CN101331182B - 用聚吡啶并双咪唑与经阻燃处理纤维素纤维的混合物制备的织物及用其制备的制品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及阻燃织物及用其制备的制品，所述阻燃织物由聚吡啶并双咪唑纤维和纤维素纤维的混合物制备，所述纤维素纤维经过阻燃处理。

Description

用聚吡啶并双咪唑与经阻燃处理纤维素纤维的混合物制备的织物及用其制备的制品
发明领域
本发明涉及阻燃织物及用其制备的制品，所述阻燃织物由聚吡啶并双咪唑纤维和纤维素纤维的混合物制备，所述纤维素纤维经过阻燃处理。
发明背景
聚吡啶并双咪唑聚合物为刚性棒状聚合物。已知用该聚合物(其一种聚合物组合物被称为PIPD且已知作为用于制备M5
Figure S2006800474497D00011
纤维的聚合物)制备的纤维用于耐切割和阻燃防护服装。例如参见PCT申请WO199902169和WO2005002376。用聚合物链之间具有强氢键的刚性棒状聚合物(例如聚吡啶并双咪唑)制备的纤维见述于授权予Sikkema等的美国专利5,674,969。聚吡啶并双咪唑的实例包括聚(1，4-(2，5-二羟基)亚苯基-2，6-吡啶并[2，3-d：5，6-d’]双咪唑)，该物质可通过四氨基吡啶和2，5-二羟基对苯二甲酸在多磷酸中的缩聚制备。Sikkema描述了在制备一维或二维物体如纤维、膜、带等时，希望聚吡啶并双咪唑具有高分子量，所述分子量对应25℃下在甲磺酸中以0.25g/dl的聚合物浓度测定的相对粘度(“Vrel”或“ηrel”)为至少约3.5，优选至少约5，更特别地等于或高于约10。Sikkema还公开了使用相对粘度大于约12的聚[吡啶并双咪唑-2，6-二基(2，5-二羟基-对-亚苯基)]得到良好的纤维纺纱结果，且可达到超过50的相对粘度(对应于比浓对数粘度大于约15.6dl/g)。
耐热阻燃防护服已被消防队员、应急人员、军人和竞赛人员以及产业工人用来挽救生命并降低由于火和其他热事件引起的伤害。尽管聚吡啶并双咪唑纤维具有优良的阻燃性，在许多方面比大多数其他纤维优异，但是其还具有高弹性模量。使用这种纤维时的一种顾虑为这种纤维具有高模量且制成的织物可能较硬且穿着不舒服。但是，希望将聚吡啶并双咪唑纤维的优异阻燃性结合到织物中以利用其优异的阻燃性。因此，需要一种既舒适又能提供良好阻燃性的包含聚吡啶并双咪唑的织物。
发明概述
在一方面，本发明涉及一种阻燃织物，所述织物包含聚吡啶并双咪唑纤维和经阻燃处理的纤维素纤维。所述聚吡啶并双咪唑纤维与所述纤维素纤维的重量比为约1∶1-约1∶35。在某些实施方案中，所述聚吡啶并双咪唑纤维与所述纤维素纤维的重量比为约1∶10-约1∶35。在其他实施方案中，所述聚吡啶并双咪唑纤维与所述纤维素纤维的重量比为约1∶20-约1∶35。
可用于本发明的聚吡啶并双咪唑纤维的比浓对数粘度为至少20dl/g。某些纤维的比浓对数粘度为至少25dl/g或28dl/g。在某些实施方案中，所述聚吡啶并双咪唑纤维采用聚[2，6-二咪唑并[4，5-b：4，5-e]吡啶亚基-1，4-(2，5-二羟基)亚苯基](PIPD)聚合物制备。
所述纤维素纤维包括棉、人造丝、醋酯纤维、三醋酯纤维和莱塞尔纤维(Lyocell)。本发明的某些实施方案中，所述纤维素纤维是棉纤维。
在某些实施方案中，所述聚吡啶并双咪唑纤维和纤维素纤维为短纤维。在某些实施方案中，纤维为长丝纤维。
在某些实施方案中，短纤维以短纤纱形式结合到织物中。在一些织物中，所述聚吡啶并双咪唑纤维和纤维素纤维为长丝纱。
在某些实施方案中，所述织物为机织/针织织物。在其他实施方案中，所述织物为非织造织物。
本发明还涉及包含本发明阻燃织物的防护服装。在另一个实施方案中，本发明涉及包含本发明阻燃织物的防护制品。
本发明另一方面涉及一种制备阻燃织物的方法，所述方法包括将纤维织造，所述纤维包括(a)聚吡啶并双咪唑纤维和(b)经阻燃处理的纤维素纤维；所述聚吡啶并双咪唑纤维与所述纤维素纤维的重量比为1∶1-1∶35；且所述聚吡啶并双咪唑纤维的比浓对数粘度大于20dl/g。在一个优选的实施方案中，所述聚吡啶并双咪唑纤维为聚[2，6-二咪唑并[4，5-b：4，5-e]吡啶亚基-1，4-(2，5-二羟基)亚苯基]纤维且所述纤维素纤维为棉。
