CN109733013A - 一种阻燃防护服面料以及防护服 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种阻燃防护服以及用于所述阻燃防护服的面料，包括依次叠加的第一层、第二层和第三层，其中，第一层采用防火纤维织物，第二层为竹原纤维织物、苎麻纤维织物或者竹原纤维与苎麻纤维混纺织物，第三层为尼龙纤维与棉纤维纺织物。本发明防护服及其面料，最内层毛细管吸力小于中间层，从而能够起到导湿效果，快速将内部湿气传导至中间层，保持内层的干爽。最外层的防火材料，为难燃级纤维，起到保护作用，最外层而且透气性好，具有舒适、轻便的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种阻燃面料以及防护服，尤其涉及一种舒适、轻便、防火的防护服以及制备所述防护服的面料。
背景技术
防火用的防护服在消防、电焊、冶金等领域应用广泛。例如CN109091772A公开的防火消防服、CN109056137A公开的用于制备防护服的阻燃纱线和防护服、CN101397710A公开的阻燃黏胶制作的防护服等等。
目前防火防护服所用纤维，一种是通用纤维添加阻燃剂，例如CN107636217A公开的防护服用的面料采用的是磷系阻燃剂，CN106638015A公开的防护服面料采用磷-氮系膨胀型阻燃剂。防护服长时间使用或者多次洗涤之后，阻燃剂逐渐失效或者渗出后脱落，阻燃性能下降，为了解决该问题，CN108866668A公开的阻燃纤维采用的是硅烷偶联剂将助燃剂接枝到聚丙烯共聚物主链上的方法，但是这种方法只能适用于特定聚合物材料和阻燃剂。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种舒适、轻便、防火的防护服以及制备所述防护服的面料。
本发明第一方面提供了一种阻燃防护服面料，包括依次叠加的第一层、第二层和第三层，其中，第一层采用防火纤维织物，第二层为竹原纤维织物、苎麻纤维织物或者竹原纤维与苎麻纤维混纺织物，第三层为尼龙纤维与棉纤维纺织物。
其中，所述尼龙纤维与棉纤维为皮芯结构，棉纤维为芯层，尼龙纤维将棉纤维包覆形成皮层。
本发明上述内容中，所述防火纤维采用如下方法获得：
提供酚醛预聚物；其中，酚醛预聚物分子结构为：
酚醛预聚物溶于聚乙烯醇的醇溶液中，形成酚醛预聚物溶液；
将聚乙二醇、磷酸盐、磷酸二氢盐、碱性化合物加入到酚醛预聚物溶液中形成纺丝原液；进行湿法纺丝获得初生纤维；
然后将初生纤维进行固化处理，
固化后的纤维在30-60℃的有机溶剂中浸泡，获得防火纤维。
在本发明的一种优选实施例中，所述醇溶液可以是甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇溶液中的一种或几种。
在本发明的一种优选实施例中，所述有机溶剂为能够溶解聚乙烯醇和聚乙二醇的有机溶剂，例如卤代烃、醇、酮、酯类溶剂，优选为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、氯苯、二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮中的任意一种或更多种。
在一种优选实施例中，所述聚乙二醇与酚醛预聚物重量比例优选为1︰(5-10)，更优选为1︰(6-9)，更优选为1︰(7-8)。
在本发明的一种优选实施例中，所述磷酸盐优选为碱金属磷酸盐，如磷酸钠、磷酸钾。
在本发明的一种优选实施例中，所述磷酸盐优选为碱金属磷酸盐，如磷酸二氢钠、磷酸二氢钾。
