CN104228239B - 一种消防员防护服装用复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种消防员防护服装用复合材料及其制备方法。所述复合材料分为三层，由外而内依次由阻燃机织物层、阻燃防水透湿隔热层及舒适层组成。所述阻燃防水透湿隔热层为依次由聚四氟乙烯防水透湿膜、水刺芳纶无纺布及点状阻燃硅胶层组成的复合层。所述舒适层为针刺芳纶无纺布与轻薄阻燃机织物组成的绗缝层。所述阻燃防水透湿隔热层中的聚四氟乙烯防水透湿膜面与所述阻燃机织物层相接触，所述阻燃防水透湿隔热层中的点状阻燃硅胶层与所述舒适层中的针刺芳纶无纺布相接触。本发明制备的复合材料，具有高强、阻燃、防风、防水等性能，可以用于制备消防员用防护服装，且穿着轻便、热防护性能优良。

Description

一种消防员防护服装用复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于纺织领域，具体涉及一种消防员防护服装用复合材料及其制备方法。

背景技术

近几年来，随着抗震救灾、灭火、反恐等非战争行动强度的不断上升，城市消防员的作用越来越重要，消防员防护服装也成为功能服装研究重点。目前国内外消防员防护服装，通常采用四层结构复合材料，材料最外层为芳纶阻燃机织物，第二层为聚四氟乙烯防水透湿膜复合芳纶水刺无纺布，第三层为针织芳纶无纺布，第四层为薄型阻燃机织物。四层结构的消防服为消防人员进入火场提供了良好的防护，但由于采用水刺、针刺无纺布来实现阻燃、隔热效果，也使消防服装比较厚重，消防员穿着进入火场后，会有很强的闷热感，有时甚至出现热休克现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种高热防护性能的消防员防护服装用复合材料及其制备方法。

本发明所提供的高热防护性能的消防员防护服装用复合材料，共分为三层，其由外而内依次由阻燃机织物层(即最外层)、阻燃防水透湿隔热层(即中间层)及舒适层(即内层)组成；

其中，所述阻燃防水透湿隔热层为依次由聚四氟乙烯防水透湿膜、水刺芳纶无纺布及点状阻燃硅胶层组成的复合层。

所述舒适层为针刺芳纶无纺布与轻薄阻燃机织物组成的绗缝层。

所述阻燃防水透湿隔热层中的聚四氟乙烯防水透湿膜面与所述阻燃机织物层(最外层)相接触，所述阻燃防水透湿隔热层中的点状阻燃硅胶层与所述舒适层中的针刺芳纶无纺布相接触。

所述阻燃机织物层(最外层)由芳纶1313纤维、芳纶1414纤维、阻燃粘胶纤维和有机导电纤维按照质量比为30～45％：5～20％：40～50％：1～3％混合后制得，所述阻燃机织物的克重为180g/㎡～250g/㎡。其中，所述阻燃粘胶纤维具体可为各种市场上销售的阻燃粘胶纤维，如兰精公司生产的FR纤维等；所述有机导电纤维具体可为任意一种涤纶基或锦纶基的有机导电纤维。

所述阻燃防水透湿隔热层中的水刺芳纶无纺布由芳纶1313纤维和芳纶1414纤维按照质量比为80～90％：10～20％混合后经水刺制得。所述水刺芳纶无纺布的克重为50g/㎡～70g/㎡。

所述阻燃防水透湿隔热层中的点状阻燃硅胶层通过在所述水刺芳纶无纺布未与所述聚四氟乙烯防水透湿膜接触的表面上点状涂覆阻燃硅胶制备得到，在点状涂覆中，所述阻燃硅胶的施加量为50－70g/㎡。其中，所述阻燃硅胶为可直接购置的商品，如道康宁UL94V0级阻燃硅胶HC1447U、日本信越KE951U硅胶。

