CN105172288A - 一种多功能三层复合阻燃面料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种多功能三层复合阻燃面料及其制备方法，依次包括机织面料层，E-PTFE膜层和针织面料层，所述机织面料层与所述E-PTFE？膜层之间，以及所述E-PTFE膜层与所述针织面料层之间均设有胶层。本发明的一种多功能三层复合阻燃面料，适用于海上油气开发的特点，为在海上石油平台的工作环境提供了有效的防护具有永久阻燃、强力高、防风、防盐、三防（防水防油防污）、抗静电、保暖、透湿、安全轻便等特性。

Description

一种多功能三层复合阻燃面料及其制备方法

技术领域

本发明属于纺织面料技术领域，尤其涉及一种多功能三层复合阻燃面料及其制备方法。

背景技术

海上石油平台是主要为在海上进行钻井、采油、集运、观测、导购、施工等活动提供生产和生活设施的建筑物。而在这狭小的海洋平台上，操作者经常会受到暴风雨、洋流、风力、化学腐蚀，高寒环境等问题的影响，自然条件恶劣，操作工况十分复杂。而且海洋石油平台远离陆地，运输十分困难。海上石油平台上各种设备之间无足够的安全距离，操作者的活动空间有限，平台常年处于风、浪、潮之中，一旦发生事故，救援困难，后果非常严重。

目前，海上石油平台的操作者大都采用阻燃棉衣来抵御恶劣的海洋环境。阻燃棉衣的外层面料为阻燃棉面料，中间则为棉絮。阻燃棉面料是经过后整工艺加工而成，具有较好的防火作用，但是随着洗涤次数的增加，面料的强力及阻燃性能会逐渐降低，且面料厚重，纱支较粗，穿着舒适性差，尺寸稳定性不好，含甲醛，长时间接触会使皮肤过敏。棉面料在阻燃过程中需要氨气熏蒸，而氨气有强烈的刺激性气味，吸入过多对人体有害。另外，阻燃棉衣中间的棉絮，厚重且不便于清洗，如果清洗的话，会造成洗后棉絮分布不均匀，不能满足高寒环境的需求。

因此，有必要开发一款有效实用的多功能面料和防护服。

发明内容

本发明的目的是提供一种多功能三层复合阻燃面料及其制备方法，具有永久阻燃、强力高、防风、防盐、三防（防水防油防污）、抗静电、保暖、透湿、安全轻便等特性。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：

一种多功能三层复合阻燃面料，依次包括机织面料层，E-PTFE膜层和针织面料层，所述机织面料层与所述E-PTFE膜层之间，以及所述E-PTFE膜层与所述针织面料层之间均设有胶层。

进一步的，所述机织面料层采用芳纶纤维面料制成。

进一步的，所述机织面料层采用经特氟龙三防处理后的芳纶纤维面料制成。

进一步的，所述机织面料层采用经特氟龙三防处理和双面高温压光后的芳纶纤维面料制成。

进一步的，所述芳纶纤维面料包括美国杜邦的NomexIIIA。

进一步的，所述针织面料层采用间位芳纶制成。

进一步的，所述间位芳纶包括美国杜邦的Nomex纤维。

进一步的，所述胶层为热熔胶。

本发明还提供上述的多功能三层复合阻燃面料制备得到的防护服。

其中，上述的杜邦NomexIIIA纤维是本质永久阻燃防静电材料，其成分为含93%的间位芳纶Nomex（诺美克斯）、5%的对位芳纶Kevlar(凯夫拉）和2%的抗静电纤维P140。