本发明另一方面涉及一种制备阻燃织造或非织造织物的方法，所述方法包括以下步骤：a)形成包含聚吡啶并双咪唑纤维和纤维素纤维的织物，所述聚吡啶并双咪唑纤维与所述纤维素纤维的重量比为1∶1-1∶35且所述聚吡啶并双咪唑纤维的比浓对数粘度大于20dl/g；和b)用与所述纤维素纤维和聚吡啶并双咪唑纤维相容的阻燃化学品处理所述织物。在一个优选的实施方案中，所述聚吡啶并双咪唑纤维为聚[2，6-二咪唑并[4，5-b：4，5-e]吡啶亚基-1，4-(2，5-二羟基)亚苯基]纤维且所述纤维素纤维为棉。
示例性实施方案的详细描述
参考构成本公开的一部分的示例性和优选实施方案的以下详细说明可更容易地理解本发明。应理解的是，要保护的范围不限于本文所述和/或所示的具体装置、方法、条件或参数，且本文使用的术语仅通过举例的方式用于描述具体实施方案，并不是要局限本发明要求保护的范围。同样，在包括附随的权利要求书的说明书中，除非上下文明确说明，否则单数形式包括复数形式，且提到的具体数值包括至少该具体值。当表述一定范围的数值时，另一个实施方案包括从一个具体值和/或至另一个具体值。同样，当使用前缀“约”以近似值表示数值时，应理解的是该具体值构成另一个实施方案。包括所有的范围且可将其组合使用。
本发明涉及一种阻燃织物，所述阻燃织物包含聚吡啶并双咪唑纤维和经阻燃处理的纤维素纤维。所述聚吡啶并双咪唑纤维与所述纤维素纤维的重量比为1∶1-1∶35；所述聚吡啶并双咪唑纤维的比浓对数粘度大于20dl/g。
按照本文意图，术语“纤维”定义为较柔软的宏观均匀体，其长度与垂直于其长度的横截面的宽度之比大。纤维的横截面可为任何形状，但通常为圆形。本文中，术语“丝”或“长丝”与术语“纤维”可互换使用。
本文使用的术语“短纤维”是指切成所需长度或拉断的纤维，或与长丝比较时具有或天然具有较低的长度与垂直于其长度的横截面的宽度之比的天然存在的纤维。长度可从约0.1英寸至数英尺不等。在一些实施方案中，长度为0.1英寸至约8英寸。将人造短纤维切成适于在棉、毛或精纺纱纺纱设备上加工的长度。
短纤维可具有(a)基本均匀的长度、(b)可变或无规的长度或(c)短纤维子集具有基本均匀长度而其他子集中的短纤维具有不同的长度，将各子集中的短纤维混合在一起形成基本均匀的分布。
在一些实施方案中，合适的短纤维长度为1-30厘米。通过短切法制备的短纤维的纤维长度为1-6厘米。
可通过任何方法制备短纤维。可通过拉断连续纤维形成短纤维，使得短纤维具有作为卷曲的变形部分。可使用旋转切割机或截切机从连续直纤维切下短纤维得到直的(即非卷曲的)短纤维，或再从沿着短纤维长度具有锯齿形卷曲(卷曲(或重复弯曲)频率不到8个卷曲/厘米)的卷曲连续纤维切下短纤维。
可通过在拉断工序中使一束长丝断裂产生质量随机变化的纤维来制备拉断短纤维，所述拉断工序具有一个或多个规定距离的断裂区，所述拉断短纤维的平均切断长度受到断裂区调节控制。
可采用本领域中众所周知的传统长短纤维环锭纺纱法将本发明短纤维转变成纱。就短纤维而言，通常使用棉纺体系将长度为3/4英寸至2-1/4英寸(即1.9-5.7cm)的纤维纺纱。就长纤维而言，通常使用精纺或毛纺体系将至多6-1/2英寸(即16.5cm)的纤维纺纱。然而，这并不局限于环锭纺，因为纱线还可采用喷气纺、自由端纺纱和将短纤维转变成有用纱的许多其他纺纱法进行纺制。
通常拉断短纤维的长度至多7英寸(即17.8cm)长且可为15英寸，采用传统拉断丝束成条短纤维法制备。最大长度至多约20英寸(即51cm)的短纤维可通过例如在PCT专利申请WO 0077283中所述的方法制备。可通过采用气流喷射进行长丝缠结将纤维压结成短纤纱，制备强度为3-7克/分特的纱线。这些纱线可具有复捻，也就是说，它们可在成形后经过加捻来赋予所得纱更大的强度，在这种情况下，强度可为10-18克/旦尼尔(即9-17g/dtex)。拉断短纤维通常不需要卷曲，这是由于拉断法赋予所得纤维一定程度的卷曲。
术语“长丝”是指具有较小直径的柔软纤维，其长度比短纤维长。长丝纤维和长丝的复丝可通过本领域技术人员众所周知的方法制备。
