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消防避火服复合织物热防护性能的影响因素分析

更新时间:2016-07-05

0 前言

消防避火服是应用在高温明火火场条件下,确保消防员短期穿越火场行动安全、对被困群众和重要物资实施救援的防护装备[1-2],其需要具备在施救的8min~10min时间内能够耐受上千摄氏度高温火焰舔舐的能力,充分保障消防救援人员的人身安全[3-6]。然而,由于消防避火服适用标准缺失,其防护效能可靠性不被认可[7-9],亟需对该类服装的热防护效能的影响因素进行研究,找到提升消防避火服热防护效能可持续性的途径与方法,为有效增强消防避火服的防护效果,提升灭火救援效率奠定理论基础。

消防避火服复合织物是由耐火外层、防水透湿层、隔热层和舒适层等四层结构组成[10-13]。其中耐火外层和隔热层为主要的防护功能层,对于这两层织物热防护性能的研究可对提升复合织物整体的热防护性能产生事半功倍的效果[14-16]。考虑到消防避火服的穿着舒适性等要求,选择对外层织物种类和层数,以及隔热层厚度等因素对消防避火服外层织物热防护性能的影响为主要研究内容[17-18],通过对比与分析,找到各因素对复合织物整体热防护性能的影响规律,为进一步优化消防避火服复合织物的热防护效果找到理论依据。

1 实验部分

1.1 实验材料

高硅氧玻璃纤维织物(A1)、隔热层非织造布(A2)和舒适层阻燃棉织物(A3),由北京品益思科技有限公司提供;高硅氧玻璃纤维(B1),由青岛星轮实业有限责任公司提供;连续玄武岩玻璃纤维织物(XW),由天津市鼎上新材料科技有限公司提供,防水渗透层织物(F)由上海圣鸥集团提供,三类不同厚度隔热层非织造布(C2、D2和E2)为自制。

1.2 实验仪器

TPS-2500S型Hot Disk热常数分析仪(瑞典凯戈纳斯有限公司); TPP701D型热防护性能测试仪(美国精密制造公司)。

1.3 实验方法

1.3.1 导热系数的测定

对于工程造价信息化建设工作的落实,其存在的问题首先表现在信息化平台建设上,因为信息化平台建设不完善,无法形成较为流畅合理的管控效果,进而也就导致后续具体造价控制工作出现了较多的偏差失误。结合信息化平台建设工作在目前的落实状况,其存在的主要难题就是无法全方位明确所有工程造价管控任务,在流程以及管控目标方面存在混乱,最终容易导致信息化管控准确性受损。

地下,看不到姹紫嫣红的春光,触不到美味多汁的绿植,只留下漆黑静默的孤独。然而,生命的律动仍然在这里强劲而有力地跃动着。独角仙的卵壳孵化成幼虫,在“暗无天日”里冒险,为着自己明天的华丽蜕变努力奋斗,等待着时序终将送给它的最诱人的礼物。随着又一个夏季到来,经过严冬的休眠迎来春日的绽放,独角仙在季节的更替中完成了一次生命的轮回。伴随着蛹化成虫的独角仙“嘶——”的一声展翅高飞,故事定格在一片澄明的夜空下,独角仙仿佛自月亮上翩然而下,飞过云海,越过林梢,面向着我们欣喜地飞来。

为了防止消防避火服外层织物在实际灭火救援中发生钩挂等损伤,导致防护功能失效,一些避火服生产厂家设计出两层外层织物的防护服装,以增强防护效果。为探究外层织物层数对消防避火服复合织物热防护性能的影响,使用TPP701D型热防护性能测试仪对织物进行防护效能测试,辐射热通量与对流热通量的比值控制在1:1,以高硅氧玻璃纤维织物(B1)和连续玄武岩纤维织物(XW)为例进行对比,测试结果如图4所示。

根据织物厚度选用适宜探头,使用Hot Disk热常数分析仪对不同种类外层织物进行导热系数的测试与分析[19-21]

为探究隔热层织物厚度对消防避火服复合织物热防护性能的影响,使用TPP701D型热防护性能测试仪对织物进行防护效能测试,辐射热通量与对流热通量的比值控制在1:1,测试结果如图5所示。

从图2中可以看出,三种消防避火服外层织物的TPP时间分别为5.64 s、5.29 s和4.75 s,其中以高硅氧玻璃纤维织物(A1)的TPP时间最大,分别比高硅氧玻璃纤维织物(B1)和连续玄武岩纤维织物(XW)高出0.35 s和0.89 s。