上述的Nomex，即间位芳香族聚酰胺纤维-芳纶1313，是美国杜邦（DuPont）公司在60年代发明并投入使用的。其最突出的特点就是耐高温性能好，可在220℃高温下长期使用而不老化，其电气性能与机械性能的有效性可保持10年之久，而且尺寸稳定性极佳，在250℃左右的热收缩率仅为1%，短时间暴露于300℃高温中也不会收缩、脆化、软化或者融熔，只在370℃以上的强温下才开始分解，400℃左右开始碳化，如此高的热稳定性在目前有机耐温纤维中出类拔萃。Nomex纤维是一种本质阻燃、耐高温的纤维，不会熔融、熔滴，不散发有害气体，在空气中也不会助燃，具有自熄性，极限氧指数大于28%，尤其在突遇900℃-1500℃的高温时，布面会迅速碳化及增厚，形成特有的绝热屏障，保护穿着者逃生；其电绝缘性极佳，化学稳定性好，机械性能优良，耐辐射性能十分优异，故常用于防护面料、服装、电气绝缘纸及其他高性能要求的应用。

上述的Kevlar，即对位芳香族聚酰胺纤维-芳纶1414，是美国杜邦公司研制的一种芳纶纤维复合材料，这重复合材料结合高强度及重量轻的优异特质，在同等重量条件下，为钢丝的5倍强度、E级玻璃纤维的2.5倍强度、铝的10倍强度，被认为是世界上最强的纤维。Kevlar具有优异的耐温性能，不仅能在负196℃到正204℃的温度范围内连续使用而不会有很明显的变化或减损，同时还具有不溶解、防火性（不助燃）、仅会在427℃开始碳化、能忍受温度高达538℃短暂时间接触的优异耐温性能。Kevlar具有低延伸、高模数、断裂强度高、耐温性高、不熔解不助燃只会碳化、高抗化学性、高稳定性、低比重、优异电绝缘性等性能。

上述的抗静电纤维P140是美国英威达公司生产的抗静电纤维，具有碳芯纤维成分，不易积聚静电荷，对于防静电的产生和静电的消散具有非常优异的性能。在油气田，燃气站，加油站，矿井等特殊工作环境，静电火花是非常危险的，抗静电纤维P-140可以有效阻止静电的产生，有效避免由静电产生的事故。

PTFE膜是以聚四氟乙烯为原料，采用双向拉伸方法制成的微孔性薄膜。上述的E-PTFE膜则是在PTFE膜的其中一面涂覆一层PU膜，使其具有更优异的防油功能，并起到保护PTFE膜的作用。E-PTFE膜还具有绝佳的防水、透湿、防风功能，其厚度为30-50μm，透湿量>10000g/m2.24hr，耐水压>10000mm水柱，耐温差-150℃-300℃，且耐强酸、强碱等化学物质。研究表明，只有当靠近皮肤的衣服内微气候区的温度在32+1℃，湿度在50+10%时才感到舒适，此时人体处于最佳的生理状态。人体出汗是热平衡调节中的有效散热手段。人体散热量的80%是经过皮肤蒸发散热的。长期以来，PVC、PU、TPU等涂层、层压织物虽然对人体的防水保暖起到一定效果，但因为无法把汗气排到服装外界，使汗气淤积在服装里面，造成发闷、冻伤的现象。E-PTFE织物具有绝佳的防水、透湿、防化、防风、防油的功能，真正达到人体的干爽舒适，被称为“可呼吸的多功能面料”。