本发明的织物可具有许多结构，包括但不局限于针织或机织织物或非织造结构。这种织物结构对本领域技术人员而言是众所周知的。
“非织造”织物是指纤维网，包括单向(如果包含在基质树脂内)、毡、纤维絮垫等。
“织造”织物是指采用任何织物组织如平纹组织、四经破缎纹、方平组织、缎纹组织、斜纹组织等的机织织物。认为平纹和斜纹组织是本行业中最常用的组织。
本发明利用聚吡啶并双咪唑纤维。这种纤维为高强度的刚性棒状聚合物。所述聚吡啶并双咪唑纤维的比浓对数粘度为至少20dl/g或至少25dl/g或至少28dl/g。这种纤维包括PIPD纤维(也被称为M5
Figure S2006800474497D00051
纤维，该纤维由聚[2，6-二咪唑并[4，5-b：4，5-e]吡啶亚基-1，4-(2，5-二羟基)亚苯基]制成)。PIPD纤维基于以下结构：
Figure S2006800474497D00061
聚吡啶并双咪唑纤维与公知的市售PBI纤维即聚苯并咪唑纤维的区别在于聚苯并咪唑纤维为聚联苯并咪唑。聚联苯并咪唑纤维不是刚性棒状聚合物，并且与聚吡啶并双咪唑比较，具有低纤维强度和低拉伸模量。
已报道PIPD纤维能够具有约310GPa(2100克/旦尼尔)的平均模量和至多约5.8GPa(39.6克/旦尼尔)的平均强度。这些纤维已由Brew等人，Composites Science and Technology 1999，59，1109；Vander Jagt和Beukers，Polymer 1999，40，1035；Sikkema，Polymer 1998，39，5981；Klop和Lammers，Polymer，1998，39，5987；Hageman等人，Polymer 1999，40，1313描述。
本发明还包含至少一种纤维素纤维，所述纤维素纤维经过化学处理以使之阻燃。这种纤维可将阻燃化学品结合到所述纤维中或所述纤维本身可经过局部处理。使纤维阻燃的最优选方法是：在制备包含纤维素纤维的织物后，将阻燃化学品施加到所述织物上。
在某些实施方案中，优选的纤维素纤维为棉。用于本发明实践的纤维素纤维可为通常用于织物和服装应用的任何一种。优选的棉纤维通常为0.5-5厘米长。阻燃纤维素短纤维由一种或多种纤维素纤维和一种或多种阻燃化合物组成。所述纤维素纤维如人造丝、醋酯纤维、三醋酯纤维和莱塞尔纤维(Lyocell)(这些是衍生自纤维素的纤维的通用术语)在本领域是众所周知的且可用于本发明。
纤维素纤维，尽管比固有阻燃纤维柔软且便宜，但其本身是不阻燃的。为了提高这些纤维的阻燃性，将一种或多种阻燃剂结合到纤维素纤维中或与纤维素纤维结合。这种阻燃剂可通过如下方法结合：将阻燃剂纺丝到纤维素纤维、用阻燃剂将纤维素纤维涂布、使纤维素纤维与阻燃剂接触并让所述纤维素纤维吸收所述阻燃剂，或将一种或多种阻燃剂结合到纤维素纤维中或与纤维素纤维结合的任何其他方法。存在大量这种阻燃剂，包括例如某些含磷化合物(如得自Sandoz的SANDOLAST 9000
Figure S2006800474497D00071
)某些锑化合物等。总的来说，包含一种或多种阻燃剂的纤维素纤维称为“FR(flame retardant，表示阻燃)”纤维素纤维。因此，阻燃纤维素纤维如FR人造丝、FR醋酯纤维、FR三醋酯纤维和FR莱塞尔纤维(Lyocell)可用于本发明中。阻燃纤维素纤维还可以多种商标得自芬兰的Sateri Oy的VISIL
Figure S2006800474497D00072
。VISIL
Figure S2006800474497D00073
纤维的纤维素支撑结构中包含以聚硅酸形式存在的二氧化硅，其中所述聚硅酸包含硅酸铝中心。当本发明的均匀混合物包含VISIL
Figure S2006800474497D00074
纤维时，所述VISIL
Figure S2006800474497D00075
纤维的存在量应不超过所述均匀混合物的40％重量。制备阻燃纤维素纤维的方法已在例如美国专利5,417,752中概述。