所述舒适层中的针刺芳纶无纺布由芳纶1313纤维和芳纶1414纤维按照质量比为80～90％：10～20％混合后经针刺制得。所述针刺芳纶无纺布的克重为30g/㎡～60g/㎡。

所述舒适层中的轻薄阻燃机织物由芳砜纶和阻燃粘胶纤维按照质量比为40～50％：50～60％混合后制得。所述轻薄阻燃机织物的克重为100g/㎡～120g/㎡。其中，所述阻燃粘胶纤维具体可为市场上销售的各种阻燃粘胶纤维，如兰精公司生产的FR纤维等。

本发明所提供的高热防护性能的消防员防护服装用复合材料，是通过包括下述步骤的方法制备得到的：

(一)、制备所述阻燃机织物层(最外层)：

将芳纶1313纤维、芳纶1414纤维、阻燃粘胶纤维和有机导电纤维混合，得到混合纤维；再将得到的混合纤维经纺纱、织造、染整、防水整理，制成所述阻燃机织物层，所述阻燃机织物的克重为180～250g/㎡；

其中，所述芳纶1313纤维、芳纶1414纤维、阻燃粘胶纤维和有机导电纤维的质量比依次为30～45％：5～20％：40～50％：1～3％；

(二)、制备所述阻燃防水透湿隔热层

a、将芳纶1313纤维和芳纶1414纤维混合，然后经梳理、铺网、水刺得到水刺芳纶无纺布；其中，所述芳纶1313纤维与芳纶1414纤维的质量比为80～90％：10～20％；所述水刺芳纶无纺布的克重为50g/㎡～70g/㎡；

b、将所述水刺芳纶无纺布与聚四氟乙烯防水透湿膜复合，得到阻燃防水透湿材料；

c、以所述阻燃防水透湿材料为基材，在所述水刺芳纶无纺布未与所述聚四氟乙烯防水透湿膜接触的表面上点状涂覆阻燃硅胶，得到所述阻燃防水透湿隔热层；其中，所述阻燃硅胶的施加量为50－70g/㎡；

(三)、制备舒适层

d、将芳砜纶和阻燃粘胶纤维混合，再将得到的混合纤维通过纺纱、织造、染整，得到所述轻薄阻燃机织物，其中所述芳砜纶纤维与阻燃粘胶纤维的质量比为40～50％：50～60％；所述轻薄阻燃机织物的克重为100g/㎡～120g/㎡；

e、将芳纶1313纤维、芳纶1414纤维混合，再将得到的混合纤维通过梳理、铺网、针刺，得到所述针刺芳纶无纺布，其中所述芳纶1313纤维与芳纶1414纤维的质量比为80～90％：10～20％；所述针刺芳纶无纺布的克重为30g/㎡～60g/㎡；

f、将所述轻薄阻燃机织物与所述针刺芳纶无纺布绗缝在一起，得到舒适层；

(四)制备复合材料

将所述阻燃机织物、所述阻燃防水透湿隔热材料和所述舒适层按照由外而内的顺序依次组合在一起，得到所述高热防护性能的复合材料，其中，所述阻燃防水透湿隔热层中的聚四氟乙烯防水透湿膜面与所述阻燃机织物层相接触，所述阻燃防风防水透湿隔热层中的点状阻燃硅胶层与所述舒适层中的针刺芳纶无纺布相接触。

上述步骤(一)、(二)、(三)的顺序可任意调整。

图1为本发明的复合材料的组合示意图，其中，1代表芳纶1313/芳纶1414/阻燃粘胶/有机导电纤维阻燃机织物，2代表聚四氟乙烯(聚四氟乙烯)膜，3代表芳纶1313/芳纶1414水刺无纺布，4代表点状阻燃硅胶，5代表芳纶1313/芳纶1414针刺无纺布，6代表芳砜纶/阻燃粘胶阻燃机织物，A代表最外层，B代表阻燃防水透湿隔热层，C代表舒适层。

