防火服防火布是消防队员所穿的服装,必须具有良好的阻燃和热防护性能,才能够大大降低救火中人体烧伤的程度,增加在火灾中救人救物的机会,因而阻燃、隔热性能是阻燃防护服的必备性能。另外在扑火现场,温度高,热量大,消防队员活动量大,排汗多,如人体的热量不能及时散失,很容易造成热蓄积,降低消防队员的应变能力,因此防火服的舒适性也是至关重要的。因此,研制、开发既有良好阻燃、隔热性能又有优异舒适性的防火服是一项既有社会效益又有经济效益的课题,有着广阔的发展前景。
2 阻燃面料
2.1 阻燃面料的加工
阻燃面料的加工有两种方式:(1)在纤维中加入化学添加剂或对织物进行阻燃处理,即以吸附沉积、化学键合、非极性范德华力结合或粘结作用,使阻燃剂固着在织物或纱线上,以获得抗菌除臭布阻燃效果。(2)提高成纤高聚物的热稳定性:提高裂解温度抑制可燃气体的产生,增加炭化程度,使纤维不易着火燃烧,比如在大分子链中引入芳环或芳杂环、线形大分子之间反应变成三维交联结构等。第一种方法的发展取决于阻燃剂的发展和工艺流程的改进;第二种方法则是和一些高性能纤维的发展联系在一起的。下面对阻燃剂和一些新型阻燃纤维加以介绍。
2.1.1 阻燃剂 阻燃剂是一种能降低高分子材料燃烧性能的物质,主要是用来降低材料在火焰中的可燃性,减慢火焰蔓延的速度,火焰移去后使材料能很快自熄,不再阴燃。阻燃剂的种类很多,最常用的阻燃剂是以元素周期表中第Ó族的硼和铝、第Ô族的氮、磷、锑、铋;第Ö族中的硫;第×族中的氯和溴等一些阻燃元素为基础的某些化合物。此外镁、钡、锌、锡、钛、铁、锆和钼的一些化合物也有应用,而大多数的有机阻燃剂是以磷和溴为中心的阻燃元素。按阻燃剂在聚合物中的存在形态,可分为添加
型和反应型两大类。添加型阻燃剂在使用时是将阻燃剂分散到聚合物中或涂布在聚合物的表面,它们与聚合物不发生化学反应,属于物理分散性的混合。而反应性阻燃剂则往往作为一种组分参与聚合反应,或者能与聚合物发生反应,它们之间存在着化学键合,阻燃剂能够长期稳定地存在于材料内部而不会渗出流失。两种阻燃剂各有优缺点,添加型阻燃剂经反复洗涤或不适当洗涤后,阻燃效果会有所降低,但其使用方便,适用面广,见效快;反应型添加剂的研制、开发需要大量的资金、人力、物力,而其结果往往只涉及一个品种的阻燃问题,应用范围小,所以在使用上不如添加型多。阻燃剂的选择因纤维和纺织品的品种和制造加工工艺特点而不同,要求低毒、高效、发烟性小,并且基本上不降低纤维和纺织品的主要服用性能(如强力、手感、染色性等),另外利用阻燃剂的协同效应,选用多种阻燃剂复配,可以提高阻燃效果,减少阻燃剂的用量,降低成本,避免纤维物理机械性能的恶化,具有很大的现实意义。
2.1.2 新型阻燃纤维 阻燃纤维一般可分为先天型和添加型。先天型阻燃纤维是指纤维本身由于分子结构的原因,而具备阻燃性能,其特点是:阻燃性耐久、热稳定性高,具有良好的抗化学药品的性能,
回潮率高,穿着舒适等,这类产品价格往往较高,下面就几种应用较多的防皱免烫面料纤维加以介绍。间位芳香族聚酰胺纤维(Nomex),我国称之为芳纶1313,是美国杜邦公司在60年代发明并投入使用的,是一种良好的耐高温阻燃纤维,200e下能保持原强度的80%左右,260e下持续使用100 h仍能保持原强度的65%~70%,并在人体和衣服之间形成阻隔,降低传热效果,提供保护作用,能耐大多数酸的作用,对碱的稳定性也很好,由于其突出的性能和广阔的市场前景,各国纷纷进行研究开发,日本帝人公司在80年代开始生产相同的产品,并命名为Te-ijincomex纤维,目前年产量3000 t;法国罗那公司于90年代初投产了Kermel纤维,年产量约600 t;德国巴斯夫公司于90年代末在美国投产Basosil纤维,产量约为450 t。聚苯并咪唑纤维(简称PBI),是由美国空气力学材料实验室(AFNL)与Celease公司合作开发的另一高性能阻燃纤维,该纤维是由间苯二甲酸二苯脂(DPIP)和四氨基联苯,经固相聚合得PBI聚合体,然后再纺丝成形。PBI纤维在空气中不燃烧,其限氧指数高达40,远远超过Nomex(LOI值20~30),在600e火焰中较长时间暴露,纤维仅收缩10%。其织物仍能保持完整、柔软,该纤维热稳定性好,550e高温下不熔化、不冒烟、不释放有毒气体,耐化学药品性好,回潮率达15%,服用性好,穿着舒适。另外,还有酚醛纤维,聚苯撑硫咪纤维,预氧化聚丙烯腈纤维。第二类是具有阻燃特性的常规合成纤维,如阻燃聚酯、阻燃腈纶等,这类纤维纺织加工容易,价格低廉,在只要求阻燃性能的产业用织物中应用,并可作为高价格阻燃、耐热纤维的配伍纤维。目前,高性能阻燃、耐热纤维的开发和研制在发达国家中十分活跃,美国、日本、欧洲等国家的许多特殊军种中,已将Nomex等高性能阻燃耐高温军用服装作为现役军服。我国阻燃工作服、耐热纤维的生产情况,就种类而言,两大类都已具中试规模,但产品的质量指标不稳定,性能与国外相比,还有较大差距,产品的开发应用面不广,尚未形成大批量生产。