制备刚性棒状聚吡啶并咪唑聚合物的一种方法详细公开于授权予Sikkema等人的美国专利5,674,969。聚吡啶并咪唑聚合物可通过干燥各种成分的混合物与多磷酸(PPA)溶液的反应制得。干燥成分可包括形成吡啶并双咪唑的单体和金属粉末。制备用于本发明织物的刚性棒状纤维所用的聚吡啶并双咪唑聚合物应具有至少25个且优选至少100个重复单元。用于本发明的聚吡啶并双咪唑的比浓对数粘度为至少20dl/g。某些纤维的比浓对数粘度为至少25dl/g或至少28dl/g。
按照本发明意图，聚吡啶并咪唑聚合物的相对分子量适合由以下方法表征，用适合溶剂(如甲磺酸)将聚合物产物稀释到聚合物浓度为0.05g/dl，并且在30℃测定一个或多个稀溶液的粘度。本发明的聚吡啶并咪唑聚合物的分子量的大小适合通过测定一个或多个稀溶液的粘度来监测并且与之成对应关系。因此，通常通过测定稀溶液的相对粘度(“Vrel”或“ηrel”或“nrel”)和比浓对数粘度(“Vinh”或“ηinh”或“ninh”)来监测聚合物分子量。稀聚合物溶液的相对粘度和比浓对数粘度根据以下表达式关联：
Vinh＝ln(Vrel)/C，
其中ln为自然对数函数，C为聚合物溶液的浓度。Vrel为聚合物溶液粘度与不含聚合物的溶剂粘度的无量纲比值，因此，Vinh用浓度倒数的单位表示，通常为分升/克(“dl/g”)。因此，在本发明的某些方面，所制备聚吡啶并咪唑聚合物的特征为提供在30℃下在甲磺酸中聚合物浓度为0.05g/dl时比浓对数粘度为至少约20dl/g的聚合物溶液。由于本发明较高分子量聚合物产生粘性聚合物溶液，因此可采用聚合物在甲磺酸中浓度为约0.05g/dl的聚合物/甲磺酸溶液以在合理时间内测定比浓对数粘度。
本发明所用的形成吡啶并双咪唑的示例性单体包括2，3，5，6-四氨基吡啶和各种酸，包括对苯二甲酸、联-(4-苯甲酸)、氧联-(4-苯甲酸)、2，5-二羟基对苯二甲酸、间苯二甲酸、2，5-吡啶二甲酸、2，6-萘二甲酸、2，6-喹啉二甲酸或其任何组合。形成吡啶并双咪唑的单体优选包括2，3，5，6-四氨基吡啶和2，5-二羟基对苯二甲酸。在某些实施方案中，优选形成吡啶并咪唑的单体经磷酸化。磷酸化的形成吡啶并咪唑的单体优选在多磷酸和金属催化剂存在下聚合。
可用金属粉末帮助构建最终聚合物的分子量。金属粉末一般包括铁粉、锡粉、钒粉、铬粉及其任何组合。
可使形成吡啶并双咪唑的单体和金属粉末混合，然后使混合物与多磷酸反应以形成聚吡啶并咪唑聚合物溶液。如果需要，可将另外的多磷酸加入到聚合物溶液。通常将聚合物溶液通过模具或喷丝头挤出或纺丝以制备或纺成长丝。
本发明织物可用于并可结合到制品中，包括防护制品和服装，特别是称为消防战斗服的服装(所述消防服对消防员有用)，和还可用于工业应用(在工人可能暴露于需要阻燃保护的磨蚀性和机械苛刻的场合)的服装。所述服装可包括上衣、工装服、夹克、裤子、袖套、围裙和需要防火、防热的其他类服装。
本发明一个实施方案涉及一种制备阻燃织物的方法，所述方法包括将纤维织造，所述纤维包括聚吡啶并双咪唑纤维和经阻燃处理的纤维素纤维；所述聚吡啶并双咪唑纤维与所述纤维素纤维的重量比为1∶1-1∶35；所述聚吡啶并双咪唑纤维的比浓对数粘度大于20dl/g。当所述纤维在阻燃化学品中纺丝或所述阻燃化学品施加到和吸收到纤维中，和/或局部施加到纤维表面时，这种方法最有用。可用于此方法的优选的聚吡啶并双咪唑纤维为聚[2，6-二咪唑并[4，5-b：4，5-e]吡啶亚基-1，4-(2，5-二羟基)亚苯基]纤维而优选的纤维素纤维为棉。
本发明的另一个实施方案，优选在许多方面，涉及一种制备阻燃织物的方法，所述方法包括以下步骤：a)形成包含聚吡啶并双咪唑纤维和纤维素纤维的织物，所述聚吡啶并双咪唑纤维与所述纤维素纤维的重量比为1∶1-1∶35且所述聚吡啶并双咪唑纤维的比浓对数粘度大于20dl/g；和b)用与所述纤维素纤维和聚吡啶并双咪唑纤维相容的阻燃化学品处理所述织物。该方法的特别优选的实施方案包括：首先形成聚吡啶并双咪唑纤维和纤维素纤维的织物，所述纤维素纤维没有经过任何最初阻燃处理，然后通过处理整个织物来赋予纤维素纤维阻燃性。由于其灵活性，可优选这些方法；例如，所述织物可经过染色，随后用阻燃化学品处理。可用于该方法的优选聚苯并双咪唑纤维为聚[2，6-二咪唑并[4，5-b：4，5-e]吡啶亚基-1，4-(2，5-二羟基)亚苯基]纤维而优选的纤维素纤维为棉。