上述方法步骤(一)中，所述阻燃粘胶纤维具体可为市场上销售的各种阻燃粘胶纤维，如兰精公司生产的FR纤维等；所述有机导电纤维具体可为任意一种涤纶基或锦纶基有机导电纤维。

所述纺纱的方法为常规纺纱工艺，如环锭纺；所述织造的方法为常规织造工艺，如喷气织机织造，所述染整的方法为常规染整工艺，如分散染料高温高压染色，所述防水整理的方法为通过轧压防水整理剂进行防水整理。其中，所述防水整理剂具体可为有机氟系防水整理剂，如旭能7500、华大KG3045、中纺FK525A、科华恩77C等。

上述方法步骤(二)a中，所述水刺的方法为常规水刺工艺。所述梳理、铺网和水刺的方法具体可为：将所述混合纤维经过梳理机形成纤维网，将所述纤维网横铺直取，获得一定厚度的絮片，再通过水刺机水刺成无纺布。

上述方法步骤(二)b中，所述复合的方法为采用粘结剂点状胶粘复合。其中，所述粘结剂具体可为聚氨脂胶，如南光-P7880、霸力-PU550、佳运JY55-1等。

上述方法步骤(二)c中，所述阻燃硅胶是可直接购置的商品，如道康宁UL94V0级阻燃硅胶HC1447U、日本信越KE951U硅胶。所述点状涂覆可以采用各种形状，具体可为圆形、菱形或三角形，优选为圆形点状涂覆。所述点状涂覆中，所述阻燃硅胶的施加量为50－70g/㎡。

上述方法步骤(三)d中，所述纺纱的方法为常规纺纱工艺，如环锭纺。所述织造的方法为常规织造工艺，如喷气织机织造。所述染整的方法为常规染整工艺，如分散染料高温染色。

上述方法步骤(三)e中，所述针刺的方法为常规针刺工艺。所述梳理、铺网和针刺的方法具体可为：采用一般的无纺布梳理机将纤维梳理成网后，采用横铺直取的方法获得无纺布网，再通过针刺机针刺，形成针刺无纺布。

上述方法步骤(四)中，所述组合的方法为叠加。

本发明针对现行消防员防护服装笨重闷热问题，采用在聚四氟乙烯防水透湿膜复合芳纶水刺无纺布材料的无纺布面点状涂覆阻燃硅胶，从而形成空气隔热层，从而大幅度减轻隔热作用的无纺布的厚度与重量，也提高了复合材料的热防护性能。

本发明制备的复合材料，具有高强、阻燃、防风、防水等性能，可以用于制备消防员用防护服装，且穿着轻便、热防护性能优良。

用这种材料生产的消防员防护服装，更加轻便舒适，防护效果也有明显提高。

附图说明

图1为本发明的复合材料的组合示意图，其中，1代表芳纶1313/芳纶1414/阻燃粘胶/有机导电纤维阻燃机织物，2代表聚四氟乙烯(聚四氟乙烯)膜，3代表芳纶1313/芳纶1414水刺无纺布，4代表点状阻燃硅胶，5代表芳纶1313/芳纶1414针刺无纺布，6代表芳砜纶/阻燃粘胶阻燃机织物，A代表最外层，B代表阻燃防水透湿隔热层，C代表舒适层。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

下述实施例中所采用的聚四氟乙烯防水透湿膜购自宁波登越新材料科技有限公司，注册商标为Dentik。

实施例1、消防员防护服装用复合材料1的制备

1)将芳纶1313纤维、芳纶1414纤维、阻燃粘胶纤维(兰精公司生产的FR纤维)和有机导电纤维(日本中纺公司导电纤维)按照质量比30％：17％：50％：3％混合，得到混合纤维；将得到的混合纤维通过环锭纺纺纱、喷气织机织造、分散染料高温高压染色、以及通过轧压防水整理剂(旭能7500)进行防水整理，制成所述阻燃机织物层(克重为180g/㎡)(即最外层)；

