熱輻射對消防服用織物熱防護性能及耐久性的影響

消防服是保護消防員身體免受火場中各種傷害的重要防護裝備之一,其是否具有耐久的阻燃性能和熱防護性能至關重要。而在消防服的實際使用中,不可避免地會遭受熱、光等許多環境因素的影響,發生降解而老化、劣化,因而可能會對其熱防護性能及機械性能等產生一定影響,影響其正常使用。目前尚未有一個完善的評價體系來評定消防服用織物的生命周期,因此本文旨在通過研究熱輻射對消防服用織物熱防護性能及耐久性的影響,深入探討高聚物熱老化機理,最后建立織物耐久性預測模型,為消防服的實際使用提供理論指導。 文中選取常見消防服用外層織物,NomexⅢA和國產芳綸,利用遠紅外石英燈管輻射儀以不同的熱輻射強度(6.5kw/m2.9.7kw/m2以及17.2kw/m2)對織物分別進行5、10、20、30分鐘的熱輻射,同時利用NI虛擬儀器記錄熱輻射時織物表面溫度,然后測試其各項基本物理性能及TPP值變化。通過分析發現在不同熱輻射條件下,國產芳綸表面溫度均高于NomexⅢA表面溫度,表明NomexⅢA隔熱性比國產芳綸更好。熱輻射強度為6.5kw/m2時,兩種織物表面溫度均未達到玻璃化溫度(270℃左右),織物在半小時內的強力保持率較高,斷裂強力略有增加,撕破強力在熱輻射30分鐘內均能保持原來的68.9%～84.6%,且TPP值增大,即熱防護性能變好；熱輻射強度為9.7kw/m2時,兩種織物表而溫度均達到300℃以上,織物斷裂強力及撕破強力隨熱輻射時時間增加而顯著下降,尤其僅輻射5分鐘國產芳綸的經向撕破強力已下降60.5%,緯向下降58.8%,同時斷裂伸長率也下降,但其TPP值仍增大。 為進一步探討織物在熱老化過程中凝聚態結構與化學結構的變化,采用掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀以及傅里葉變換紅外-拉曼光譜儀等儀器對熱輻射前后的高聚物分別進行測試研:究,結果表明:隨著熱輻射強度增加,高聚物的結晶度減小。在熱輻射強度為9.7kw/m2時,NomexⅢA結晶度下降了27%,與強力測試結果趨勢相一致,同時結晶尺寸減小,說明其結晶程度越來越不完善,這是造成織物強力顯著下降的主要原因,纖維表而防水處理層受熱膨脹至熔融黏附在纖維表面,同時纖維表面發生龜裂；當熱輻射強度上升到17.2kw/m2時,織物表面溫度已達380℃左右,纖維表面也有龜裂紋,結晶度下降44.5%～52.7%,紅外光譜圖說明織物已發生熱降解,且國產芳綸熱降解程度更大。 最后,建立基于Matlab的熱輻射前后織物機械性能與顏色變化之間相互關系的預測模型,以達到建立非破壞性評價消防服用織物生命周期的目的。