水分对消防灭火防护服织物系统辐射热防护性能的影响

现阶段消防灭火服热防护性能评估中,对水分影响的考虑不足。为研究水分在不同织物层中对其热防护性能的影响差异,在低热辐射暴露下,分别在外层、舒适层、外层与舒适层设置不同含水量水平,分别针对直接热暴露、包含热暴露与蓄热释放全程两种情形进行试验测评。研究发现,无论是直接热暴露还是综合考虑蓄热释放的作用,增加外层织物水分含量有利于提升多层织物整体热防护能力,且随着水分含量的增大而上升;舒适层织物润湿则会削弱多层织物整体热防护能力,提高舒适层的吸湿排汗能力,保持其干燥是保持灭火防护服热防护性能的手段之一。外层与舒适层同时润湿时,二者之间呈现交互影响,未来可进一步深入研究。

消防员灭火防护服减层结构及其热防护性能评价

介绍了消防员灭火防护服减层结构的实现方式,运用国内外不同的热防护性能评价方法,对标准4层组合面料及3层、2层减层结构组合面料进行评价,并采用热人仪测试不同组合面料制成的灭火防护服的防护效果。结果表明,3层和2层减层结构组合面料能达到标准4层组合面料的性能,满足消防员灭火防护服要求,符合轻质化发展趋势。

灭火防护服3层组合试样的热防护性能

消防员灭火防护服多为外层、防水透气层、舒适层3层织物制作,3层组合试样的质量和防护服质量直接相关。为了增强3层组合试样的热防护性能,实现灭火防护服轻量化,提高灭火救援的效率,试织了芳纶双层织物和玄武岩/阻燃粘胶包覆织物,试制了芳纶双层包覆聚四氟乙烯(PTFE)膜织物。选择2种舒适层织物和1种轻量防水透气层材料,制成不同组合试样并进行热防护性能测试。试验结果表明:3层组合试样经热防护性能测试后,玄武岩/阻燃粘胶包覆织物组织基本完整,防水透气层的PTFE膜炭化、损毁,防水性能缺失;芳纶双层织物做外层,芳纶混纺凹凸织物为舒适层的组合试样TPP值达1495.2 kW·s/m^(2),试样厚度大于3 mm。

高等级化学防护服用多层膜面料的阻燃性能和热防护性能

以芳纶织物、聚酯织物和腈纶织物为骨架层,聚烯烃膜为成型层,聚卤代烯烃膜为阻隔层,试制高等级化学防护服用多层膜面料。采用电子织物强力机、极限氧指数仪、锥形量热仪和热防护性能测试仪,研究织物种类及聚烯烃母粒和阻燃剂种类对多层膜面料力学性能、阻燃性能、燃烧行为和热防护性能的影响。结果表明:以芳纶织物和聚酯织物为骨架层的多层膜面料具有更好的力学性能;以B/C型聚烯烃母粒和Y型阻燃剂为原料的多层膜面料具有更高的阻燃性能;以腈纶织物为骨架层的多层膜面料具有更低的热释放和较高的残炭含量,但是由于在测试过程中会出现严重熔融现象,其热防护性能较差。综上,以芳纶织物为骨架层,C型母粒和Y型阻燃剂制备的聚烯烃膜为成型层,试制的多层膜面料综合性能最佳。

电弧能量对电弧热防护性能值测试结果的影响

探讨设置不同的电弧能量对电弧热防护性能值(ATPV)测试结果的影响。介绍了ATPV测试方法,包括测试设备、试样制备及预处理、测试程序和ATPV的确定方法。通过增加或减少电弧持续时间来改变电弧能量大小,共计进行了3组63份试样的测试。结果表明:当电弧时间集中在120 ms时,最终得到的ATPV最低;电弧时间集中在160 ms时,最终得到的ATPV最高;当电弧时间覆盖120 ms~180 ms时,得到的ATPV居中,且与真实值最接近。认为:在满足标准数据点分布要求的前提下,应尽可能在不同电弧能量水平下进行测试,以保证测试数据的准确性。

PBO纤维/间位芳纶混纺水刺非织造布的热防护性能

设计制备了3组不同混纺比的聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维/间位芳纶混纺水刺非织造布隔热层面料,PBO纤维与间位芳纶的质量比分别为10/90、20/80和30/70。将制备的PBO纤维/间位芳纶混纺水刺非织造布与市售常规芳纶隔热水刺非织造布(对位芳纶与间位芳纶质量比为20/80)进行性能测试对比,探究不同混纺比PBO纤维/间位芳纶混纺水刺非织造布的热防护性能和应用潜力。研究结果表明:3组PBO纤维/间位芳纶混纺水刺非织造布均表现出优异的热防护效果,没有因PBO纤维的高导热率而降低灭火服组合的热防护性能,其中,PBO纤维与间位芳纶混纺比为20/80时,混纺水刺非织造布的热防护性能最佳。