2)将芳纶1313纤维和芳纶1414纤维按照质量比90％：10％混合，将所述混合纤维经过梳理机形成纤维网，将所述纤维网横铺直取，获得一定厚度的絮片，再通过水刺机水刺成无纺布(克重为70g/㎡)；

3)将得到的水刺芳纶无纺布与聚四氟乙烯防水透湿膜采用粘结剂(南光-P7880)点状胶粘复合，得到阻燃防水透湿材料；

4)以得到的阻燃防水透湿材料为基材，在所述水刺芳纶无纺布的无聚四氟乙烯面上圆形点状涂覆阻燃硅胶(道康宁UL94V0级阻燃硅胶HC1447U)(50g/m²)，得到所述阻燃防水透湿隔热材料(即中间层)；

5)将芳砜纶和阻燃粘胶纤维(兰精公司生产的FR纤维)按照质量比40％：60％混合，将得到的混合纤维通过环锭纺纺纱、喷气织机织造、分散染料高温染色，制备所述轻薄阻燃机织物(克重100g/㎡)；

6)将芳纶1313纤维与芳纶1414纤维按照质量比为80％：20％混合，采用一般的无纺布梳理机将纤维梳理成网后，采用横铺直取的方法获得无纺布网，再通过针刺机针刺得到所述针刺芳纶无纺布(克重60g/㎡)；

7)将得到的轻薄阻燃机织物与得到的针刺芳纶无纺布绗缝在一起，得到舒适层；

8)将所述阻燃机织物层、所述阻燃防水透湿隔热材料和所述舒适层按照由外而内的顺序依次层压在一起，得到所述高热防护性能复合材料。

实施例2、消防员防护服装用复合材料2的制备

1)将芳纶1313纤维、芳纶1414纤维、阻燃粘胶纤维(兰精公司生产的FR纤维)和有机导电纤维(日本中纺公司导电纤维)按照质量比45％：14％：40％：1％混合，得到混合纤维；将得到的混合纤维通过环锭纺纺纱、喷气织机织造、分散染料高温高压染色、以及通过轧压防水整理剂(华大KG3045)进行防水整理，制成所述阻燃机织物层(克重为250g/㎡)(即最外层)；

2)将芳纶1313纤维和芳纶1414纤维按照质量比80％：20％混合，将所述混合纤维经过梳理机形成纤维网，将所述纤维网横铺直取，获得一定厚度的絮片，再通过水刺机水刺成无纺布(克重为50g/㎡)；

3)将得到的水刺芳纶无纺布与聚四氟乙烯防水透湿膜采用粘结剂(霸力-PU550)点状胶粘复合，得到阻燃防水透湿材料；

4)以得到的阻燃防水透湿材料为基材，在所述水刺芳纶无纺布的无聚四氟乙烯面上菱形点状涂覆阻燃硅胶(日本信越KE951U硅胶)(70g/㎡)，得到所述阻燃防水透湿隔热材料(即中间层)；

5)将芳砜纶和阻燃粘胶纤维(兰精公司生产的FR纤维)按照质量比50％：50％混合，将得到的混合纤维通过环锭纺纺纱、喷气织机织造、分散染料高温染色，制备所述轻薄阻燃机织物(克重100g/㎡)；

6)将芳纶1313纤维与芳纶1414纤维按照质量比为90％：10％混合，采用一般的无纺布梳理机将纤维梳理成网后，采用横铺直取的方法获得无纺布网，再通过针刺机针刺得到所述针刺芳纶无纺布(克重30g/㎡)；

