不同混紡比芳綸、芳砜綸隔熱層水刺非織造布性能分析

樓利琴， 勵 宏， 黃銳鎮(zhèn)

(1. 紹興文理學院 元培學院， 浙江 紹興 312000; 2. 紹興市恒睿無紡布科技有限公司， 浙江 紹興 312000)

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不同混紡比芳綸、芳砜綸隔熱層水刺非織造布性能分析

樓利琴1， 勵 宏1， 黃銳鎮(zhèn)2

(1. 紹興文理學院 元培學院， 浙江 紹興 312000; 2. 紹興市恒睿無紡布科技有限公司， 浙江 紹興 312000)

為開發(fā)輕薄型耐高溫阻燃消防服隔熱層水刺非織造布，分析了芳綸1313、芳綸1414和芳砜綸不同混紡比水刺非織造布的耐高溫阻燃性能、力學性能、透氣性、剛柔性、回潮率、耐洗滌性能等。結果表明：純芳砜綸水刺非織造布強力較差;混紡水刺非織造布，隨著芳砜綸含量增大，阻燃性能變好，高溫處理后水刺非織造布尺寸穩(wěn)定性好。各水刺非織造布縱橫向斷裂強力隨溫度升高，總體呈升高趨勢，斷裂伸長率呈先減小后增大現(xiàn)象，總體呈震蕩型下降，經各項綜合性能分析，3#水刺非織造布為最佳配比工藝。

芳綸1313; 芳綸1414; 芳砜綸; 水刺非織造布; 耐高溫性能; 阻燃性能

2.ShaoxingHengruiNon-wovenFabricsTechnologyCo.Ltd,Shaoxing,Zhejiang312000,China)

消防服是遭遇火災及其他災害事故時保護消防人員的服裝。性能優(yōu)良的防護服給消防人員增加信心，增強戰(zhàn)斗力。目前消防服材料普遍采用多層織物組合，由外及內依次為：外層、防水透氣層、隔熱層和舒適層。隔熱層是消防員防護服最基本的組成部分[1-2]。

2009年9月1日，公安部消防局發(fā)布了《消防員滅火防護服強制性逐批檢驗規(guī)則》，從2009年10月1日起實施，該規(guī)則是對GA 10—2002《消防員滅火防護服》的修改和補充，大幅度提高了消防員滅火防護服的技術性能要求，特別是隔熱層材料的要求大大提高，今后的發(fā)展方向為：1)材料更輕，耐高溫阻燃性能更好；2)耐水洗次數(shù)提高到50次以上；3)材料向復合型多功能方向發(fā)展。

芳綸1313是一種永久性的阻燃纖維，不會因反復洗滌而降低其阻燃性能，并且無毒無害，最大的特性是熱穩(wěn)定性好，可耐受200～300 ℃的高溫，不會在空氣中燃燒，無滴熔，不發(fā)煙，具有自熄性。芳砜綸比芳綸1313具有更優(yōu)異的耐熱性、熱穩(wěn)定性及阻燃性[3]，是世界公認的耐高溫防護服的最佳材料。對位芳綸1414是強度較高的纖維，同時具有較好的熱穩(wěn)定性[4-5]。應用芳綸、芳砜綸進行原料復合開發(fā)的隔熱層新材料具有輕薄、三維立體結構、阻燃隔熱、耐水洗，抗化學品腐蝕、防靜電、表面平整、均勻度好，及良好的服用性能，可產業(yè)應用[6-8]，可替代常規(guī)的碳化纖維氈，使消防服耐高溫阻燃性能更好，質量更輕，效果更好，符合消防服隔熱層新材料的發(fā)展要求。

國內傳統(tǒng)的消防服一般采用的是后整理阻燃面料，目前相關行業(yè)正在研究應用芳綸開發(fā)消防服類面料，開發(fā)的產品一般采用傳統(tǒng)的紡紗、機織及非織造針刺編織方法，產品面密度在200 g/m2以上[9-11]，水刺非織造技術是當今世界最先進的非織造技術之一，最接近機織物、開發(fā)的產品表面均勻、光滑、細膩。本文主要對不同混紡比的芳綸1313、芳綸1414、芳砜綸隔熱層水刺非織造布的耐高溫阻燃性能進行測試，分析不同的混紡比對水刺非織造布性能的影響，對企業(yè)設計開發(fā)新產品提供一定的理論指導。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