消防服外层织物参数对组合面料热防护性能的影响

选择不同消防灭火服外层织物,将其与防水透气隔热层、舒适层组成的组合面料进行热防护值测试,分析消防灭火服外层织物基本参数与热防护性能之间的关系,研究消防灭火服外层织物结构、材料导热系数、热收缩率对其热防护性能的影响。结果表明:消防灭火服外层织物热防护性能与材料导热系数、遇热产生的气腔高度、表/里层经纬密度配置显著相关。在相同重量下,对热防护值要求较高的消防灭火服进行外层面料设计时,外层织物在组织结构上应采用双层结构,其表/里层经纬密度配比接近1.5∶1;在材料选用上,表层材料热收缩率应相对较大,里层材料热收缩率应较小且导热系数低。

消防服热防护性能的研究现状

为探究消防服的热防护性能,文章分析了阻燃耐高温纤维、阻燃整理的热防护材料、相变微胶囊涂层整理的热防护材料、纳米多孔气凝胶涂层整理的热防护材料的热防护机理及研究现状,概述了织物组织结构及织物物理参数对热防护性的影响,综述了热防护性能测试与评价体系,旨在为消防服的功能优化及研发提供参考。

灭火防护服贝叶斯建模与热防护性能影响分析

为揭示灭火防护服传热参数对热防护性能的作用机制,结合贝叶斯推断,构造灭火防护服传热参数与热防护性能指标的概率回归关系。基于表征灭火防护服“环境-服装-空气层-皮肤”传热过程的时变微分方程组,提取影响热防护性能的传热参数;利用贝叶斯推断方法,构造织物传热参数与热防护性能指标的概率回归模型,分析传热参数对热防护性能影响的权重大小以及概率分布信息,并进一步借助交叉检验验证所提贝叶斯模型的有效性。结果表明:显热容、织物厚度与烧伤时间近似呈正相关关系,热传导率与烧伤时间近似呈负相关关系;此外,织物厚度对热防护性能的影响显著大于显热容以及热传导率。该模型能反映不同织物参数对皮肤烧伤指标的影响程度,实现织物参数对热防护性能影响的有效量化评价。

防护服装热防护性能测评装置的研究进展

为更好地促进服装热防护性能测评技术的发展,从标准化的测试装置和自开发类的测试装置2个角度出发,梳理防护服装热防护性能测试的相关设备。针对标准化测试装置,分析了其测评原理及局限;针对自开发类测试装置,主要从热灾害环境模拟、人体特性模拟、织物特性模拟3个角度进行总结,其中人体特性模拟方面归纳了自开发类测试装置对人体曲面形态、人体运动、人体出汗因素的模拟手段。分析表明,现有测试仪器主要采用单一形式的热源,而多灾害混合式热暴露环境的模拟还需进一步探索;适用于织物小样的台式测试设备应实现人体特性及织物特性的真实状态模拟;适用于服装整体的假人测试设备所模拟的测试条件应更加多样化。

消防服用国产新型织物的热防护性能研究

文章针对用于消防灭火服的国产芳纶New Star和芳砜纶Tanlon织物的热防护性能进行了研究,讨论其与国外普遍应用的Nomex、Kevlar及PBI/Kevlar织物之间的性能差异,分析了多层织物组合中各层基本性能以及外层润湿状态、多层织物系统隔热值等因素对整体热防护性能的影响。

消防服用外层织物的热防护性能研究

对消防服外层织物用间位芳纶Nomex和New Star的织物、芳砜纶Tanlon织物、阻燃棉织物及聚苯并咪唑(PBI)纤维与对位芳纶Kevlar混纺织物的热防护性能进行了比较研究。实验结果显示Nomex织物具有较高的热防护性能(TPP),Tanlon及间位芳纶New Star织物热防护性能接近Nomex织物,三者无显著差异。热防护性能较差的阻燃棉织物在TPP实验中的质量损失率大。上述各类织物的热防护性能随着其面密度及厚度的增加而提高。

阻燃防护服热防护性能测试方法存在的问题

针对目前阻燃防护服热防护性能测试存在忽略服装热蓄积给人体造成二次伤害的问题。为了解阻燃防护服的真实防护水平,分别采用2种测试方法对3组阻燃面料的热防护性能进行测试,并对测试结果进行分析对比,提出目前热防护性能测试方法存在的不足。得出在选购阻燃防护服面料的时不仅要考虑织物的阻燃性能、热传递性能,还应考虑后期的蓄热性能的结论。相关标准制修订的过程中也应将热防护性能评估值测试方法编入其中,以促进解决实际应用中存在的问题。

