纺织品。它也可用于保护环境不受污染的场合，如洁净室等。受污染的场合，如洁净室等。n突发公共事件突发公共事件举例举例：1)19841)1984年印度联合碳化公司异氰酸甲酯泄漏，造成年印度联合碳化公司异氰酸甲酯泄漏，造成 1717万人急性中毒，万人急性中毒，75007500人失明，人失明，25002500人死亡；人死
2、亡；2)19952)1995年日本东京地铁急性沙林中毒事件，造成年日本东京地铁急性沙林中毒事件，造成 10001000人中毒，人中毒，1212人死亡；人死亡；3)20023)2002年我国南京急性毒鼠强中毒，年我国南京急性毒鼠强中毒，3838人死亡；人死亡；4)20034)2003年我国年我国SASSAS的爆发；哈尔滨一家餐厅的人为火的爆发；哈尔滨一家餐厅的人为火 灾；韩国大邱市地铁一号线发生的纵火灾难；灾；韩国大邱市地铁一号线发生的纵火灾难；5)20045)2004年四川重庆天原氯碱厂氯气泄漏。年四川重庆天原氯碱厂氯气泄漏。3一、高性能防护纺织品发展现状一、高性能防护纺织品发展现状n由于防护
3、纺织品功能多、应用广，近年来发展十分由于防护纺织品功能多、应用广，近年来发展十分迅速。据报道，从迅速。据报道，从19951995年年20052005年，世界防护织物年，世界防护织物的的年增长率年增长率为为6.36.3，世界防护服年销售额增长率，世界防护服年销售额增长率为为8.58.5。世界防护服销售额（亿美元）世界防护服销售额（亿美元）时间时间销售额销售额年均增长率年均增长率1985198528.228.28.50%8.50%1995199576.876.820002000105.8105.820052005143.7143.7防护织物年均增长率（防护织物年均增长率（1995199520052
4、005年）年）针织针织/机织机织非织造布非织造布总计总计西欧西欧2.50%2.50%7.70%7.70%5.70%5.70%北美北美2.70%2.70%3.20%3.20%3.00%3.00%世界其它地区世界其它地区5.10%5.10%14.40%14.40%10.30%10.30%世界总计世界总计3.60%3.60%8.00%8.00%6.30%6.30%4一、高性能防护纺织品发展现状一、高性能防护纺织品发展现状n19991999年仅美国防护和安全防护服装销售额达年仅美国防护和安全防护服装销售额达1313亿亿7 7千万美元。千万美元。n20012001年由于年由于9.119.11事件及之后的
5、一系列恐怖主事件及之后的一系列恐怖主义活动，美国对防核（辐射）、生物、化学义活动，美国对防核（辐射）、生物、化学（简称（简称NBCNBC）等的防护服的需求已从各种特）等的防护服的需求已从各种特种行业需要普及到家庭需要，因此，美国近种行业需要普及到家庭需要，因此，美国近年来防护服市场销售量出现了激增。年来防护服市场销售量出现了激增。5一、高性能防护纺织品发展现状一、高性能防护纺织品发展现状n一份近期一份近期IFAIIFAI（国际工业用纺织品协会）报告表明，（国际工业用纺织品协会）报告表明，在美国市场有超过在美国市场有超过16.7216.72亿平方米的防护服的市场需亿平方米的防护服的市场需求，其中
6、不包括医用服和工业手套，这还是个保守求，其中不包括医用服和工业手套，这还是个保守的数字。的数字。n据调查，这个市场涉及据调查，这个市场涉及6565非织造布，非织造布，3030机织材机织材料和料和5 5针织材料。针织材料。n有人估计，在医用领域，仅非织造布就需要消费有人估计，在医用领域，仅非织造布就需要消费108.7108.7亿平方米。亿平方米。n统计表明，防护服工业领域正以平均每年统计表明，防护服工业领域正以平均每年6 61010的的速度增长速度增长，一些特殊需求领域甚至以每年，一些特殊需求领域甚至以每年3030的速的速度增长。度增长。6一、高性能防护纺织品发展现状一、高性能防护纺织品发展现状
7、n根据人们遭受危害的情况，根据人们遭受危害的情况，需要防护需要防护下述一种或多种下述一种或多种情况：情况：n热和各种辐射热和各种辐射的危害；要求能防包括各种射线、核辐的危害；要求能防包括各种射线、核辐射等的防护。射等的防护。n化学品化学品包括液体（雾剂）、气体或粉尘的危害；要求包括液体（雾剂）、气体或粉尘的危害；要求不被化学品渗透或腐蚀的防护，织物应完全封闭的防不被化学品渗透或腐蚀的防护，织物应完全封闭的防护服，以防有毒气体的侵入。护服，以防有毒气体的侵入。n微生物和细菌微生物和细菌的危害；要求抗菌的防护服。的危害；要求抗菌的防护服。n战争战争的危害；要求防弹服、低能见（伪装）防护、防的危害；