更优选地，所述磷酸二氢盐与磷酸盐的摩尔比例优选为1︰(1.5-3)，更优选为1︰(1.8-2.5)，更优选为1︰(2-2.3)。
更优选地，所述磷酸盐与磷酸二氢盐的总重量与酚醛预聚物重量比例优选为1︰(20-50)，更优选为1︰(25-40)，更优选为1︰(30-35)。
在本发明的一种优选实施例中，所述碱性化合物优选为氢氧化物、氨或胺化合物，更优选为碱金属氢氧化物(如NaOH、KOH等)，或者三乙醇胺等。
在本发明的一种优选实施例中，所述碱性化合物与酚醛预聚物重量比例优选为1︰(5-10)，更优选为1︰(6-8)。
更优选地，所述纺丝原液pH值优选为7-10，更有选为8-9。
在本发明的一种优选实施例中，所述纤维在有机溶剂中浸泡1-5小时，更优选为1-3小时。
在本发明的一种优选实施例中，所述固化处理优选为在140-170℃温度下进行，更优选为150-160℃温度下进行。
在本发明的一种优选实施例中，所述固化处理时间优选为至少30分钟，更优选为1-5小时，更优选为2-4小时。
本发明第二个方面是提供一种阻燃防护服，所述阻燃防护服采用上述的阻燃防护服面料，其中，所述第一层作为外层，所述第三层作为内层。
本发明上述内容中，如果没有特别说明，所述内层是指防护服靠近人体的层，所述外层是远离人体的层。
本发明所提供的阻燃防护服以及面料，最内层毛细管吸力小于中间层，从而能够起到导湿效果，快速将内部湿气传导至中间层，保持内层的干爽。最外层的防火材料，为难燃级纤维，起到保护作用，最外层而且透气性好，具有舒适、轻便的优点。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的阻燃防护服面料，第一层采用防火纤维织物，第二层为竹原纤维织物，第三层为尼龙与棉纤维混纺织物。所述面料制成防护服后，第一层作为外层，第三层作为内层，第二层为中间层。
人体穿着阻燃防护服，会积累大量的汗液，使人体感到不适，本发明面料以及防护服，棉纤维透湿量可达1200g/m2·d，单位吸湿面积可达到0.6m2/s，具有良好的吸湿性。竹原纤维透湿性(透湿量＞1500g/m2·d)和吸湿性(单位吸湿面积≈5m2/s)都明显优于尼龙与棉纤维混纺织物，毛细管吸力也明显大于尼龙与棉纤维混纺织物。这样，最内层棉纤维吸湿后，水分和湿气很容易被中间层的竹原纤维吸收，起到良好的导湿效果，保持最内层的干爽。其中，最外层防火纤维织物为难燃级纤维构成，起到防火保护作用，同时，如下表1所示，最外层也具有良好的透气性和透湿性，这样，在高温和明火条件下，中间层的湿气很容易扩散到最外层并蒸发掉。
防火纤维制备方法如下：
碱催化条件下，甲醛与苯酚进行如下加成反应：
该反应过程中，生成了一元酚醇与多元酚醇的混合物。
然后，进行分子链增长反应，该反应过程为羟甲基与其他酚的邻对位氢之间进行：
从而获得可溶性酚醛预聚物。
将10kg酚醛预聚物溶于聚乙烯醇的丁醇溶液中，形成酚醛预聚物溶液。聚乙烯醇的丁醇溶液用量以及浓度，本实施例不做限制，只要能够使得酚醛预聚物溶液符合湿法纺丝工艺对粘度的要求即可。
聚乙二醇1.5kg、磷酸二氢钠0.1kg、磷酸钠0.2kg、氢氧化钠1kg加入到酚醛预聚物溶液中，形成碱性纺丝原液。
进行湿法纺丝，凝固浴采用硼酸的饱和硫酸钠溶液进行脱水、脱醛处理，去除反应生成的水以及过量的甲醛，获得初生纤维。如果采用的是较为纯净的酚醛预聚物，则不存在水和醛，可以不进行脱水、脱醛处理。
然后初生纤维在150℃加热4小时进行固化交联处理。
将固化后的纤维浸泡在30-60℃的乙醇中，浸泡1-3小时后取出，干燥。
实施例2