選用5種不同混紡比的水刺非織造布進行研究，規(guī)格如表1。

1.2 實驗方法

1.2.1 阻燃性能測試

采用LLY-07A型水刺非織造布阻燃性能測試儀，按照GB/T 5455—1997《紡織品 燃燒性能試驗 垂直法》對試樣進行測試。

表1 5種水刺非織造布規(guī)格Tab.1 Specifications of five spunlaced nonwovens

1.2.2 高溫尺寸穩(wěn)定性測試

試樣在TY-681型熱風循環(huán)干燥箱中經220、260、300 ℃高溫分別處理72 h，測試不同溫度下水刺非織造布的干熱收縮率。

高溫干熱收縮率=(常溫下水刺非織造布長度-高溫處理后水刺非織造布長度)/常溫下水刺非織造布長度×100%。

1.2.3 高溫拉伸性能測試

試樣在TY-681型熱風循環(huán)干燥箱中經220、260、300 ℃高溫分別處理1 h，參照GB/T 3923.1—1997《織物斷裂強力和斷裂伸長率的測定》,采用HD026N多功能電子織物強力儀測試試樣的拉伸性能。

1.2.4 透氣性測試

采用YG461/Ⅱ數(shù)字式透氣儀，按照GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》，透氣面積為20 cm2，壓力為120 Pa,測試試樣的透氣性能。

1.2.5 剛柔性測試

采用LLY-01型電子硬挺度儀，按照ZBW04002—1986《薄型粘合法非織造布試驗方法》測試試樣的彎曲長度。

1.2.6 回潮率測試

采用YG777A全自動八籃快速恒溫烘箱，按照GB/T 6503—2008《化學纖維 回潮率試驗方法》測試試樣的回潮率。

1.2.7 洗滌后阻燃性能測試

依據(jù)BS EN 20105-C01—1993《紡織品 色牢度試驗》對5塊水刺非織造布洗滌25次，采用LLY-07A型水刺非織造布阻燃性能測試儀，按照GB/T 5455—1997《紡織品 燃燒性能試驗 垂直法》對洗滌后的試樣進行測試。

2 結果與分析

2.1 水刺非織造布的阻燃性能

5種水刺非織造布阻燃性能測試結果見表2。

表2 水刺非織造布阻燃性能Tab.2 Flame retardant performance of spunlaced nonwovens

從表2可以看出，5種水刺非織造布的縱、橫向續(xù)燃時間均為0 s,陰燃時間小于3 s，損毀長度小于4 cm，都具備較好的阻燃性能。總體阻燃性能優(yōu)劣排序為5#>3#>1#>2#>4#。由于纖維阻燃性能優(yōu)劣順序為芳砜綸>芳綸1313>芳綸1414[2]，因此5#純芳砜綸水刺非織造布阻燃性能最好。3#與1#由于含芳砜綸阻燃性能也相對較好，不含芳砜綸的2#與4#阻燃性能相對較差。

2.2 高溫尺寸穩(wěn)定性

高溫處理后水刺非織造布縱、橫向干熱收縮率測試結果見表3、4。

由表3、4可以看到，5種水刺非織造布的干熱收縮率隨處理溫度的升高而逐漸增大，5#熱收縮率最小，尺寸穩(wěn)定性最好；3#與1#含芳綸的水刺非織造布干熱收縮率稍大；4#與2#尺寸穩(wěn)定性最差，特別是2#經300 ℃高溫處理后縱向收縮率達2.75%。

表3 水刺非織造布縱向干熱收縮率與處理溫度的關系Tab.3 Relationship between dry heat shrinkage of spunlaced nonwovens longitudinal and processing temperature %

表4 水刺非織造布橫向干熱收縮率與處理溫度的關系
Tab.4 Relationship between dry heat shrinkage of spunlaced nonwovens transverse and processing temperature %

試樣220℃260℃300℃1#0370630982#0621021853#0240390494#0450821255#000012021

因此在制備消防服和特種軍服時，如采用芳綸為主原料，可添加芳砜綸以減少水刺非織造布在高溫下的干熱收縮率。

2.3 高溫處理對拉伸性能的影響

水刺非織造布經高溫處理后拉伸性能測試結果見表5。

表5 水刺非織造布縱橫向斷裂強力及斷裂伸長率Tab.5 Breaking strength & Breaking elongation of spunlaced nonwovens

從表5可以看到，隨著溫度的升高，5種水刺非織造布縱橫向斷裂強力及伸長率呈現(xiàn)震蕩變化，但總體強力呈升高的趨勢，伸長率呈下降趨勢。各水刺非織造布力學性能優(yōu)劣排序為：4#>2#>1#>3#>5#(3#在220 ℃以下力學性能好于1#，而大于220 ℃時則差于1#，但是鑒于實際阻燃中溫度大于220 ℃，可認為1#的高溫力學性能優(yōu)于3#)。5#水刺非織造布耐熱性及阻燃性好，但其力學性能最差，因此對于芳砜綸水刺阻燃產品，需與其他高強纖維材料混合，以提高水刺非織造布力學性能。