8、要求防弹服、低能见（伪装）防护、防化、防弹头盔等。化、防弹头盔等。n其它其它危害的防护，如光击、电击、机械、极端环境的危害的防护，如光击、电击、机械、极端环境的防护服等。防护服等。7一、高性能防护纺织品发展现状一、高性能防护纺织品发展现状n防护纺织品大致防护纺织品大致可分为：可分为：防弹冲击、耐切割磨防弹冲击、耐切割磨擦、阻燃耐热性、防毒、防化学品、耐生化、擦、阻燃耐热性、防毒、防化学品、耐生化、耐极寒面料、抗静电的导电面料、屏蔽电磁波、耐极寒面料、抗静电的导电面料、屏蔽电磁波、抗紫外线、防危险粉、远视面料等抗紫外线、防危险粉、远视面料等1212种，用途种，用途涵盖交通运输，工业材料和体育等领
9、域。涵盖交通运输，工业材料和体育等领域。8一、高性能防护纺织品发展现状一、高性能防护纺织品发展现状n个体防护装备是为防止或减少外来伤害，保护人体安全个体防护装备是为防止或减少外来伤害，保护人体安全和健康的装备，是应对突发公共事件重要的物质保障和健康的装备，是应对突发公共事件重要的物质保障（社会公众称之为劳保用品，现称为个体防护装备）。（社会公众称之为劳保用品，现称为个体防护装备）。n个体防护装备包括个体防护装备包括：军人防护装备、劳动保护装备、卫：军人防护装备、劳动保护装备、卫生防护装备、科考探险装备（海洋探险服）、抢先救援生防护装备、科考探险装备（海洋探险服）、抢先救援救助装备、日常工作生活
10、防护装备等。救助装备、日常工作生活防护装备等。n单兵防护用纺织品包括单兵防护用纺织品包括：核武器防护用纺织品、弹道防：核武器防护用纺织品、弹道防护纺织品、伪装纺织品、生化防护纺织品、舒适性军用护纺织品、伪装纺织品、生化防护纺织品、舒适性军用纺织品、极端环境防护用纺织品。纺织品、极端环境防护用纺织品。n作为防护纺织品，除要求具有特种功能外，还应考虑舒作为防护纺织品，除要求具有特种功能外，还应考虑舒适、美观、耐用、易保养、价廉等因素。适、美观、耐用、易保养、价廉等因素。9一、高性能防护纺织品发展现状一、高性能防护纺织品发展现状n美国美国DopontDopont公司研发了大量高性能防护材料公司研发了
11、大量高性能防护材料和装备，在美国防护服市场占有高达和装备，在美国防护服市场占有高达8080的的份额（这是因为它有能防御多种毒素的份额（这是因为它有能防御多种毒素的TyvekTyvek纤维）；纤维）；n美国美国3M3M公司研发了呼吸系统防护装备，水平公司研发了呼吸系统防护装备，水平很高，在抗击很高，在抗击SARSSARS中发挥了重要作用；中发挥了重要作用；n现在美国用现在美国用ASTMASTM和和NFDANFDA颁布的标准进行各种颁布的标准进行各种防护服的防护服的性能测试性能测试。10一、高性能防护纺织品发展现状一、高性能防护纺织品发展现状n近近3030年来，防护纺织品在国际上已有重大进年来，防
12、护纺织品在国际上已有重大进展，我国对防护纺织品，无论在理论研究、展，我国对防护纺织品，无论在理论研究、原料开发、材料加工及功能检测方面均已取原料开发、材料加工及功能检测方面均已取得突飞猛进的发展，但与国外防护纺织品发得突飞猛进的发展，但与国外防护纺织品发展现状相比，仍存在不少展现状相比，仍存在不少差距差距，主要表现在：，主要表现在：11一、高性能防护纺织品发展现状一、高性能防护纺织品发展现状n1.1.一些单项功能特性的面料及材料尚不能满足实际需求：一些单项功能特性的面料及材料尚不能满足实际需求：n防寒保暖性能防寒保暖性能，要在轻质保暖材料开发方面趟出新路，除，要在轻质保暖材料开发方面趟出新路，
13、除了静态空气微气候区外，开发有机低分子常温相变蓄热材了静态空气微气候区外，开发有机低分子常温相变蓄热材料，应予以必要的注意。料，应予以必要的注意。n吸汗、导湿、快干、舒适性纤维原料吸汗、导湿、快干、舒适性纤维原料，要跳出天然纤维，要跳出天然纤维，要把吸水、导湿、蒸发、快干有机统一起来研究，实现综要把吸水、导湿、蒸发、快干有机统一起来研究，实现综合要求。合要求。n阻燃材料阻燃材料，近年来采用有机整理剂中，相当部分有致癌特，近年来采用有机整理剂中，相当部分有致癌特征，且主要依靠进口的形势不容乐观。征，且主要依靠进口的形势不容乐观。n高性能纤维高性能纤维，高强、高模和超高强、超高模纤维工业化生，高强