上述的多功能三层复合阻燃面料的机织面料层是通过纺纱、织坯、染色后整制备得到的；

所述纺纱包括对纤维开松清理，然后梳棉、梳棉条、并条、制备粗纱、制备细纱、络筒、蒸纱、并纱、倍捻、再次蒸纱、制备得到纱线和对纱线进行检测的步骤；

所述织坯包括对纱线进行整经，然后穿综穿筘、上机织造制得坯布，并对坯布进行物性检测、修布和验坯的步骤；

所述染色后整包括对坯布进行前处理、染色、水洗、烘干、剪毛、三防处理、烘焙、双面高温压光、罐蒸，最后检验得到的成品机织面料层的步骤。

上述的多功能三层复合阻燃面料的针织面料层是通过纺纱、织坯、染色后整制备得到的；

所述纺纱包括对纤维开松清理，然后梳棉、梳棉条、并条、制备粗纱、制备细纱、络筒、蒸纱、制备得到纱线和对纱线进行检测的步骤；

所述织坯包括对纱线进行挂纱、排针、织造和验坯的步骤；

所述染色后整包括对坯布进行前处理、染色、水洗、剖布、烘干、定型，最后检验得到的成品针织面料层的步骤。

上述的多功能三层复合阻燃面料是通过以下三层面料复合工艺制备得到的：

将机织面料层和E-PTFE膜进行贴合，熟成反应24h，得到双层复合层；将针织面料层和双层复合层的E-PTFE膜面进行贴合，熟成反应24h，得到所述多功能三层复合阻燃面料，并检验包装。

与现有技术相比，本发明的一种多功能三层复合阻燃面料及其制备方法，适用于海上油气开发的特点，为在海上石油平台的工作环境提供了有效的防护具有永久阻燃、强力高、防风、防盐、三防（防水防油防污）、抗静电、保暖、透湿、安全轻便等特性。本发明的多功能三层复合阻燃面料可直接制成防护服用于春夏季节，也可以增加阻燃摇粒绒面料作为内胆，用于更加寒冷的秋冬季节。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

实施例：

如图1所示，本实施例的一种多功能三层复合阻燃面料，依次包括机织面料层1，E-PTFE膜层2和针织面料层3，机织面料层1与E-PTFE膜层2之间，以及E-PTFE膜层2与针织面料层3之间均设有胶层4。

其中，机织面料层1采用杜邦NomexIIIA制成。机织面料层1为采用经特氟龙三防处理和双面高温压光后制成的。针织面料层3采用杜邦Nomex制成。胶层4为热熔胶。

上述的杜邦NomexIIIA纤维是本质永久阻燃防静电材料，其成分为含93%的间位芳纶Nomex（诺美克斯）、5%的对位芳纶Kevlar(凯夫拉）和2%的抗静电纤维P140。

上述的Nomex，即间位芳香族聚酰胺纤维-芳纶1313，是美国杜邦（DuPont）公司在60年代发明并投入使用的。其最突出的特点就是耐高温性能好，可在220℃高温下长期使用而不老化，其电气性能与机械性能的有效性可保持10年之久，而且尺寸稳定性极佳，在250℃左右的热收缩率仅为1%，短时间暴露于300℃高温中也不会收缩、脆化、软化或者融熔，只在370℃以上的强温下才开始分解，400℃左右开始碳化，如此高的热稳定性在目前有机耐温纤维中出类拔萃。Nomex纤维是一种本质阻燃、耐高温的纤维，不会熔融、熔滴，不散发有害气体，在空气中也不会助燃，具有自熄性，极限氧指数大于28%，尤其在突遇900℃-1500℃的高温时，布面会迅速碳化及增厚，形成特有的绝热屏障，保护穿着者逃生；其电绝缘性极佳，化学稳定性好，机械性能优良，耐辐射性能十分优异，故常用于防护面料、服装、电气绝缘纸及其他高性能要求的应用。

上述的Kevlar，即对位芳香族聚酰胺纤维-芳纶1414，是美国杜邦公司研制的一种芳纶纤维复合材料，这重复合材料结合高强度及重量轻的优异特质，在同等重量条件下，为钢丝的5倍强度、E级玻璃纤维的2.5倍强度、铝的10倍强度，被认为是世界上最强的纤维。Kevlar具有优异的耐温性能，不仅能在负196℃到正204℃的温度范围内连续使用而不会有很明显的变化或减损，同时还具有不溶解、防火性（不助燃）、仅会在427℃开始碳化、能忍受温度高达538℃短暂时间接触的优异耐温性能。Kevlar具有低延伸、高模数、断裂强度高、耐温性高、不熔解不助燃只会碳化、高抗化学性、高稳定性、低比重、优异电绝缘性等性能。