本实施例提供的阻燃防护服面料，第一层采用防火纤维织物，第二层为竹原纤维织物，第三层为尼龙与棉纤维混纺织物。第三层纤维为皮芯结构，尼龙为皮层，棉纤维为芯层。所述面料制成防护服后，第一层作为外层，第三层作为内层，第二层为中间层。
第二层中，被包裹的芯层棉纤维具有良好的吸湿性，可以吸收汗液。尼龙皮层材料具有优异的强度和尺寸稳定性，即使在润湿时也能够获得较好的润滑感，可以增加穿着的舒适度。
防火纤维制备方法如下：
将10kg酚醛预聚物溶于聚乙烯醇的丁醇溶液中，形成酚醛预聚物溶液。聚乙烯醇的丁醇溶液用量以及浓度，本实施例不做限制，只要能够使得酚醛预聚物溶液符合湿法纺丝工艺对粘度的要求即可。
聚乙二醇2kg、磷酸二氢钠0.1kg、磷酸钠0.2kg、氢氧化钠1.5kg加入到酚醛预聚物溶液中，形成碱性纺丝原液。
进行湿法纺丝获得初生纤维，其中，凝固浴采用硼酸的饱和硫酸钠溶液进行脱水、脱醛处理，去除反应生成的水以及过量的甲醛，获得初生纤维。如果采用的是较为纯净的酚醛预聚物，则不存在水和醛，可以不进行脱水、脱醛处理。
然后初生纤维在150℃加热2小时进行固化交联处理。
固化后的纤维浸泡在30-60℃的乙酸乙酯中，浸泡1-3小时后取出。
实施例3
本实施例提供的阻燃防护服面料，第一层采用防火纤维织物，第二层为苎麻纤维织物，第三层为尼龙与棉纤维混纺织物。第三层纤维为皮芯结构，尼龙为皮层，棉纤维为芯层。所述面料制成防护服后，第一层作为外层，第三层作为内层，第二层为中间层。
苎麻纤维透湿性接近竹原纤维，毛细管吸力也明显大于尼龙与棉纤维混纺织物，本实施例内层与中间层的设计，也能够起到良好的导湿效果。
防火纤维制备方法如下：
将10kg酚醛预聚物溶于聚乙烯醇的丁醇溶液中，形成酚醛预聚物溶液。聚乙烯醇的丁醇溶液用量以及浓度，本实施例不做限制，只要能够使得酚醛预聚物溶液符合湿法纺丝工艺对粘度的要求即可。
聚乙二醇1.5kg、磷酸二氢钠0.1kg、磷酸钠0.2kg、氢氧化钠1.5kg加入到酚醛预聚物溶液中，形成碱性纺丝原液。
进行湿法纺丝获得初生纤维。
然后初生纤维在150℃加热3小时进行固化交联处理。
固化后的纤维浸泡在30-60℃的乙酸乙酯中，浸泡1-3小时后取出。
对比例1
将10kg酚醛预聚物溶于聚乙烯醇的丁醇溶液中，形成酚醛预聚物溶液。聚乙烯醇的丁醇溶液用量以及浓度，本实施例不做限制，只要能够使得酚醛预聚物溶液符合湿法纺丝工艺对粘度的要求即可。
氢氧化钠2kg加入到酚醛预聚物溶液中，形成碱性纺丝原液。
参照实施例1，进行湿法纺丝获得初生纤维。然后初生纤维在150℃加热3小时进行固化交联处理。
表1，实施例1-3与对比例之间防火纤维性能对比
| LOI | 拉伸强度 | 密度 | 面料透气量 | |
| 实施例1 | 36 | 4.5cN/dtex | 1.05g/km | 720.1L/m<sup>2</sup>·s |
| 实施例2 | 36 | 4.4cN/dtex | 1.10g/km | 718.3L/m<sup>2</sup>·s |
| 实施例3 | 36 | 4.5cN/dtex | 1.08g/km | 718.7L/m<sup>2</sup>·s |
| 对比例1 | 31 | 4.4cN/dtex | 1.26g/km | 546.5L/m<sup>2</sup>·s |
通过上述对比可以看出，相比于传统的酚醛纤维湿法纺丝，本申请所获得的纤维LOI有明显提高(具有显著性差异)，提高了酚醛纤维的防火性能。这可能是由于磷酸盐和/或磷酸二氢盐在酚醛纤维交联固化过程中发生酯化反应，从而形成阻燃剂；另外，也可能是聚乙烯醇的去除更加彻底，避免聚乙烯醇降低酚醛纤维的性能。