14、、高模和超高强、超高模纤维工业化生产尚有较大困难。产尚有较大困难。n防静电防静电方法和理论研究尚待深入。方法和理论研究尚待深入。12一、高性能防护纺织品发展现状一、高性能防护纺织品发展现状n国际上国际上飞机隐形飞机隐形用防电磁波材料生产有进展，但用防电磁波材料生产有进展，但2GHz2GHz9GHz9GHz波段吸收型防电磁波纺织材料尚待开发。波段吸收型防电磁波纺织材料尚待开发。n抗菌材料抗菌材料及其检测方法与实际效果有差距。及其检测方法与实际效果有差距。n隐身服装隐身服装（迷彩服）在防中红外领域、红外夜视侦查部分（迷彩服）在防中红外领域、红外夜视侦查部分尚有不足。尚有不足。n防热辐射防热辐射、防
15、激光材料应具有反射性、高或低吸收性、耐、防激光材料应具有反射性、高或低吸收性、耐高温性，高热阻和防融滴等性能。高温性，高热阻和防融滴等性能。n2.2.多功能防护服，尤其是智能纺织品尚显不足。多功能防护服，尤其是智能纺织品尚显不足。n3.3.专用防护服装面料生产及其成衣制作的系统工程问题尚专用防护服装面料生产及其成衣制作的系统工程问题尚需解决。需解决。n4.4.宇航服的系统设计研究工作尚有很大距离。宇航服的系统设计研究工作尚有很大距离。13一、高性能防护纺织品发展现状一、高性能防护纺织品发展现状n我国防护服市场需求预测我国防护服市场需求预测及主要行业对防护服性能要求：及主要行业对防护服性能要求：
16、防护服类型防护服类型年需要量年需要量（万套）（万套）需要行业需要行业阻燃防护服阻燃防护服260260冶金、电力、核工业、消防、化工、机械加工冶金、电力、核工业、消防、化工、机械加工防静电防护服防静电防护服500500煤炭、化工、石油煤炭、化工、石油防化学试剂工作服防化学试剂工作服270270石油、化工、冶金、矿山、地质、农业、电镀等石油、化工、冶金、矿山、地质、农业、电镀等拒水拒油工作服拒水拒油工作服9090石油石油防水工作服防水工作服500-600500-600建筑、地质、勘测、水产、农业石油、矿山、消防、电力等建筑、地质、勘测、水产、农业石油、矿山、消防、电力等防辐射工作服防辐射工作服2
17、23 3核工业、电子工业、医务人员、科学研究等核工业、电子工业、医务人员、科学研究等防病毒工作服防病毒工作服医务人员、医学研究等医务人员、医学研究等n资料表明：冶金部门每年需隔热、透气、柔软资料表明：冶金部门每年需隔热、透气、柔软FRFR防护服防护服3030万套，消防部门每年需更换万套，消防部门每年需更换FRFR服服1010万套。万套。14一、高性能防护纺织品发展现状一、高性能防护纺织品发展现状n中国主要行业对防护服的中国主要行业对防护服的性能要求性能要求：行业行业职工人数（万）职工人数（万）防护服性能要求防护服性能要求冶金冶金200200阻燃、隔热、柔软阻燃、隔热、柔软地质、勘探地质、勘探3
18、030防寒、保暖、轻质防寒、保暖、轻质石油石油110110阻燃、抗油、防水、防静电、防寒、去污阻燃、抗油、防水、防静电、防寒、去污电子电子防微波、防静电、防尘防微波、防静电、防尘化工化工340340防酸碱、阻燃、耐高温、防热辐射防酸碱、阻燃、耐高温、防热辐射煤炭煤炭700700抗静电、阻燃、防水、易去污抗静电、阻燃、防水、易去污核工业核工业0 0防辐射、防静电、阻燃防辐射、防静电、阻燃医疗卫生（抗医疗卫生（抗SARSSARS服）服）拒液、透湿、防病毒、阻燃、抗静电拒液、透湿、防病毒、阻燃、抗静电15一、高性能防护纺织品发展现状一、高性能防护纺织品发展现状n我国在特种功能防护服上，目前尚未制定统
19、一的国家标准。我国在特种功能防护服上，目前尚未制定统一的国家标准。通常，把特种作业人员穿用的服装叫通常，把特种作业人员穿用的服装叫防护服防护服；一般作业人；一般作业人员穿用的服装叫员穿用的服装叫工作服工作服；表示工作性质、职业、团体、阶；表示工作性质、职业、团体、阶层的服装叫层的服装叫职业服职业服。n特种功能防护服的研制属于高新技术，它都是采用特种功特种功能防护服的研制属于高新技术，它都是采用特种功能纺织品与其他制品研制成功的。它涉及到新材料、新工能纺织品与其他制品研制成功的。它涉及到新材料、新工艺、新能源、新技术等许多技术难点，因此特种功能防护艺、新能源、新技术等许多技术难点，因此特种功能防