出现上述现象可能的原因是,作为直接接触火场环境中的高温明火的防护层织物,消防避火服外层织物主要起到防止明火火焰和高温辐射热对织物的损伤的作用,其防护性能的优劣,直接影响着后续各层织物防护功能的持久稳定发挥[26-28]。因此,外层织物对于辐射热和对流热为1:1的火源条件的TPP时间越长,以该类织物为外层织物的消防避火服复合织物整体的热防护性能就相对越好[29]

2 结果与讨论

2.1 外层织物种类对复合织物热防护性能的影响

为探究外层织物种类对消防避火服复合织物热防护性能的影响,使用TPP701D型热防护性能测试仪对织物进行防护效能测试,辐射热通量与对流热通量的比值控制在1:1,测试结果如图1所示。

图1 不同外层织物消防避火服复合织物热防护性能(TPP)测试曲线对比

从图1中可以看出,三种消防避火服复合织物的传感响应曲线较为接近, A1FA2A3、B1FA2A3和XWFA2A3等三类织物组合的TPP时间分别为35.87 s、34.87 s和34.56 s,其中以高硅氧玻璃纤维织物(A1)为最外层时,复合织物的TPP时间最大,分别比以B1和XW为最外层时高出1 s和1.31 s。而高硅氧玻璃纤维织物(A1)、高硅氧玻璃纤维织物(B1)和连续玄武岩纤维织物(XW)等三类消防避火服外层织物的TPP测试曲线如图2所示。

图2 不同消防避火服外层织物热防护性能(TPP)测试曲线对比

实验样品采集:样品取自宜宾五粮液股份有限公司窖龄为20年窖池的窖底泥,窖池分别在窖底4个角落和接近中心点的一点各取1个样,每个样品重量约100 g,在无菌袋中混匀后立即使用。

根据图1和图2中所示,为了更加直观地体现外层织物对消防避火服复合织物整体热防护性能的影响,将高硅氧玻璃纤维织物(A1)、高硅氧玻璃纤维织物(B1)和连续玄武岩纤维织物(XW)与以此三类织物为最外层的复合织物TPP时间绘制于图3中。

图3 消防避火服外层织物种类对消防避火服复合织物TPP时间的影响

从图3中可以看出,外层织物的TPP时间与消防避火服复合织物整体TPP时间呈现正相关关系,且复合织物的TPP时间变化幅度相对更大。可见,外层织物的热防护性能优劣对消防避火服复合织物的TPP时间影响较为明显。

热防护性能测试参照标准ISO17492,使用TPP701D型热防护性能测试仪对织物进行防护效能测试,辐射热通量与对流热通量的比值控制在1∶1,通过二级烧伤时间曲线与织物传感相应曲线的交叉点,判断织物的热防护性能优劣[22-25]

2.2 外层织物层数对复合织物热防护性能的影响

通过正交试验和方差分析,浸提刺葡萄皮花色素的影响因素从大到小为A>C>D>B,即盐酸溶液质量分数对刺葡萄皮花青素浸提影响最大,其次为浸提温度,浸提料液比和浸提时间影响较小。根据正交试验,得到浸提刺葡萄皮花青素的最优工艺为盐酸溶液质量分数0.6%,浸提时间40 min,浸提温度40℃,料液比1∶20。

从图4中可以看出,增加外层织物层数后,消防避火服整体的热防护性能得到明显提升,增加高硅氧玻璃纤维织物(B1)和连续玄武岩纤维织物(XW)层数后,消防避火服复合织物TPP时间分别为39.91 s和47.07 s,比未增加外层织物层数前分别提升了5.04 s和12.51 s,复合织物的热防护性能得到了明显的提升,其中增加连续玄武岩纤维织物(XW)层数后,复合织物的TPP时间提升更为明显。

今年5月,郑州空姐李明珠搭乘滴滴顺风车遇害,仅仅三个月之后,8月24日,浙江温州乐清的一位20岁女孩同样在搭乘滴滴顺风车途中遇害。三个月内的两起命案让国内网约车大佬滴滴出行成为众矢之的。在滴滴公布的“关于乐清顺风车事件的自查进展”中可以看到,滴滴已在全国范围内下线顺风车业务,并承诺继续整改客服体系。但接二连三的恶性事件似乎已经耗尽了公众对滴滴的信任,一次次用乘客生命试错的滴滴究竟会不会如实整改?