本发明通过以下实施例进行说明，而非限定。
测试方法
热防护性能测试(TPP)
使用“耐热防护性能测试”NFPA 2112(称为“TPP”)测定织物在热和火焰中的预定防护性能。将火焰以特定的热通量(通常为84kW/m2)朝向水平安装的织物的一部分。该试验在织物与热源之间无间隔的情况下，使用铜块量热仪(copper slug calorimeter)测定从热源通过试样的传导热能。用Stoll & Chianta，“Transactions New YorkAcademy Science”，1971，33，第649页提出的简化模型中达到预定的二度皮肤烧伤所需的时间来表征试验终点。在该试验中样品的该值(称作TPP值)为达到该终点所需的总热能，或者达到预定烧伤的直接热源暴露时间与入射热通量的乘积。TPP值越高，说明隔热性能越好。
耐磨性测试
采用ASTM D3884-80所述方法，用H-18轮、在泰伯耐磨性测试仪(得自Teledyne Taber，455 Bryant St.，NorthTonawanda，N.Y.14120)上施加500g负荷确定耐磨性。泰伯耐磨性记录为破坏周期数。
拉伸强度(grab strength)测试
确定织物或其他片材的断裂强度和伸长的拉伸强度测试按照ASTM D5034进行。将100mm(4.0英寸)宽的样品居中固定在拉伸试验机的夹子中并施加力直到样品断裂。从机器刻度或与测试机连接的计算机获得测试样品的断裂力值和伸长。
撕裂强度测试
撕裂强度测试(也称为“TRAP Tear”)按照ASTM D5587-96进行。该测试方法适用于采用记录恒定拉伸型(CRE)拉伸测试机按照梯形法测试纺织物撕裂强度。该测试方法中测定的撕裂强度要求在测试前开始撕裂。将样品在梯形的最小底边中间撕开来开始撕裂。将标记的梯形的不平行边夹在拉伸测试机的平行夹中。连续增大夹板的距离以施加力来使撕裂样品。同时记录产生的力。从自动图像记录仪或微处理器数据收集系统计算使撕裂继续的力。进行两种梯形撕裂强度计算：单峰力和五最高峰力的平均值。就本发明实施例而言，采用单峰力。
垂直燃烧测试
如ASTM D6143中所述进行垂直燃烧测试。按照该测试，将一段织物垂直固定并让特定火焰在其下缘燃烧12秒。记录织物暴露于火焰的响应。测量燃烧或烧焦的织物长度。还测定余焰(即移走测试火焰后织物段继续燃烧)和余辉(通过移走测试火焰后织物段的阴燃表征)时间。此外，还记录观察到的熔融和从织物段的滴落。建立工业工作服、消防员灭火服和阻燃工作服和军事服的以该测试为基础的通过/失败规格。如果织物在暴露于火焰12秒后的烧焦长度不到6英寸，则认为该织物阻燃，这是阻燃的标准工业概念。
电弧等级
按照ASTM F-1959-99“Starndard Test Method for Determingthe Arc Thermal Performance Value of Materials for Clothing(测定服装材料电弧热性能值的标准测试方法)”确定本发明织物的耐电弧性。该测试方法确定入射能，所述入射能将预测当材料暴露于电弧热能时的二等烧伤。在该过程中，测定暴露于电弧过程中及之后通过材料传递的热能量。采用量热计测量暴露的热通量和通过测试样品传递的热通量。量热计温度升高的速率是接受热能的直接量度。热传递数据用于采用Stoll曲线来预测二等烧伤的开始。然后，确定电弧等级。
实施例1
制备防热耐用织物，所述织物的经、纬环锭纺纱线都具有FR人造丝短纤维、聚吡啶并双咪唑短纤维的均匀混合物。FR人造丝是包含含磷化合物的纤维素纤维，所述聚吡啶并双咪唑短纤维由PIPD聚合物制备且由Magellan Systems International同时以商标M5销售。
通过常规棉纺设备制备和加工35％重量聚吡啶并双咪唑纤维、65％FR人造丝纤维的清棉机混合物条，然后采用环锭细纱机纺纱成捻度系数为4.0、单纱支数为约21tex(28英制棉纱支数)的短纤纱。然后在合股机上将两单纱合股来制备双股纱。采用类似方法和相同捻度及混合比，制备24tex(24英制棉纱支数)纱以用作纬纱。同上，将两股单纱合股成双股纱。
