POD纖維在防電弧混紡織物中的應(yīng)用

劉建志，吳莉莉，鄧小波，陳現(xiàn)景，劉 博

(山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院山東省材料安全檢測(cè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250000)

0 引言

為使防電弧面料設(shè)計(jì)得到優(yōu)化，以防電弧面料的混紡原料和混紡比為基礎(chǔ)，進(jìn)行了不同混紡比的阻燃腈氯綸/芳綸1313/POD/對(duì)位芳綸混紡織物的紡織，探究了其舒適性和防護(hù)性能受到POD纖維的相關(guān)影響。所以，本文基于POD纖維在防電弧混紡織物中的應(yīng)用展開(kāi)相關(guān)的分析探究。

1 研究背景

電氣灼傷是嚴(yán)重的電氣事故，若是出現(xiàn)電氣灼傷會(huì)威脅著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全和社會(huì)安全，并且該事故的嚴(yán)重程度要高于燃爆事故，會(huì)隨著金屬物和環(huán)境中的氣體出現(xiàn)爆炸性擴(kuò)張，織物會(huì)在此作用力下被撕裂，同時(shí)增加對(duì)于人的傷害程度。聚芳二唑纖維(POD)主要含有一類的芳雜環(huán)高分子材料，比如二唑環(huán)和苯環(huán)，屬于耐熱纖維，相較于芳砜綸和芳綸1313，聚芳二唑纖維的價(jià)格差異不大，但是聚芳二唑纖維的初始分解溫度與芳砜綸和芳綸1313相比較來(lái)說(shuō)，前者的初始分解溫度要比后者高出50 ℃～60 ℃，但是聚芳二唑纖維的收縮率卻比芳砜綸和芳綸1313要小得多[1]。并且，與其他芳雜環(huán)聚合物相比，聚芳二唑纖維價(jià)格不高，而且合成簡(jiǎn)單，材料的來(lái)源比較廣泛。

從我國(guó)目前的研究情況進(jìn)行分析，防電弧服仍然僅停留在選用材料、改進(jìn)加工工藝方法和測(cè)試材料質(zhì)量方面，而對(duì)于服裝材質(zhì)和服裝結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，很大層面上都是參考國(guó)外已有的配方來(lái)進(jìn)行的，并且依賴于國(guó)外檢測(cè)手段和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。為此，本文將采用在防電弧混紡織物中添加聚芳二唑纖維(POD)的方法進(jìn)行協(xié)同效應(yīng)的研究。

2 實(shí)驗(yàn)開(kāi)展

2.1 材料與儀器的選用

2.1.1 材料方面

本次實(shí)驗(yàn)采用的是A公司的聚芳二唑纖維，還有B公司的阻燃腈氯綸，以及C公司的芳綸1313和1414纖維。測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1 纖維各項(xiàng)參數(shù)

通過(guò)表1可知，為使防電弧面料強(qiáng)力得到增加，使用芳綸1414可以起到良好的效果，但是聚芳二唑纖維強(qiáng)度稍微低于芳綸1313。所以針對(duì)這種現(xiàn)象，適當(dāng)增加了芳綸含量，并按照Protera配方設(shè)計(jì)出了A、B、C、D4種面料，如表2所示[2]。

表2 織物參數(shù)

2.1.2 儀器

此次實(shí)驗(yàn)使用了寧波紡織儀器廠所生產(chǎn)的YG004型單纖維強(qiáng)力機(jī)、YG026型織物強(qiáng)力機(jī)、YG601H-Ⅱ型電腦式織物透濕儀，還有日本株式社所生產(chǎn)的TGAQ5000等多個(gè)地區(qū)所生產(chǎn)的多種儀器。

2.2 性能的測(cè)試

防電弧面料力學(xué)性能還可以通過(guò)《個(gè)人電弧防護(hù)用品通用技術(shù)要求》來(lái)進(jìn)行，相對(duì)于力學(xué)性能而言，耐磨性能和斷裂強(qiáng)力是其主要的測(cè)試內(nèi)容，而防護(hù)性能的測(cè)試相對(duì)比較復(fù)雜，是通過(guò)對(duì)織物的熱收縮性能、熱防護(hù)性能，還有熱膨脹及阻燃性能進(jìn)行測(cè)試。我國(guó)市場(chǎng)對(duì)防電弧服的要求比較高，需要具有一定的舒適性，若是防電弧服的舒適性不能滿足市場(chǎng)所需，那么銷量直接會(huì)受到影響。因此，防電弧服要在具備防護(hù)性能的前提下，同時(shí)還要保證織物的舒適性的手感，況且衡量防護(hù)服的重要指標(biāo)就是整體性和適用性。相應(yīng)的，想要了解織物舒適性的原因，就要針對(duì)織物的抗靜電性能、透濕性和透氣性進(jìn)行測(cè)試。

2.2.1 對(duì)力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試

對(duì)于織物斷裂強(qiáng)力的測(cè)試來(lái)說(shuō)，要根據(jù)相關(guān)的文獻(xiàn)(《紡織品 織物拉伸性能第2部分：斷裂強(qiáng)力的測(cè)定 抓樣法》)來(lái)進(jìn)行。50 mm×250 mm為試樣的規(guī)則，2N為預(yù)加張力，100 mm/min為拉伸速度，然后再按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行織物耐磨性的測(cè)試，在進(jìn)行3次測(cè)試之后，取平均值。