图4 不同外层织物层数消防避火服复合织物热防护性能(TPP)测试曲线对比

流域的径流量变化主要受两个因素的影响:一为降水强度与其空间分布,二为流域内区域的人为活动强度。由于人为活动对流域径流的影响具有显著的时空差异,因此流域水文过程具有趋势性、阶段性的特点。将本研究的研究对象设定为年径流系数序列,是为了减少由降水强度差异引起的流域径流变化,分析人为活动引起的流域年径流变化的阶段性。本研究采用的分析方法为:有序聚类法、序列滑动平均法等。

出现上述现象可能的原因是:(1)外层织物层数的增加减缓了在面对高温火焰时消防避火服外层部分的损伤,提升了复合织物体系的防护持久性。其中由于连续玄武岩纤维织物(XW)高温热稳定性较高硅氧玻璃纤维织物(B1)更强,因此,增加该类织物层数后,避火服外层织物在高温明火条件下受到的损伤更小,推迟了后续功能层在受到高温热损伤后发生性状改变的发生时间,从而有效地延长了消防避火服复合织物整体的热防护时间[30-33]。(2)外层织物层数的增加,使得复合织物在两层外层织物间形成了空气附面层,这一附面层的增加可以进一步提升消防避火服复合织物的热防护性能[34-36]

2.3 隔热层织物厚度对复合织物热防护性能的影响

1.3.2 热防护性能测试(TPP)

图5 不同隔热层厚度消防避火服复合织物热防护性能(TPP)测试曲线对比

从图5中可以看出,在自制的三类隔热层C2(厚度3.92 mm)、D2(厚度5.12 mm)和E2(厚度6.72 mm)中,随着隔热层厚度的增大,消防避火服复合织物的TPP时间明显增大,三类复合织物的TPP时间分别为33.75 s、37.41 s和52.85 s,以自制非织造布D2和E2为消防避火服隔热层织物时分别比以自制非织造布C2为隔热层时提升了3.66 s和19.10 s,随着隔热层织物厚度的增加,复合织物的热防护性能得到了显著的提升。而以市售非织造布A2(厚度3.05 mm)为隔热层织物时,复合织物的TPP时间为34.88s,与以自制非织造布C2为隔热层时提升了1.13 s。

出现上述现象可能的原因是:(1)在织物其它规格相同的条件下,隔热层厚度的增加可以明显提升消防避火服复合织物中驻留空气的体积,增加织物整体的隔热效果[37-39]。通过对三类自制非织造布C2、D2和E2的导热系数进行测试,测得三者的导热系数分别为0.1112 W·(m·K)-1、0.0910 W·(m·K)-1和0.0879 W·(m·K)-1。因此,增加隔热层织物的厚度可以明显降低隔热层织物的导热系数,进而增强复合织物整体的绝热能力,提升织物的整体热防护性能[40-42];(2)研究发现,密度的增加可以提升织物自身的热防护性能,密度越大,其可以阻挡的热量相对更多。对于不同种类的隔热层织物市售非织造布A2和自制非织造布C2而言,虽然前者的厚度略低,但是其密度达到了72kg·m-3,而后者仅为61 kg·m-3,在1 m3的体积内,前者的质量比后者高出了11 kg,增加质量为后者的18.03%。因此,以市售非织造布A2为隔热层的消防避火服复合织物的热防护性能相对较好[43-45]

3 结论

通过对不同外层织物种类、不同外层织物层数和不同隔热层厚度的消防避火服复合织物热防护性能进行对比,得出以下三个结论:

(一)互联网时代下的大数据发展是一个漫长的过程,即便数据已渗透于各个行业中,但人们还未能正确的认识到新事物的发展状态。以致于数据并不能充分的实现其价值。总而言之,人们对大数据现有的认知还存在一些误区,专业知识还较匮乏,认识过于碎片化,还无法使其适应新时期的种种要求。

(1)消防避火服外层面料主要起到防止明火火焰和高温辐射热对织物的损伤的作用,其防护性能的优劣,直接影响着后续各层织物防护功能的持久稳定发挥。因此,外层织物的TPP时间越长,以该类织物为外层织物的消防避火服复合织物整体的热防护性能就相对越好。

(2)外层织物层数增加后,减缓了在面对高温火焰时消防避火服外层部分的损伤,阻碍了后续功能层在受到高温热损伤后发生性状改变的过程,同时增加了复合织物外层部分的空气附面层层数。因此,消防避火服整体的热防护性能得到明显提升。

(3)隔热层厚度的增加可以明显提升消防避火服复合织物中驻留空气的体积,降低隔热层织物的导热系数,进而增强复合织物整体的绝热能力。同时,密度的增加可以提升织物自身的热防护性能,进而提升织物的整体热防护性能。

参考文献

[1] 赵晓明, 刘元军, 拓晓. 阻燃机理及纺织品阻燃整理剂的应用与发展趋势[J]. 成都纺织高等专科学校学报, 2015, 32(3): 47-50.