然后FR人造丝/聚吡啶并双咪唑混纺纱用作经纱和纬纱并在有梭织机上织成织物，制备具有2×1斜纹织物和26经纱×17纬纱/cm(72经纱×52纬纱/英寸)结构和基重为约200g/m2(6oz/yd2)的坯布。然后在热水中洗涤所得斜纹坯布并低张力干燥。接着采用碱性染料将洗净织物喷射染色。成品织物的基重为约215g/m2(6.5oz/yd2)。
实施例2
如实施例1中制备防热耐用织物，所不同的是清棉机混合物条具有15％重量聚吡啶并双咪唑纤维、85％棉。如实施例1中，斜纹坯布具有26经纱×17纬纱/cm(72经纱×52纬纱/英寸)结构和基重为约200g/m2(6oz/yd2)，洗涤、低张力干燥并用碱性染料染色后，具有约215g/m2(6.5oz/yd2)的成品织物基重。所得织物然后进行阻燃化学品处理。
实施例3(对比实施例)
如实施例1和2中制备防热耐用织物，用作对照物，所不同的是清棉机混合物条具有100％阻燃处理棉织物。
表1
  对照物  实施例1  实施例2
  标称基重(opsy)   6.5  6.5  6.5
  抗拉测试断裂强度(1bf)W/F   0  +  +
  梯形撕裂(1bf) W/F   0  +  +
  泰伯(周期数)CS-10/1000g   0  +  +
  TPP(cal/cm2)   0  +  +
  垂直燃烧(in)W/F   0  +  +
  电弧等级(cal/cm2)   0  +  +
表1中，“+”表示预计该织物的性能优于对照织物性能。标注“0”表示对照织物的性能或等同于对照织物的性能。
本文中公开的所有专利和公开物通过引用其全部内容结合于此。

Claims (16)

1.一种织造阻燃织物，所述织物包含：
聚吡啶并双咪唑纤维，和
经阻燃处理的纤维素纤维，
其中所述聚吡啶并双咪唑纤维与所述纤维素纤维的重量比为1∶1-1∶35；和
所述聚吡啶并双咪唑纤维的比浓对数粘度大于20dl/g。
2.权利要求1的织物，其中所述聚吡啶并双咪唑纤维与所述纤维素纤维的重量比为1∶10-1∶35。
3.权利要求2的织物，其中所述聚吡啶并双咪唑纤维与所述纤维素纤维的重量比为1∶20-1∶35。
4.权利要求1的织物，其中所述聚吡啶并双咪唑纤维的比浓对数粘度大于28dl/g。
5.权利要求1的织物，其中所述聚吡啶并双咪唑纤维和纤维素纤维为短纤维。
6.权利要求1的织物，其中所述纤维素纤维为棉、人造丝、醋酯纤维、三醋酯纤维或莱塞尔纤维(Lyocell)。
7.权利要求6的织物，其中所述纤维素纤维为棉。
8.权利要求7的织物，所述织物包含1-6cm长的棉。
9.权利要求1的织物，其中所述纤维素纤维为长丝纤维。
10.权利要求1的织物，其中所述聚吡啶并双咪唑纤维为聚[2，6-二咪唑并[4，5-b：4，5-e]吡啶亚基-1，4-(2，5-二羟基)亚苯基]纤维。
11.一种防护服装，所述防护服装包含权利要求1的阻燃织物。
12.一种防护制品，所述防护制品包含权利要求1的阻燃织物。
13.一种制备织造阻燃织物的方法，所述方法包括：
将纤维织造，所述纤维包括：聚吡啶并双咪唑纤维和经阻燃处理的纤维素纤维；
所述聚吡啶并双咪唑纤维与所述纤维素纤维的重量比为1∶1-1∶35；且
所述聚吡啶并双咪唑纤维的比浓对数粘度大于20dl/g。
14.权利要求13的方法，其中所述聚吡啶并双咪唑纤维为聚[2，6-二咪唑并[4，5-b：4，5-e]吡啶亚基-1，4-(2，5-二羟基)亚苯基]纤维且所述纤维素纤维为棉。
15.一种制备织造阻燃织物的方法，所述方法包括以下步骤：
a)形成包含聚吡啶并双咪唑纤维和纤维素纤维的织物，所述聚吡啶并双咪唑纤维与所述纤维素纤维的重量比为1∶1-1∶35且所述聚吡啶并双咪唑纤维的比浓对数粘度大于20dl/g；和
b)用与所述纤维素纤维和聚吡啶并双咪唑纤维相容的阻燃化学品处理所述织物。