20、护服（或称高功能防护服）均服（或称高功能防护服）均属于高技术范畴属于高技术范畴。如高温服、。如高温服、防火服、防护服、拒水拒油防护服、抗静电工作服、防毒防火服、防护服、拒水拒油防护服、抗静电工作服、防毒服、防化学腐蚀服、防电磁波、无尘服、医用卫生防护服、服、防化学腐蚀服、防电磁波、无尘服、医用卫生防护服、水上救生防护服、飞行服、防弹衣水上救生防护服、飞行服、防弹衣等。等。16一、高性能防护纺织品发展现状一、高性能防护纺织品发展现状n随着现代科技与产业的发展，各种危机人类生命安随着现代科技与产业的发展，各种危机人类生命安全与健康的灾害也不断增加，因此，研制各种防护全与健康的灾害也不断增加，因此，
21、研制各种防护纺织品，保障人类的安全与健康，是经济发展的需纺织品，保障人类的安全与健康，是经济发展的需求。求。n我国作为一个人口众多的大国，对防护纺织品的我国作为一个人口众多的大国，对防护纺织品的需需求量更大求量更大，市场潜力很大市场潜力很大，尤其是加入，尤其是加入WTOWTO后，为我后，为我国防护纺织品的发展提供了机遇，为高性能防护纺国防护纺织品的发展提供了机遇，为高性能防护纺织品的开发提供了良好的条件。织品的开发提供了良好的条件。17二、热防护纺织品二、热防护纺织品Thermal Protective Textilesn1.1.热防护的重要性热防护的重要性n热防护纺织品是各类防护织物中应用最
22、广的品种之热防护纺织品是各类防护织物中应用最广的品种之一，其作用主要是保护人体不受一，其作用主要是保护人体不受各种热各种热，如对流热、，如对流热、传导热、辐射热、熔融金属溅射以及热蒸汽或热气传导热、辐射热、熔融金属溅射以及热蒸汽或热气体的伤害。体的伤害。n众所周知，人体的皮肤对热是非常敏感的，人体的众所周知，人体的皮肤对热是非常敏感的，人体的皮肤在皮肤在4444以上出现烧伤，最先发生创痛，形成一以上出现烧伤，最先发生创痛，形成一度烧伤，继而起泡，出现度烧伤，继而起泡，出现2 2度烧伤。在度烧伤。在5555时，一度时，一度烧伤维持烧伤维持2020秒，以后二度及三度烧伤相继出现，在秒，以后二度及三
23、度烧伤相继出现，在7272时则完全烧焦。时则完全烧焦。18二、热防护纺织品二、热防护纺织品n因此作为热防护织物必须具有以下性能：因此作为热防护织物必须具有以下性能：阻燃性阻燃性不燃烧，有阻燃性；不燃烧，有阻燃性；完整性完整性遇热后织物不熔融、不收缩、不粉碎，保持遇热后织物不熔融、不收缩、不粉碎，保持完整，对人体起保护作用；完整，对人体起保护作用；隔热性隔热性阻止热的转移，燃烧时无煤焦油等导热液体阻止热的转移，燃烧时无煤焦油等导热液体的滴落；的滴落；拒液性拒液性阻止油、溶剂、水及其他液体渗入织物。阻止油、溶剂、水及其他液体渗入织物。n热防护织物的作用是在高温条件下，织物不发生燃烧热防护织物的作用
24、是在高温条件下，织物不发生燃烧或有阻燃作用，以减少人体皮肤受热的伤害，使人们或有阻燃作用，以减少人体皮肤受热的伤害，使人们在遭受火灾后，有时间逃离现场或减少烧伤。在遭受火灾后，有时间逃离现场或减少烧伤。19二、热防护纺织品二、热防护纺织品n2.2.纺织品的燃烧及阻燃纺织品的燃烧及阻燃 n纺织品的燃烧是个复杂的过程，其全过程包括四个阶段：纺织品的燃烧是个复杂的过程，其全过程包括四个阶段：受受 热热热量从火源传递至织物；热量从火源传递至织物；热分解热分解纤维受热至一定温度后开始热分解；纤维受热至一定温度后开始热分解；挥挥 发发纤维热分解产物的扩散及对流。纤维热分解产物的扩散及对流。氧氧 化化热分解
25、产物与大气中的氧发生反应，产生的热热分解产物与大气中的氧发生反应，产生的热量再返回到纺织品上，燃烧继续。量再返回到纺织品上，燃烧继续。n终止任何一个阶段，都能使纺织品停止燃烧。终止任何一个阶段，都能使纺织品停止燃烧。20二、热防护纺织品二、热防护纺织品辐辐 射射 热热热热 +光光氧化作用氧化作用可燃性气体可燃性气体热热 分分 解解纤维纤维热热氧氧二氧化碳、水二氧化碳、水(b)(c)(e)(d)(a)阻燃作用阻燃作用液状物、灰烬液状物、灰烬不燃性气体不燃性气体碳残留物碳残留物火焰火焰热热吸热分解吸热分解氧氧纺织物纺织物氧氧纺织物燃烧的自持续性纺织物燃烧的自持续性反馈（回输）机理反馈（回输）机理2