[2] 刘国熠, 刘元军, 赵晓明. 消防避火服外层织物辐射热防护效能研究[J]. 材料导报, 2017, 31(22): 116-120.

[3] 朱荣桂, 赵晓明. 消防服的研究现状及发展趋势[J]. 成都纺织高等专科学校学报, 2016 (3): 214-218.

[4] 刘元军, 武翔, 钱学浩. 氧化剂种类和浓度对聚苯胺/锦纶复合材料吸波性能影响[J]. 纺织科学与工程学报, 2018, 35(1): 56-60.

[5] 赵晓明, 刘国熠. 消防避火服用复合织物热防护效能优化研究[J]. 材料导报, 2017, 31(1): 77-83.

[6] 刘元军, 赵晓明, 拓晓. 玻璃纤维膨体纱保温材料的开发及性能探讨[J]. 材料导报, 2016, 30(2): 103-107.

[7] 范丽君, 周岚, 冯新星, 等. 芳纶1414/阻燃粘胶混纺织物的阻燃及耐热性研究[J]. 现代纺织技术, 2018(1): 65-69.

[8] 刘元军, 赵晓明, 李卫斌, 等. 玻璃纤维膨体花式纱的性能研究[J]. 丝绸, 2015, 52(12): 16-20.

[9] 刘国熠, 赵晓明. 消防防护服热湿传递模型理论分析[J]. 成都纺织高等专科学校学报, 2017, 34(2): 52-56.

[10] 王丽君, 卢业虎, 王帅, 等. 高温接触条件下形状记忆合金阻燃面料的隔热性能[J].丝绸, 2017, 54(5): 19-23.

[11] 刘元军, 赵晓明, 拓晓, 等. 阳离子蛋白衍生物助剂在染色莫代尔织物皂洗中的应用[J]. 丝绸, 2015, 52(11): 6-12.

[12] 赵晓明, 刘元军, 拓晓. 碳纤维及其应用发展[J]. 成都纺织高等专科学校学报, 2015, 32(3): 1-5.

[13] 刘元军, 赵家琪, 赵晓明. 反应温度和时间对聚苯胺/涤纶复合材料介电性能的影响[J].成都纺织高等专科学校学报, 2017, 34(3): 13-16.

[14] 李倩, 王滢, 沙林, 等. 镁基涂层织物隔热效果影响研究[J]. 现代纺织技术, 2018(1): 70-72.

[15] 刘国熠, 李卫斌, 赵家琪, 等. 温度对光纤传感系统测量染料浓度的影响[J]. 成都纺织高等专科学校学报, 2016 (3): 18-22.

[16] Liu Guoyi, Liu Yuanjun, Zhao Xiaoming. A study of the thermal protective performance of the outer fabric material for fire proximity suits[J]. Journal of the Textile Institute, 2017, DOI: 10.1080/00405000.2017.1378399.

[17] 李晓攀, 张友刚, 余志成. 阻燃整理及对分散染料热迁移性能的影响[J]. 现代纺织技术,2018(1):1-6.

[18] 刘元军, 郭映雪, 赵晓明. 碳纤维厚度和规格对介电性能影响[J]. 成都纺织高等专科学校学报, 2017, 34(1): 1-7.

[19] 许安, 刘淑强, 吴改红, 等. 丝/麻织物的阻燃整理及性能研究[J].丝绸, 2016, 53(8): 1-6.

[20] Liu Guoyi, Liu Yuanjun,Zhao Xiaoming. The influence of spherical nano-SiO2 content on the thermal protection performance of thermal insulation ablation resistant coated fabrics[J]. Journal of Nanomaterials, 2017:2176795.

[21] 刘元军, 刘国熠, 赵晓明. 玻璃纤维膨体纱织物热物理性能的实验研究[J]. 材料科学与工艺, 2017, 25(2): 50-53.