强热流量下耐热阻燃织物的热防护性能

利用CSI-206热防护性能测试仪对Nomex、PBI、Kermel、芳砜纶、阻燃棉等织物的热防护性能进行测试,分析不同的热流量、静止空气层、纤维种类、织物厚度、质量、透气性对热防护性能的影响。实验表明:纤维的种类、总热流量的大小是影响织物热防护性能的主要因素;随着织物厚度和质量的增加,织物TPP值增大,而随着透气性的增加,TPP值减小。

防热涂层材料热防护性能预测

预测防热涂层热防护性能有三个技术关键:即描述三层结构热响应守恒方程的建立,三层结构热物理性能的确定以及防热涂层表面边界条件的建立,本文用粗糙度测量仪测量了表面形貌,表面等高面和表面粗糙度曲线,为建立防热涂层热防护性能的物理模型提供依据。利用参数辨识灵敏度法对防热涂层材料导热系数进行参数估计,取得了有用的结果。分析不同工艺的表面烧蚀特性,建立了三种表面边界条件。本文讨论了涂层材料在加热过程中出现的三层结构的吸热机理,建立不同层反映不同功能的守恒方程。给出了防热涂层热防护性能预测与试验结果的比较,比较的结果是满意的。

防火服织物的服用热防护性能评价方法

针对当前国内外缺失有效评价服装热防护性能通用量化指标的现状,提出了基于织物热防护性能(简称TPP)测试的服装热防护性能评价方法。该服装TPP评价方法是通过拓展织物空气层厚度的TPP测试,同时对着装形态特征提取衣下间隙,然后将着装衣下间隙分布与织物不同空气层厚度的热防护性能值进行匹配与集成,从而获得服装热防护性能的评价指标。实验结果显示:相同织物条件下服装规格设计越贴体服装,热防护性能越差;相同规格条件下织物性能越好,服装热防护性能越好;该服装TPP评价与燃烧假人烧伤评价所反映的服装热防护性能一致,可与织物TPP值、燃烧假人烧伤评估共同作为服装热防护性能评价指标。

热辐射对消防服热防护性能及耐久性的影响

为探讨低热辐射对消防服用织物热防护性能及物理机械性能的影响,选用两种常用消防服用外层织物,利用远红外石英灯管辐射仪,以不同的辐射强度(6.5kw/m2和9.7kw/m2)对织物分别进行5、10、20、30min的辐射,利用NI虚拟仪器记录辐射时织物表面温度,并测试其各项物理机械性能及TPP值变化。结果表明:当织物表面温度低于织物纤维玻璃化温度时,织物在半小时内能保持其68.9%～84.6%的撕破强力,且TPP值增大,即热防护性能变好;而当织物表面温度达到纤维玻璃化温度时,织物断裂强力及撕破强力随辐射时间增加显著下降,但其TPP值仍增大。

消防服用多层织物的热防护性能

研究了消防服用多层织物的热防护性能,对单层织物的热防护性能及十种多层组合织物的热防护性能分别进行了研究分析,得出以下结论:就单层纤维成分相同的阻燃面料而言,热防护系数(TPP)值与织物的厚度、面密度具有显著的正相关性;多层组合织物中,外层及防水透湿层为覆聚四氟乙烯(PTFE)膜的阻燃帆布、隔热层为芳纶1313针刺毡、舒适层为芳纶-阻燃黏胶的8#样品的防护性能最好,就阻燃防护性能方面而言,是最适合用于消防员灭火消防服的面料。

阻燃服用外层织物的热防护性能分析

取19种不同成分与组织结构的阻燃隔热面料作为研究对象,对织物的基本参数进行了测试,并对织物经热防护性能测试后的升温时间和质量损失率作了测定与分析.结果表明:同等条件下阻燃高聚物纤维织物的热防护性能远优于经过阻燃后整理的阻燃棉及改性腈纶织物,说明纤维种类是影响织物热防护性能的关键因素;织物厚度与其热防护性能关系密切,厚度越厚,织物与火焰接触时升温时间越长,质量损失率越小,热防护性能越好.

TYC—1涂层材料热防护性能预测

根据TYC— 1涂层材料在加热过程中所出现的物理化学变化 ,提出了三层物理模型 ,建立了相应的守恒方程和边界条件 ,并给出具有空间和时间二阶精度的差分离散公式 ,并按稳态和轨道模拟二类试验工况 ,预测了TYC— 1防热涂层的内部温度分布 。