26、1二、热防护纺织品二、热防护纺织品n停止纺织品燃烧的途径：停止纺织品燃烧的途径：n移去热或冷却；移去热或冷却；n提高纤维热分解温度，不产生挥发性产物；提高纤维热分解温度，不产生挥发性产物；n减少可燃性气体的产生；减少可燃性气体的产生；n隔绝氧气供给或稀释氧的浓度；隔绝氧气供给或稀释氧的浓度；n避免可燃性分解产物在火焰中进行氧化自由基反应，避免可燃性分解产物在火焰中进行氧化自由基反应，并提高着火点温度。并提高着火点温度。22二、热防护纺织品二、热防护纺织品n根据以上原理，提高纺织品阻燃性有三种途径：根据以上原理，提高纺织品阻燃性有三种途径：阻燃整理、难燃纤维的应用、纤维的阻燃改性。阻燃整理、难燃
27、纤维的应用、纤维的阻燃改性。n常用于纺织品的常用于纺织品的阻燃剂阻燃剂可分为以下几类：可分为以下几类：主要的主要的磷磷卤素卤素锑锑氮氮ALAL2 2O O3 33H3H2 2O O硼化物硼化物 硅化物硅化物 碳酸盐碳酸盐协同的协同的附加的附加的23二、热防护纺织品二、热防护纺织品n3.3.制作热防护织物的纤维制作热防护织物的纤维n可用于制作热防护纺织品的纤维一般是难燃纤维或经阻燃改可用于制作热防护纺织品的纤维一般是难燃纤维或经阻燃改性的纤维。性的纤维。n难燃纤维难燃纤维的种类很多，如：的种类很多，如：n19621962年美国杜邦公司开发的年美国杜邦公司开发的NomexNomex为间位芳香聚酰胺
28、纤维；为间位芳香聚酰胺纤维；n19721972年日本帝人公司开发的年日本帝人公司开发的ComexComex为间位芳香聚酰胺纤维；为间位芳香聚酰胺纤维；n19701970年杜邦公司开发的年杜邦公司开发的KevlarKevlar为对位芳香聚酰胺纤维。为对位芳香聚酰胺纤维。24二、热防护纺织品二、热防护纺织品n由其化学结构可知，虽不存在阻燃的磷和卤素化学元由其化学结构可知，虽不存在阻燃的磷和卤素化学元素，但由于它们的化学结构稳定，能素，但由于它们的化学结构稳定，能耐高温耐高温（分解温（分解温度为度为430430），受热后不易分解出可燃性物质，也不产），受热后不易分解出可燃性物质，也不产生烟雾，仅发生
29、炭化，因此可为穿者此类纤维制成的生烟雾，仅发生炭化，因此可为穿者此类纤维制成的防护服的人提供足够的时间以离开现场，同时可防止防护服的人提供足够的时间以离开现场，同时可防止内层衣服被点燃。内层衣服被点燃。n但此类纤维价格但此类纤维价格昂贵昂贵，仅用于热防护要求高的领域。，仅用于热防护要求高的领域。25二、热防护纺织品二、热防护纺织品nNomex LOINomex LOI为为2828，具有较高的分解温度，而且在高温不会熔融，具有较高的分解温度，而且在高温不会熔融，具有很好的热稳定性，在具有很好的热稳定性，在260260连续使用连续使用10001000小时后，强度保持小时后，强度保持原强的原强的65
30、65，在，在304304使用使用7 7天，保持原强天，保持原强5050，同时具有优良的，同时具有优良的耐辐射性，在耐辐射性，在UVUV和和射线照射下，无损其强力。射线照射下，无损其强力。n除除NomexNomex、KevlarKevlar以外，以外，PBIPBI（聚苯并咪唑纤维）、（聚苯并咪唑纤维）、KermelKermel（芳香（芳香聚酰亚胺耐高温纤维）、预氧化聚酰亚胺耐高温纤维）、预氧化PANPAN纤维（预氧化聚丙烯烷基碳纤维（预氧化聚丙烯烷基碳纤维）的发展，为生产热防护服提供了良好的基础。纤维）的发展，为生产热防护服提供了良好的基础。NHNH CCOOn NomexNomexLOILOI
31、值值28.528.53030 KevlarKevlarLOILOI值值28283232 NomexNomex和和 KevarKevar纤维的分子结构与需氧指数纤维的分子结构与需氧指数n NHNHCO CO26二、热防护纺织品二、热防护纺织品n近年来，近年来，无机纤维无机纤维织物不断开发，为热防护纤维材织物不断开发，为热防护纤维材料开辟了新的原料基地，如：玻璃纤维、氧化铝纤料开辟了新的原料基地，如：玻璃纤维、氧化铝纤维、石英纤维、碳化硅纤维、氮化硼纤维、氮化硅维、石英纤维、碳化硅纤维、氮化硼纤维、氮化硅纤维等，这类纤维可在纤维等，这类纤维可在10001000的高温下使用，氮化的高温下使用，氮化硼