2.2.2 測(cè)試透氣性

測(cè)試織物透氣性的好壞，需要根據(jù)《紡織品織物透氣性的測(cè)定》內(nèi)的有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行測(cè)試。假定20 cm2為測(cè)試面積，通過(guò)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)大氣，將樣本調(diào)濕到24 h，接著測(cè)試選用面積稍大的試樣，同種樣品需要針對(duì)性地對(duì)不同部位進(jìn)行30次的測(cè)試，以此來(lái)減少偶然性，最后根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)得出的結(jié)果，取其平均值。

2.2.3 測(cè)試滲透性

進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的設(shè)置之后，將實(shí)驗(yàn)箱的溫度控制在38 ℃，相對(duì)濕度控制在80%左右，0.3～0.5 m/s為氣流速度，然后放入試樣進(jìn)行平衡，0.5 h之后將試樣取出稱重，試樣稱重完成后，將試樣再次放回到實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)，待60 min之后進(jìn)行第二次稱重。

2.2.4 對(duì)抗靜電性能的測(cè)試

要參考《紡織品 靜電測(cè)試方式》來(lái)測(cè)試抗靜電性能，進(jìn)行3次實(shí)驗(yàn)之后，取實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值便能得出測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果。

2.2.5 對(duì)阻燃性能的測(cè)試

可以通過(guò)《紡織品 燃燒性能 垂直方向 損毀長(zhǎng)度陰燃和續(xù)燃時(shí)間的測(cè)定》來(lái)對(duì)阻燃性能進(jìn)行有效的測(cè)試實(shí)驗(yàn)。試樣大小設(shè)定為300 mm×80 mm，從橫向縱向各取3塊樣品，固定在試樣夾上進(jìn)行測(cè)量。然后，接通電源后進(jìn)行點(diǎn)火，要重點(diǎn)控制火焰高度，將火焰高度保持在40 mm上下，在火焰上燃燒織物12 s之后，記錄下織物的燃燒時(shí)間，換言之，也就是織物在離開(kāi)火焰之后，表面是否覆蓋火焰，根據(jù)這一特性分為有焰燃燒和無(wú)焰燃燒的，然后將試樣取出，沿著試樣長(zhǎng)度方向往內(nèi)折出一條直線，并在損毀區(qū)域中找出損毀的最高點(diǎn)，掛上相應(yīng)的重錘在距離側(cè)邊和底邊各6 mm的位置，與此同時(shí)要輕輕地將試樣底部另一端提起，用來(lái)保證重錘懸空的狀態(tài)，這時(shí)式樣的撕裂長(zhǎng)度就是損毀的長(zhǎng)度，兩者有著直接關(guān)系。

3 結(jié)果分析

3.1 織物的力學(xué)性能

電弧防護(hù)面料的耐磨性和斷裂強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)要求在DL/T320-2010《個(gè)人電弧防護(hù)用品通用技術(shù)要求》中已經(jīng)得到明確規(guī)定。所以，針對(duì)POD纖維對(duì)于防電弧面料耐磨性能和斷裂強(qiáng)力的影響進(jìn)行測(cè)試探討，其測(cè)試結(jié)果如表3所示。

表3 測(cè)試織物力學(xué)性能結(jié)果

通過(guò)表3可知，結(jié)構(gòu)相同的面料織物，斷裂強(qiáng)力沒(méi)有明顯的差別，斷裂強(qiáng)力最為接近的是C面料與D面料，厚度差異化不明顯，但是有較大的耐磨性差異。

3.2 織物的舒適性

織物的濕透性和透氣性一般會(huì)受到濕氣和空氣的影響，而紗線之間的空隙往往會(huì)產(chǎn)生濕氣和空氣，織物的透濕性也會(huì)受到纖維導(dǎo)濕性能的影響，而材料本身就具有回潮率和導(dǎo)電性能，這也對(duì)織物的抗靜電性產(chǎn)生比較大的影響。4種面料舒適性的測(cè)試結(jié)果如表4所示。

表4 織物舒適性測(cè)試結(jié)果

C面料和D面料相較于A面料和B面料，C面料和D面料的透氣性逐漸減小，主要由于C面料和D面料的未充滿系數(shù)不精準(zhǔn)導(dǎo)致的，并且織物本身就具有緊密性的特點(diǎn)，只要有空氣穿過(guò)織物的空隙，就會(huì)產(chǎn)生相對(duì)較大的阻力。

3.3 織物防護(hù)性能的測(cè)試

電弧防護(hù)面料的熱防護(hù)性能、阻燃性能、熱膨脹性和熱收縮性，是此文重點(diǎn)研究討論的對(duì)象。表5為測(cè)試結(jié)果。

表5 織物防護(hù)性能測(cè)試結(jié)果

通過(guò)表5可知，B、C、D3種面料和A面料相比，熱收縮率有明顯的減小趨勢(shì)，我們很容易發(fā)現(xiàn)D面料的收縮率相較于A面料減少了12%，說(shuō)明織物的熱穩(wěn)定性能在加入了POD之后得到了明顯的改善。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析探究，可以知道POD纖維可以提高防電弧混紡織物的耐磨性能，提高防電弧織物的強(qiáng)力也更加穩(wěn)定，并且防電弧織物舒適性和熱防護(hù)性能可以得到顯著提高，無(wú)疑，在研發(fā)防電弧面料時(shí)，可以應(yīng)用POD纖維來(lái)替代傳統(tǒng)的芳綸1313纖維。