16.权利要求15的方法，其中所述聚吡啶并双咪唑纤维为聚[2，6-二咪唑并[4，5-b：4，5-e]吡啶亚基-1，4-(2，5-二羟基)亚苯基]且所述纤维素纤维为棉。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2656470A1 (en) * 2006-07-31 2008-02-07 E.I. Du Pont De Nemours And Company Nonwoven web comprising polyarenazole microfibers and process for making same
US8347420B2 (en) * 2008-04-02 2013-01-08 E I Du Pont De Nemours And Company Thermal liner subassembly, fabric and method of use
EP2471986A1 (en) * 2010-12-30 2012-07-04 Norafin Industries (Germany) GmbH A multiple-use nonwoven fabric structure

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1064512A (zh) * 1991-02-25 1992-09-16 陶氏化学公司 含聚吲哚的防护布
US5674969A (en) * 1993-04-28 1997-10-07 Akzo Nobel Nv Rigid rod polymer based on pyridobisimidazole

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4533692A (en) * 1982-09-17 1985-08-06 Sri International Liquid crystalline polymer compositions, process, and products
JPH04263646A (ja) * 1991-02-15 1992-09-18 Teijin Ltd 防護衣用布帛
FI91778C (fi) 1991-12-31 1994-08-10 Kemira Fibres Oy Piidioksidia sisältävä tuote ja menetelmä sen valmistamiseksi
JPH07189074A (ja) * 1993-12-27 1995-07-25 Toyobo Co Ltd 耐熱、耐炎布帛
JP4092594B2 (ja) * 1996-11-29 2008-05-28 東洋紡績株式会社 微粉状芳香族ジカルボン酸
WO1999027169A1 (en) * 1997-11-21 1999-06-03 Akzo Nobel N.V. Flame-retardant materials
FR2843132B1 (fr) * 2002-07-31 2004-10-29 Proline Textile Fil composite anti-feu a deux types de fibres
US20060252325A1 (en) * 2002-10-17 2006-11-09 Mineaki Matsumura Protection product
EP1644684B1 (en) * 2003-06-27 2010-08-11 Auburn University Layered ballistic-resistant material
US20050181024A1 (en) * 2003-07-25 2005-08-18 Subramaniam Sabesan Antimicrobial ballistic fabrics and protective articles
US20070099533A1 (en) * 2005-11-03 2007-05-03 Xun Ma Multi-layered fire blocking fabric structure having augmented fire blocking performance and process for making same