32、纤维在空气中加热至硼纤维在空气中加热至20002000也不失重。也不失重。n除应用难燃纤维外，也可通过除应用难燃纤维外，也可通过化学改性化学改性方法赋予纤方法赋予纤维的阻燃性，如：瑞士维的阻燃性，如：瑞士SandozeSandoze公司开发的公司开发的Sandoflam 5060Sandoflam 5060，是在粘胶纺丝液中，是在粘胶纺丝液中加入阻燃剂加入阻燃剂（磷、卤素、氮的化合物）而制得的，是对各种熔（磷、卤素、氮的化合物）而制得的，是对各种熔融金属具有很好防护性的阻燃粘胶纤维。融金属具有很好防护性的阻燃粘胶纤维。27二、热防护纺织品二、热防护纺织品n4.4.不同形式的热防护不同形式的热防
33、护n热防护的实质是降低热转移速度，使外界的高热较慢热防护的实质是降低热转移速度，使外界的高热较慢地转移至皮肤，热转移一般用每秒钟通过单位面积的地转移至皮肤，热转移一般用每秒钟通过单位面积的热量（热量（Kw/mKw/m2 2）来表示，热转移方式不同，防护的要）来表示，热转移方式不同，防护的要求也有差异。求也有差异。n热转移方式有热转移方式有传导热、对流热和辐射热传导热、对流热和辐射热三种。三种。28二、热防护纺织品二、热防护纺织品n热转移方式有传导热、对流热和辐射热三种。热转移方式有传导热、对流热和辐射热三种。29二、热防护纺织品二、热防护纺织品n1 1）传导热防护）传导热防护（Protecti
34、on Against Conductive Heat)Protection Against Conductive Heat)n热传导防护常指热传导防护常指对熔融金属的防护对熔融金属的防护。如：炼钢防护服。如：炼钢防护服就需要有较好的防传导热性。就需要有较好的防传导热性。n传导热的传导热的防护效果防护效果常用一定量的熔融金属溅至织物，常用一定量的熔融金属溅至织物，视织物后贴附的视织物后贴附的PVCPVC薄膜（模拟皮肤）受损的情况来薄膜（模拟皮肤）受损的情况来衡量。根据薄膜损坏情况分为七级：一级最优，七级衡量。根据薄膜损坏情况分为七级：一级最优，七级最差。最差。n实验证明，织物对传导热防护性不仅决
35、定于熔融金属实验证明，织物对传导热防护性不仅决定于熔融金属的重量，而且决定于熔融金属的种类和织物结构。的重量，而且决定于熔融金属的种类和织物结构。30二、热防护纺织品二、热防护纺织品n羊毛织物羊毛织物由于对熔融金属有好的脱落性和隔热性，由于对熔融金属有好的脱落性和隔热性，因此对所有的熔融金属均有较好的防护性。因此对所有的熔融金属均有较好的防护性。羊毛织物对熔融金属的防护性羊毛织物对熔融金属的防护性 注：熔融金属量均为注：熔融金属量均为300ml300ml；一级防护效果最佳，七级防护效果最差。一级防护效果最佳，七级防护效果最差。n由表可知，对铝、镁熔融金属，轻薄的羊毛织物即由表可知，对铝、镁熔融
36、金属，轻薄的羊毛织物即有防护作用。有防护作用。金属金属羊毛羊毛540 g/m540 g/m2 2440 440 g/mg/m2 2270 270 g/mg/m2 2传导热防护级别传导热防护级别铁铁1 13 37 7钢钢1 13 37 7铜铜2 24 47 7铝铝1 12 22 2镁镁1 11 11 131二、热防护纺织品二、热防护纺织品nBanisekBanisek等研究了纤维类型、织物结构对熔融铝的防护作用等研究了纤维类型、织物结构对熔融铝的防护作用后指出，对后指出，对传导热防护织物必须是传导热防护织物必须是：非热塑性的，而且热传导率低；非热塑性的，而且热传导率低；受热后应完全炭化，以起隔热
37、作用；受热后应完全炭化，以起隔热作用；织物表面光滑，以减少熔融金属被截留于纤维或纱线空隙间；织物表面光滑，以减少熔融金属被截留于纤维或纱线空隙间；随着织物重量和密度的增加，织物能承受熔融金属的重量也应有所增随着织物重量和密度的增加，织物能承受熔融金属的重量也应有所增加。加。n他们认为经钛锆络合物阻燃整理后的他们认为经钛锆络合物阻燃整理后的羊毛织物羊毛织物Zirpro Zirpro woolwool能满足以上要求。值得注意的是芳香聚酰胺、石棉纤维能满足以上要求。值得注意的是芳香聚酰胺、石棉纤维和玻璃纤维等织物都有很高的耐热性。但由于它们的热传导和玻璃纤维等织物都有很高的耐热性。但由于它们的热传导
38、率高，而且芳香聚酰胺纤维在高于率高，而且芳香聚酰胺纤维在高于315315时即发生软化，导时即发生软化，导致在纤维间能截留较多的金属，因此不宜作为传导热的防护致在纤维间能截留较多的金属，因此不宜作为传导热的防护织物。织物。32二、热防护纺织品二、热防护纺织品n2 2）对流热防护）对流热防护（Protection Against Convective Heat)Protection Against Convective Heat)n对流热防护是指对流热防护是指对火焰热的防护对火焰热的防护。nBenisekBenisek等人在研究了一系列不同织物对火焰热的转移后等人在研究了一系列不同织物对火焰热的转