[22] 王玉珏, 张三星, 贺荣, 等. 舒适性阻燃服用面料的研究[J]. 丝绸, 2016, 53(1): 7-10.

[23] 刘元军, 赵家琪, 赵晓明. 碳纤维织物与预氧丝织物的性能对比研究[J]. 成都纺织高等专科学校学报, 2017, 34(2): 1-4.

[24] 吕丽华, 王婧. 废弃纤维/热塑性聚氨酯保温阻燃复合材料的制备及性能[J]. 现代纺织技术, 2017, 25(5): 15-18.

[25] 李霞. 热防护有机硅耐高温涂料研究[D].北京:航天动力技术研究院,2015.

[26] 刘元军, 赵晓明, 拓晓. 玻璃纤维空气变形纱的性能研究[J]. 功能材料, 2016, 47(1): 1082-1086.

[27] 赵家琪, 刘元军, 赵晓明. 温度对聚吡咯涂层棉复合材料介电性能和电阻的影响[J]. 成都纺织高等专科学校学报, 2017, 34(4): 5-7.

[28] 孔志群, 殷庆永. 芳砜纶纤维在阻燃家纺产品中的应用[J]. 现代纺织技术, 2014, 22(3): 62-64.

[29] 武翔, 刘元军, 赵晓明, 等. 聚吡咯涂层尼龙导电织物的性能研究[J]. 成都纺织高等专科学校学报, 2017, 34(4): 18-21.

[30] 葛秦萍, 彭璇, 肖信香. 芳纶1414不同组织结构织物的阻燃防护性能比较[J]. 现代纺织技术, 2016, 24(1): 53-55.

[31] 刘元军, 赵晓明, 李卫斌. PAN 基预氧丝的研究及其应用[J]. 成都纺织高等专科学校学报, 2015, 32(3): 6-14.

[32] 高磊, 潘洋, 孟秀青, 等. 预氧纤维的应用和发展现状[J]. 现代纺织技术, 2017, 25(4): 20-23.

[33] 张建伟, 张莹, 赵帆, 等. 几种可用于高温过滤纤维的对比分析[J]. 成都纺织高等专科学校学报, 2016 (1): 119-121.

[34] 刘元军, 赵晓明, 拓晓. 吸波涂层织物的制备及其力学性能研究[J]. 棉纺织技术, 2015, 43(9): 1-4.

[35] 张雪. 复合材料用织物成型性研究进展[J]. 成都纺织高等专科学校学报, 2016 (3): 156-159.

[36] 周向东, 陈迎春, 蒲泽佳, 等. 锦纶用耐久性阻燃剂的合成与应用[J]. 成都纺织高等专科学校学报, 2016 (1): 37-41.

[37] 管宇. 分散染料在多聚磷酸处理 PBO 纤维上的吸附热力学研究[J]. 成都纺织高等专科学校学报, 2016 (1): 46-52.

[38] 胡希丽, 田明伟, 朱士凤, 等. 基于石墨烯整理的远红外发射棉织物[J]. 成都纺织高等专科学校学报, 2016 (2): 11-14.

[39] Zhao Xiaoming, Liu Guoyi, Liu Yuanjun. Production of carbon fibre bulked yarns by the airflow dispersion method[J]. Fibres & Textiles in Eastern Europe, 2017, 25(6): 34-40.

[40] 崔威威,郭嫣,宋敏芳.汽车用层压面料的阻燃处理工艺研究[J].现代纺织技术,2017,25(5):57-61.

[41] 张瑾莉, 任小元, 张琪, 孔祥东. 仿生矿化法制备HA/SF/Ti复合材料的研究进展[J]. 丝绸, 2014, 51(3): 19-24.

[42] 李杨. 苎麻织物服用性能的模糊综合评判[J]. 成都纺织高等专科学校学报, 2016 (3): 106-108.

[43] 朱荣桂, 赵晓明. 消防织物热防护性能的影响因素研究[J]. 成都纺织高等专科学校学报, 2016, 33(4): 206-210.

[44] 杨璧玲, 罗旭平. 纺织品抗紫外线性能影响因素及其测试[J]. 纺织导报, 2014(4): 88-90.

[45] 崔志英, 张渭源. 强热流量下耐热阻燃织物的热防护性能[J]. 纺织学报, 2008, 29(9): 56-58.

刘国熠,李建明,赵晓明
《纺织科学与工程学报》2018年第02期文献

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