7)将得到的轻薄阻燃机织物与得到的针刺芳纶无纺布绗缝在一起，得到舒适层；

8)将所述阻燃机织物层、所述阻燃防水透湿隔热材料和所述舒适层按照由外而内的顺序依次层压在一起，得到所述高热防护性能复合材料。

实施例3、高热防护性能消防员防护服装用复合材料3的制备

1)将芳纶1313纤维、芳纶1414纤维、阻燃粘胶纤维(兰精公司生产的FR纤维)和有机导电纤维(日本中纺公司导电纤维)按照质量比33％：20％：45％：2％混合，得到混合纤维；将得到的混合纤维通过环锭纺纺纱、喷气织机织造、分散染料高温高压染色、以及通过轧压防水整理剂(中纺FK525A)进行防水整理，制成所述阻燃机织物(克重为215g/㎡)(即最外层)；

2)将芳纶1313纤维和芳纶1414纤维按照质量比85％：15％混合，将所述混合纤维经过梳理机形成纤维网，将所述纤维网横铺直取，获得一定厚度的絮片，再通过水刺机水刺成无纺布(克重为60g/㎡)；

3)将得到的水刺芳纶无纺布与聚四氟乙烯防水透湿膜采用粘结剂(佳运JY55-1)点状胶粘复合，得到阻燃防水透湿材料；

4)以得到的阻燃防水透湿材料为基材，在所述水刺芳纶无纺布的无聚四氟乙烯面上圆形点状涂覆阻燃硅胶(60g/㎡)，得到所述阻燃防水透湿隔热材料(即中间层)；

5)将芳砜纶和阻燃粘胶纤维(兰精公司生产的FR纤维)按照质量比45％：55％混合，将得到的混合纤维通过环锭纺纺纱、喷气织机织造、分散染料高温染色，制备所述轻薄阻燃机织物(克重110g/㎡)；

6)将芳纶1313纤维与芳纶1414纤维按照质量比为80％：20％混合，采用一般的无纺布梳理机将纤维梳理成网后，采用横铺直取的方法获得无纺布网，再通过针刺机针刺得到所述针刺芳纶无纺布(克重45g/㎡)；

7)将得到的轻薄阻燃机织物与得到的针刺芳纶无纺布绗缝在一起，得到舒适层；

8)将所述阻燃机织物层、所述阻燃防水透湿隔热材料和所述舒适层按照由外而内的顺序依次层压在一起，得到所述高热防护性能复合材料。

本发明制得的复合材料与市场现行消防服用四层结构材料(文献“邹振高，刘金文，卢延振，美国阻燃防护服测试标准现状及发展趋势，中国个体防护装备，2007(3)：35-38”中报道的消防服用四层结构材料)的性能比较数据如表1所示。

表1织物性能指标比较

在实际应用时，本发明设计的复合材料明显较轻便，主要原因是由于阻燃硅胶点间有间隔，材料不僵硬，易于弯曲，本发明的复合材料的重量与市场现行消防服用四层结构材料的重量相当，但其热防护性能(TPP值)明显提高。

Claims (5)

1.一种消防员防护服装用复合材料，分为三层，其由外而内依次由阻燃机织物层、阻燃防水透湿隔热层及舒适层组成；

其中，所述阻燃防水透湿隔热层为依次由聚四氟乙烯防水透湿膜、水刺芳纶无纺布及点状阻燃硅胶层组成的复合层；

所述舒适层为针刺芳纶无纺布与轻薄阻燃机织物组成的绗缝层；

所述阻燃防水透湿隔热层中的聚四氟乙烯防水透湿膜面与所述阻燃机织物层相接触，所述阻燃防水透湿隔热层中的点状阻燃硅胶层与所述舒适层中的针刺芳纶无纺布相接触；

所述阻燃机织物层由芳纶1313纤维、芳纶1414纤维、阻燃粘胶纤维和有机导电纤维按照质量比为30～45：5～20：40～50：1～3混合后制得，所述阻燃机织物的克重为180g/㎡～250g/㎡；

所述阻燃防水透湿隔热层中的水刺芳纶无纺布由芳纶1313纤维和芳纶1414纤维按照质量比为80～90：10～20混合后经水刺制得；所述水刺芳纶无纺布的克重为50g/㎡～70g/㎡；