另外，本申请方法获得的酚醛纤维，在不影响拉伸强度的情况下，获得了更小的密度和更好的透气量，这可能是由于：在去除聚乙烯醇、聚乙二醇的过程中在酚醛纤维中形成了气孔。
同时，磷酸盐和磷酸二氢盐的存在，能够防止纺丝原液pH值的剧烈变动，避免聚乙烯醇和聚乙二醇与酚醛预聚物之间的酯化反应，确保纺丝的顺利进行，和最终纤维的性能的保持。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种阻燃防护服面料，其特征在于，包括依次叠加的第一层、第二层和第三层，其中，第一层采用防火纤维织物，第二层为竹原纤维织物、苎麻纤维织物或者竹原纤维与苎麻纤维混纺织物，第三层为尼龙纤维与棉纤维纺织物。
2.根据权利要求1所述的阻燃防护服面料，其特征在于，所述尼龙纤维与棉纤维为皮芯结构，棉纤维为芯层，尼龙纤维将棉纤维包覆形成皮层。
3.根据权利要求1所述的阻燃防护服面料，其特征在于，所述防火纤维采用如下方法获得：
提供酚醛预聚物；其中，酚醛预聚物分子结构为：
酚醛预聚物溶于聚乙烯醇的醇溶液中，形成酚醛预聚物溶液；
将聚乙二醇、磷酸盐、磷酸二氢盐、碱性化合物加入到酚醛预聚物溶液中形成纺丝原液；进行湿法纺丝获得初生纤维；
然后将初生纤维进行固化处理，
固化后的纤维在30-60℃的有机溶剂中浸泡，获得防火纤维。
4.根据权利要求3所述的阻燃防护服面料，其特征在于，所述有机溶剂为能够溶解聚乙烯醇和聚乙二醇的有机溶剂。
5.根据权利要求3所述的阻燃防护服面料，其特征在于，所述聚乙二醇与酚醛预聚物重量比例为1︰(5-10)。
6.根据权利要求3所述的阻燃防护服面料，其特征在于，所述磷酸二氢盐与磷酸盐的摩尔比例为1︰(1.5-3)。
7.根据权利要求3所述的阻燃防护服面料，其特征在于，所述磷酸盐与磷酸二氢盐的总重量与酚醛预聚物重量比例为1︰(20-50)。
8.根据权利要求3所述的阻燃防护服面料，其特征在于，所述碱性化合物与酚醛预聚物重量比例为1︰(5-10)。
9.根据权利要求3所述的阻燃防护服面料，其特征在于，所述纺丝原液pH值优选为7-10。
10.一种阻燃防护服，其特征在于，采用权利要求1所述的阻燃防护服面料，其中，所述第一层作为外层，所述第三层作为内层。
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|---|---|---|---|---|
| CN110629300A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-12-31 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种连续长丝束酚醛纤维的制备方法 |
| CN113813522A (zh) * | 2021-10-18 | 2021-12-21 | 宜禾股份有限公司 | 一种具备可开合通气结构的消防用防烟阻燃型防护服 |
Citations (2)
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| CN102532444A (zh) * | 2011-10-17 | 2012-07-04 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种用于纺制酚醛纤维的原液及其制备方法 |
| CN203267364U (zh) * | 2013-04-11 | 2013-11-06 | 晋江万兴隆染织实业有限公司 | 一种具有耐高温布料结构 |
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