39、移后指出，由机织物外层和疏松针织物内层组合而制成的防指出，由机织物外层和疏松针织物内层组合而制成的防护服具有最佳的防火、防热效果。护服具有最佳的防火、防热效果。n实验证明，用阻燃的羊毛斜纹织物和阻燃的羊毛罗纹针实验证明，用阻燃的羊毛斜纹织物和阻燃的羊毛罗纹针织物组合的双层织物与未组合的平纹阻燃羊毛织物相比，织物组合的双层织物与未组合的平纹阻燃羊毛织物相比，在在12001200火焰中，达到造成疼痛和二度烧伤所需的时间火焰中，达到造成疼痛和二度烧伤所需的时间大大延长了，这可能与疏松的罗纹针织物能大大延长了，这可能与疏松的罗纹针织物能截留较多空截留较多空气气有关。有关。3334二、热防护纺织品二、热
40、防护纺织品n以各种阻燃织物作为外层与同样的阻燃羊毛罗纹针织以各种阻燃织物作为外层与同样的阻燃羊毛罗纹针织物内层组合而成的织物，它们的对流热防护性能以下物内层组合而成的织物，它们的对流热防护性能以下列次序递减：列次序递减：ZirproZirpro羊毛织物羊毛织物85/1585/15羊毛羊毛/玻纤织物玻纤织物 芳香聚酰胺纤维织物阻燃棉织物芳香聚酰胺纤维织物阻燃棉织物35二、热防护纺织品二、热防护纺织品n3 3）辐射热防护）辐射热防护（Protection Against Radiant Heat)Protection Against Radiant Heat)n由于铝有较好的反射性和传热性，因此用
41、于对辐射热由于铝有较好的反射性和传热性，因此用于对辐射热防护的织物主要是防护的织物主要是镀铝织物镀铝织物。nSimmsSimms等人指出，在静止空气中，暴露于辐射热环境等人指出，在静止空气中，暴露于辐射热环境中的镀铝织物的表面温度仅为相同的未镀铝织物的一中的镀铝织物的表面温度仅为相同的未镀铝织物的一半。镀铝织物的防辐射热性能还与织物密度有关。纤半。镀铝织物的防辐射热性能还与织物密度有关。纤维相同，织物重量相同和镀铝工艺相同的两块织物，维相同，织物重量相同和镀铝工艺相同的两块织物，由于其密度不同，表现出不同的防辐射热性。密度低由于其密度不同，表现出不同的防辐射热性。密度低的织物（厚度大）比密度高
42、的织物（厚度小）有较好的织物（厚度大）比密度高的织物（厚度小）有较好的防辐射热性，这与前者能截留较多热传导率较低的的防辐射热性，这与前者能截留较多热传导率较低的空气有关。空气有关。36二、热防护纺织品二、热防护纺织品辐射热的传递辐射热的传递Sample FabricFabricConstruction AluminizationTechniqueFabricMass(g/m2)FabricThickness(mm)FabricDensity(g/cm3)ThermalProtectiveIndex(s)12100%AramidfibreTwillD3390.40.8440113100%Aram
43、idfibreFeltD3392.30.157313738二、热防护纺织品二、热防护纺织品n常见的用于经常接近热金属领域工作人员的热防护服常见的用于经常接近热金属领域工作人员的热防护服是由铝涂层材料制成，可接近火焰，由铝涂层反射是由铝涂层材料制成，可接近火焰，由铝涂层反射9090热射线，这种服装在机场和消防部门工作在高温辐热射线，这种服装在机场和消防部门工作在高温辐射源周围（如熔融金属和金属铸造）的工作人员是要射源周围（如熔融金属和金属铸造）的工作人员是要求必须穿的。求必须穿的。n值得注意的是，值得注意的是，镀铝织物对辐射热有好的防护作用，镀铝织物对辐射热有好的防护作用，但对对流热的防护作用并
44、不好但对对流热的防护作用并不好，因此只宜制作熔炉工，因此只宜制作熔炉工防护服和远距离灭火服，而不宜制作直接灭火服。防护服和远距离灭火服，而不宜制作直接灭火服。39二、热防护纺织品二、热防护纺织品n5.5.热防护织物举例热防护织物举例n根据工种不同，热防护要求也各有侧重，如：根据工种不同，热防护要求也各有侧重，如：消防服消防服应重点对辐射热和对流热的防护性，应重点对辐射热和对流热的防护性，炼钢服炼钢服则以对辐则以对辐射热和传导热的防护为主。射热和传导热的防护为主。n目前常用的热防护织物大多是纺织性能良好的有机纤目前常用的热防护织物大多是纺织性能良好的有机纤维织物，如：阻燃的棉织物和毛织物、芳香聚