2.4 透氣性

水刺非織造布透氣性能如表6所示。

表6 水刺非織造布透氣性

由表6可知，5種試樣透氣性都超過1 260 mm/s，遠超過常規(guī)機織物透氣性(一般薄型機織面料透氣率為500～800 mm/s 之間)，均達到服用要求。

2.5 剛柔性

水刺非織造布的剛柔性能指標如表7所示。

表7 水刺非織造布彎曲長度Tab.7 Bending length of spunlaced nonwovens

由表7可知，各水刺非織造布縱橫向彎曲長度差異不大，均大于6 cm，彎曲性能較差，在一定程度上影響了消防服的服用柔軟性。

2.6 回潮率

水刺非織造布回潮率測試結果如表8所示。

表8 水刺非織造布回潮率Tab.8 Moisture regain of spunlaced nonwovens

從表8可知，5種水刺非織造布回潮率都高于5%，總體吸濕性能較好，相對而言1#和2#水刺非織造布回潮率最好(超過6%)，說明以芳綸和芳砜綸為原料開發(fā)的水刺非織造布具有較好的吸濕舒適性。

2.7 面料洗滌后阻燃性能

試樣洗滌25次后阻燃性能測試結果如表9所示。

表9 水刺非織造布洗滌后阻燃性能

由表9可知，洗滌前后5種水刺非織造布的續(xù)燃時間都是0 s，沒有變化，陰燃時間和損毀長度數(shù)值變化很少，所以以芳綸、芳砜綸為原料的水刺非織造布洗滌后的阻燃性能變化不大，5種水刺非織造布具有較好的耐洗滌性能，其阻燃性能優(yōu)劣排序總體與表2相同，即為5#>3#>1#>2#>4#。

3 結 語

1)芳綸、芳砜綸隔熱層水刺非織造布具有較好的耐高溫阻燃性能和耐水洗性能，芳砜綸含量越大，阻燃性能越好，高溫處理后水刺非織造布尺寸穩(wěn)定性越好。

2) 隨著溫度的升高，水刺非織造布縱橫向斷裂強力總體呈升高的趨勢，縱橫向斷裂伸長率的變化呈先減小后增大現(xiàn)象，總體趨勢呈震蕩型下降。純芳砜綸水刺非織造布強力較差，需與其他高強纖維材料混合，以提高水刺非織造布力學性能。

3)根據(jù)水刺非織造布阻燃性、耐高溫性、濕舒適性、透氣性、剛柔性、耐水洗阻燃性、強力等綜合評價，3#水刺非織造布各項性能比較突出，除剛柔性外，芳綸1313/芳綸1414/芳砜綸(30/30/40)為性能優(yōu)異的消防服隔熱層材料。

FZXB

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Analyzing properties of insulating layer of spunlaced nonwovens of aramid and polysulfonamide fibers at different blending ratios

LOU Liqin1, LI Hong1, HUANG Ruizhen2

(1.YuanpeiCollege,ShaoxingUniversity,Shaoxing,Zhejiang312000,China;

In order to develop a light weight spunlaced nonwoven which is high temperature resistant and flame retardant for the insulating layer of firefighting suit, this paper investigated the properties of spunlaced nonwovens of aramid 1313 and aramid 1414 fibers at different blending ratios in terms of high temperature resistance, flame retardancy, mechanical performance, air permeability, softness, moisture regain and washing durability. The results showed that pure polysulfonamide spunlaced nonwovens exhibited poor strength. And with respect to blended spunlaced nonwovens, increasing the content of polysulfonamide improved the flame retardancy with good dimensional size stability after high temperature treatment. The transverse and longitudinal breaking strength of spunlaced nonwovens increased with rising of temperature, while the breaking elongation decreased firstly and then increased, but its general trend was going downwards. Comprehensive performance analysis demonstrated that of all the spunlaced nonwoven fabrics, the 3#spunlaced nonwover was of the optimum blending ratio.

Aramid1313; Aramid1414; polysulfonamide; spunlaced nonwovens; high temperature resistance; flame retardancy

0253- 9721(2013)06- 0046- 05

2012-08-03

2012-11-29

浙江省科技廳項目(2011C21070)

樓利琴(1966—)，女，教授,碩士。主要從事紡織新材料研究及紡織品開發(fā)。E-mail:llq@usx.edu.cn。

TS 171.9

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