上述的抗静电纤维P140是美国英威达公司生产的抗静电纤维，具有碳芯纤维成分，不易积聚静电荷，对于防静电的产生和静电的消散具有非常优异的性能。在油气田，燃气站，加油站，矿井等特殊工作环境，静电火花是非常危险的，抗静电纤维P-140可以有效阻止静电的产生，有效避免由静电产生的事故。

PTFE膜是以聚四氟乙烯为原料，采用双向拉伸方法制成的微孔性薄膜。上述的E-PTFE膜则是在PTFE膜的其中一面涂覆一层PU膜，使其具有更优异的防油功能，并起到保护PTFE膜的作用。E-PTFE膜还具有绝佳的防水、透湿、防风功能，其厚度为30-50μm，透湿量>10000g/m2.24hr，耐水压>10000mm水柱，耐温差-150℃-300℃，且耐强酸、强碱等化学物质。研究表明，只有当靠近皮肤的衣服内微气候区的温度在32+1℃，湿度在50+10%时才感到舒适，此时人体处于最佳的生理状态。人体出汗是热平衡调节中的有效散热手段。人体散热量的80%是经过皮肤蒸发散热的。长期以来，PVC、PU、TPU等涂层、层压织物虽然对人体的防水保暖起到一定效果，但因为无法把汗气排到服装外界，使汗气淤积在服装里面，造成发闷、冻伤的现象。E-PTFE织物具有绝佳的防水、透湿、防化、防风、防油的功能，真正达到人体的干爽舒适，被称为“可呼吸的多功能面料”。

上述的多功能三层复合阻燃面料的机织面料层1是通过纺纱、织坯、染色后整制备得到的；

纺纱包括对纤维开松清理，然后梳棉、梳棉条、并条、制备粗纱、制备细纱、络筒、蒸纱、并纱、倍捻、再次蒸纱、制备得到纱线和对纱线进行检测的步骤；

织坯包括对纱线进行整经，然后穿综穿筘、上机织造制得坯布，并对坯布进行物性检测、修布和验坯的步骤；

染色后整包括对坯布进行前处理、染色、水洗、烘干、剪毛、三防处理、烘焙、双面高温压光、罐蒸，最后检验得到的成品机织面料层1的步骤。

上述的多功能三层复合阻燃面料的针织面料层3是通过纺纱、织坯、染色后整制备得到的；

纺纱包括对纤维开松清理，然后梳棉、梳棉条、并条、制备粗纱、制备细纱、络筒、蒸纱、制备得到纱线和对纱线进行检测的步骤；

织坯包括对纱线进行挂纱、排针、织造和验坯的步骤；

染色后整包括对坯布进行前处理、染色、水洗、剖布、烘干、定型，最后检验得到的成品针织面料层3的步骤。

上述的多功能三层复合阻燃面料是通过以下三层面料复合工艺制备得到的：

将机织面料层1和E-PTFE膜进行贴合，熟成反应24h，得到双层复合层；将针织面料层3和双层复合层的E-PTFE膜面进行贴合，熟成反应24h，得到多功能三层复合阻燃面料，并检验包装。

本实施例的多功能三层复合阻燃面料可以制备得到防护服。

本实施例的机织面料层1采用杜邦NomexIIIA原料，此原料本质阻燃、强度高、耐化学稳定性好、抗静电性能优异，因而制成的面料具有永久阻燃、强力高、防盐、抗静电的特性。