JP5219832B2 (ja) * 2005-12-16 2013-06-26 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー Ｐｉｐｄ快適布帛およびそれから作られた物品
CN101331252A (zh) * 2005-12-16 2008-12-24 纳幕尔杜邦公司 包含耐紫外线聚吡啶并双咪唑和聚苯并双唑纤维外层面料的耐热服装
ES2496966T3 (es) * 2005-12-16 2014-09-22 Southern Mills, Inc. Prendas protectoras que proporcionan protección térmica
DE602006010431D1 (de) * 2005-12-16 2009-12-24 Du Pont Wärmeleistungskleidungsstücke mit einem aussenhautstoff aus pipd- und aramidfasern
EP1959772B1 (en) * 2005-12-16 2010-05-05 E.I. Du Pont De Nemours And Company Garments comprising a flexible high thermal performance outer shell fabric of polybenzimidazole and polypyridobisimidazole fibers
EP1968407B1 (en) * 2005-12-16 2012-03-14 E.I. Du Pont De Nemours And Company Thermal performance garments comprising a bleach tolerant outer shell fabric of polypyridobisimidazole and polybenzobisoxazole fibers
KR20080083167A (ko) * 2005-12-21 2008-09-16 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 Ｐｉｐｄ 플록을 포함하는 종이 및 이의 제조 방법
US7727358B2 (en) * 2005-12-21 2010-06-01 E.I. Du Pont De Nemours And Company Pulp comprising polypyridobisimidazole and other polymers and methods of making same
US20080146108A1 (en) * 2006-12-18 2008-06-19 James Neal Singletary Coated fabrics and laminates suitable for rigid armor applications and processes for making same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1064512A (zh) * 1991-02-25 1992-09-16 陶氏化学公司 含聚吲哚的防护布
US5674969A (en) * 1993-04-28 1997-10-07 Akzo Nobel Nv Rigid rod polymer based on pyridobisimidazole

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
肖长发.聚苯撑吡啶并咪唑纤维研究(一).高科技纤维与应用29 2.2004,29(2),7-10.
肖长发.聚苯撑吡啶并咪唑纤维研究(一).高科技纤维与应用29 2.2004,29(2),7-10. *

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