所述阻燃防水透湿隔热层中的点状阻燃硅胶层通过在所述水刺芳纶无纺布未与所述聚四氟乙烯防水透湿膜接触的表面上点状涂覆阻燃硅胶制备得到，在点状涂覆中，所述阻燃硅胶的施加量为50－70g/㎡；

所述舒适层中的针刺芳纶无纺布由芳纶1313纤维和芳纶1414纤维按照质量比为80～90：10～20混合后经针刺制得；所述针刺芳纶无纺布的克重为30g/㎡～60g/㎡；

所述舒适层中的轻薄阻燃机织物由芳砜纶和阻燃粘胶纤维按照质量比为40～50：50～60混合后制得；所述轻薄阻燃机织物的克重为100g/㎡～120g/㎡。

2.一种制备权利要求1所述的消防员防护服装用复合材料的方法包括下述步骤：

(一)、制备所述阻燃机织物层：

将芳纶1313纤维、芳纶1414纤维、阻燃粘胶纤维和有机导电纤维混合，得到混合纤维；再将得到的混合纤维经纺纱、织造、染整、防水整理，制成所述第一阻燃机织物层，所述阻燃机织物的克重为180～250g/㎡；

其中，所述芳纶1313纤维、芳纶1414纤维、阻燃粘胶纤维和有机导电纤维的质量比依次为30～45：5～20：40～50：1～3；

(二)、制备所述阻燃防水透湿隔热层：

a、将芳纶1313纤维和芳纶1414纤维混合，经梳理、铺网、水刺，得到水刺芳纶无纺布；其中，所述芳纶1313纤维与芳纶1414纤维的质量比为80～90：10～20；所述水刺芳纶无纺布的克重为50g/㎡～70g/㎡；

b、将所述水刺芳纶无纺布与聚四氟乙烯防水透湿膜复合，得到阻燃防水透湿材料；

c、以所述阻燃防水透湿材料为基材，在所述水刺芳纶无纺布未与所述聚四氟乙烯防水透湿膜接触的表面上点状涂覆阻燃硅胶，得到所述阻燃防水透湿隔热层；其中，所述阻燃硅胶的施加量为50－70g/㎡；

(三)、制备舒适层：

d、将芳砜纶和阻燃粘胶纤维混合，再将得到的混合纤维通过纺纱、织造、染整，得到所述轻薄阻燃机织物，其中所述芳砜纶纤维与阻燃粘胶纤维的质量比为40～50：50～60；所述轻薄阻燃机织物的克重为100g/㎡～120g/㎡；

e、将芳纶1313纤维、芳纶1414纤维混合，再将得到的混合纤维通过梳理、铺网、针刺，得到所述针刺芳纶无纺布，其中所述芳纶1313纤维与芳纶1414纤维的质量比为80～90：10～20；所述针刺芳纶无纺布的克重为30g/㎡～60g/㎡；

f、将所述轻薄阻燃机织物与所述针刺芳纶无纺布绗缝在一起，得到所述舒适层；

(四)制备复合材料：

将所述阻燃机织物、所述阻燃防水透湿隔热层和所述舒适层按照由外而内的顺序依次组合在一起，得到所述高热防护性能的复合材料，其中，所述阻燃防水透湿隔热层中的聚四氟乙烯防水透湿膜面与所述第一阻燃机织物层相接触，所述阻燃防水透湿隔热层中的点状阻燃硅胶层与所述舒适层中的针刺芳纶无纺布相接触。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述方法步骤(一)中，所述防水整理的方法为通过轧压防水整理剂进行防水整理，所述防水整理剂为有机氟系防水整理剂。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述方法步骤(二)b中，所述复合的方法为采用粘结剂点状胶粘复合，所述粘结剂为聚氨脂胶；所述方法步骤(二)c中，所述点状涂覆为圆形、菱形或三角形点状涂布。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述方法步骤(四)中，所述组合的方法为叠加。