45、酰胺纤维织物，如：阻燃的棉织物和毛织物、芳香聚酰胺纤维织物等。这类织物置于火焰中，虽不传播火焰，但维织物等。这类织物置于火焰中，虽不传播火焰，但当温度升高到当温度升高到250250以上时发生炭化，温度升高到以上时发生炭化，温度升高到400400500500时，炭缓缓氧化。时，炭缓缓氧化。40二、热防护纺织品二、热防护纺织品n即使那些对火焰和热有最好防护作用的织物，如：芳即使那些对火焰和热有最好防护作用的织物，如：芳香聚酰胺纤维织物，加热到香聚酰胺纤维织物，加热到900900时，只能存在数分时，只能存在数分钟。钟。n唯有那些硅类、铝类的唯有那些硅类、铝类的无机纤维无机纤维才对火焰和热具有较才对火
46、焰和热具有较好的防护性，有的甚至在好的防护性，有的甚至在11001100高温下还能存在一定高温下还能存在一定时间，但这些纤维结构昂贵，且比重和模量较高，可时间，但这些纤维结构昂贵，且比重和模量较高，可纺性差，不适用于制作防护织物。纺性差，不适用于制作防护织物。n因此还需要开发一种在正常温度下因此还需要开发一种在正常温度下具有较好的纺织性具有较好的纺织性能能，而且，而且在火焰和高温下能经受一定时间在火焰和高温下能经受一定时间的防护织物。的防护织物。41二、热防护纺织品二、热防护纺织品n1 1）响应型热防护织物）响应型热防护织物（responsive heat Barrier Fabricsres
47、ponsive heat Barrier Fabrics）n近年来，美国科学家近年来，美国科学家HorrocksHorrocks等开发了一种新型的热防护等开发了一种新型的热防护织物织物响应型热防护服。该织物以阻燃纤维织物作为面响应型热防护服。该织物以阻燃纤维织物作为面层，用在其中散布了膨胀材料的非织造布作芯层。层，用在其中散布了膨胀材料的非织造布作芯层。n当温度升高到当温度升高到500500时，芯层内时，芯层内膨胀物受热炭化并产生膨膨胀物受热炭化并产生膨胀力胀力，使织物体积厚度增加，而织物整体仍保持完整和柔，使织物体积厚度增加，而织物整体仍保持完整和柔性。温度升高到性。温度升高到500500以
48、上，炭缓慢氧化并留下无机纤维以上，炭缓慢氧化并留下无机纤维残渣。在高温下长时间加热或温度升至残渣。在高温下长时间加热或温度升至10001000以上，所有以上，所有的炭完全氧化。由于无机残留物的存在，能保持原有织物的炭完全氧化。由于无机残留物的存在，能保持原有织物厚度，因而仍具有热防护性，通过改变复合织物的结构可厚度，因而仍具有热防护性，通过改变复合织物的结构可改变织物对热的响应程度。改变织物对热的响应程度。42二、热防护纺织品二、热防护纺织品43二、热防护纺织品二、热防护纺织品n上图说明响应型热防护织物的芯层为布满了膨胀剂的非上图说明响应型热防护织物的芯层为布满了膨胀剂的非织造布，织造布，面织
49、物和背织物均为阻燃织物面织物和背织物均为阻燃织物，它们对芯层起，它们对芯层起机械保护作用，同时赋予织物美观，芯层是由机械保护作用，同时赋予织物美观，芯层是由VisilVisil纤维纤维（Kemira Fibers FinlandKemira Fibers Finland）构成的针刺非织造布。）构成的针刺非织造布。nVisilVisil纤维是由纤维素和硅铝酸盐（含纤维是由纤维素和硅铝酸盐（含3333）的混合物组）的混合物组成的耐高温阻燃粘胶纤维（由传统粘胶经两相再生变性成的耐高温阻燃粘胶纤维（由传统粘胶经两相再生变性工艺制得），其结构中既有有机组分，又有无机组分，工艺制得），其结构中既有有机组分
50、，又有无机组分，在高温下该纤维炭化，同时形成硅。在高温下该纤维炭化，同时形成硅。n与其他阻燃纤维相比较，与其他阻燃纤维相比较，VisilVisil纤维不产生有毒气体纤维不产生有毒气体，如：，如：卤化氢、卤素气体等，只发出少量的烟，同时释放出卤化氢、卤素气体等，只发出少量的烟，同时释放出COCO2 2；在高温火焰下不变形、不熔融在高温火焰下不变形、不熔融，能防止火焰扩散。，能防止火焰扩散。44二、热防护纺织品二、热防护纺织品n芯层膨胀物为聚磷酸铵（芯层膨胀物为聚磷酸铵（Ammonium PolyphosphateAmmonium Polyphosphate）。）。n实验证明，随着纤维网上实验证明