使用杜邦特氟龙助剂，在机织面料层1上做三防处理，可使其具有优异的防水、防油、防污的特性，且面料经过30次洗涤后，还可以保持较好的三防效果。

在机织面料层1经双面高温压光后，使得面料表面更加平整，其纤维之间的缝隙减小，可以更好的防止水滴渗透到E-PTFE膜层2和针织面料层3，另外防风效果也有所提升。

本实施例的E-PTFE膜层2采用E-PTFE膜，其具有绝佳的防水、透湿、防风功能，因而与其复合后的面料也具有十分优异的防水、透湿、防风的特性。

本实施例的针织面料层3采用Nomex针织面料，手感柔软舒适，使本实施例在具有优异阻燃性能的同时，增加了产品的保暖性和舒适性。

本实施例的一种多功能三层复合阻燃面料，适用于海上油气开发的特点，为在海上石油平台的工作环境提供了有效的防护具有永久阻燃、强力高、防风、防盐、三防（防水防油防污）、抗静电、保暖、透湿、安全轻便等特性。本实施例的多功能三层复合阻燃面料可直接制成防护服用于春夏季节，也可以增加阻燃摇粒绒面料作为内胆，用于更加寒冷的秋冬季节。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多功能三层复合阻燃面料，其特征在于：依次包括机织面料层，E-PTFE膜层和针织面料层，所述机织面料层与所述E-PTFE膜层之间，以及所述E-PTFE膜层与所述针织面料层之间均设有胶层。

2.根据权利要求1所述的一种多功能三层复合阻燃面料，其特征在于：所述机织面料层采用芳纶纤维面料制成。

3.根据权利要求2所述的一种多功能三层复合阻燃面料，其特征在于：所述机织面料层采用经特氟龙三防处理后的芳纶纤维面料制成。

4.根据权利要求3所述的一种多功能三层复合阻燃面料，其特征在于：所述机织面料层采用经特氟龙三防处理和双面高温压光后的芳纶纤维面料制成。

5.根据权利要求1所述的任意一种多功能三层复合阻燃面料，其特征在于：所述芳纶纤维面料包括美国杜邦的NomexIIIA。

6.根据权利要求1所述的一种多功能三层复合阻燃面料，其特征在于：所述针织面料层采用间位芳纶制成。

7.根据权利要求6所述的一种多功能三层复合阻燃面料，其特征在于：所述间位芳纶包括美国杜邦的Nomex纤维。

8.根据权利要求1所述的一种多功能三层复合阻燃面料，其特征在于：所述胶层为热熔胶。

9.权利要求1-8任一项所述的多功能三层复合阻燃面料制备得到的防护服。

10.一种多功能三层复合阻燃面料的制备方法，包括：

1）通过纺纱、织坯、染色后整制备得到机织面料层：

所述纺纱包括对纤维开松清理，然后梳棉、梳棉条、并条、制备粗纱、制备细纱、络筒、蒸纱、并纱、倍捻、再次蒸纱、制备得到纱线和对纱线进行检测的步骤；

所述织坯包括对纱线进行整经，然后穿综穿筘、上机织造制得坯布，并对坯布进行物性检测、修布和验坯的步骤；

所述染色后整包括对坯布进行前处理、染色、水洗、烘干、剪毛、三防处理、烘焙、双面高温压光、罐蒸，最后检验得到的成品机织面料层的步骤；

2）通过纺纱、织坯、染色后整制备得到针织面料层：

所述纺纱包括对纤维开松清理，然后梳棉、梳棉条、并条、制备粗纱、制备细纱、络筒、蒸纱、制备得到纱线和对纱线进行检测的步骤；

所述织坯包括对纱线进行挂纱、排针、织造和验坯的步骤；

所述染色后整包括对坯布进行前处理、染色、水洗、剖布、烘干、定型，最后检验得到的成品针织面料层的步骤；

3）通过以下三层面料复合工艺制备得到多功能三层复合阻燃面料：

将机织面料层和E-PTFE膜进行贴合，熟成反应24h，得到双层复合层；将针织面料层和双层复合层的E-PTFE膜面进行贴合，熟成反应24h，得到所述多功能三层复合阻燃面料，并检验包装。