CN111364148A - 一种阻燃电磁屏蔽织物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻燃电磁屏蔽织物及其制备方法，属于电磁防护用纺织材料及其制备方法技术领域。本发明将具有良好可纺织性和柔韧性的金属化阻燃纤维和其他阻燃纤维经混纺、织造，获得一种基于全阻燃纤维且同时具有高温阻燃性能好、电磁屏蔽效果优且穿着舒适性佳的电磁屏蔽织物。该织物和制备方法克服了金属纤维混纺织物屏蔽效能有限、舒适性差，以及普通金属化有机纤维混纺织物不耐高温且阻燃性差的固有缺点，制备所得的阻燃电磁屏蔽织物可用于诸如雷达工作站、舰艇和飞机驾驶舱、医疗、电力、矿山和石化等对电磁屏蔽、高温阻燃及穿着舒适性能要求较高场合的电磁防护需求。

Description

一种阻燃电磁屏蔽织物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种防护织物及其制备方法，具体涉及一种具有阻燃和电磁辐 射防护功能的纺织材料及其制备方法，属于电磁防护用纺织材料领域。
背景技术
随着科学技术和电子工业的高速发展，电子产品在人类日常生活和工作中 起到不可替代的作用，但同时带来的电磁辐射危害也日益严重。目前的研究结 果表明：长期暴露在强电磁环境或超过一定的电磁辐射剂量，对人体中枢神经 系统、血液系统、生殖系统、眼球晶状体和视网膜会造成一定程度的损害，此 外，电磁辐射会造成一些不正常的化学反应，从而产生癌细胞，导致血癌及其 他类型癌症的产生。目前，电磁辐射已成为继噪声污染、大气污染、水污染、 固体废物污染之后的又一大公害。
保护人体免受电磁辐射损害最有效的方法是使用具有防电磁辐射功能的纺 织材料。评价材料电磁屏蔽性能通常用电磁屏蔽效能SEdB或电磁屏蔽百分率 SE％来表达，根据中国台湾“防电磁波纺织品验证规范(编号：FTTS-FA-003)”， 可以根据实际用途将防电磁辐射纺织品分为两类，其评定等级及对应的SEdB和 SE％范围如表1和表2所示。
表1第一类防电磁辐射纺织品(专业用途)
Figure BDA0002422720370000011
表2第二类防电磁辐射纺织品(民生用途)
Figure BDA0002422720370000021
目前，制备电磁防护用纺织材料，主要有以下三种方法：
第一种方法是在织物表面通过化学(化学镀、电镀)和物理(磁控溅射) 等方法制备特定的金属导电涂层。如中文专利CN201710014326.3、 CN201710013988.9、CN201710013879.7、CN201110269365.0、 CN201110351496.3、CN200410024079.8和美国专利US5275861等，这类导电 织物具有良好的电磁屏蔽效能，但织物通常比较厚重、僵硬、透气性差，主要 用于通信和电子设备等工业用途，不适合个体电磁辐射防护用途。
第二种方法是将纺织纤维与金属纤维混纺获得导电纱线，再织造成所需织 物。其中，纺织纤维可以是各类纺织纤维，金属纤维可以是不锈钢纤维、铜纤 维、镍纤维及合金纤维等。如中国专利CN201811160011.0、CN201810364756.2 和CN201310750276.7，以及美国专利US5103504、US5103504和US5617713 等。这类导电织物可设计性比较广，能够满足一定的电磁防护需要，是目前应 用最广的防电磁辐射纺织品。金属纤维比重较大，断裂强度和初始模量远大于 普通纤维，弹性差、摩擦力大、抱合力弱、混纺交织困难，难以实现高的混纺 比，屏蔽性能有限(通常不超过30％，电磁屏蔽效能SEdB在40dB左右)。该类 织物不耐搓洗、手感较硬，易刺激皮肤和引起过敏反应，且金属纤维容易折断 脱落，既影响穿着的舒适性，又带来重大的安全隐患。
第三种方法是采用金属化(表面制备有金属涂层)有机纤维，通过纯纺或 与其它纺织纤维混纺或混编的方式制备导电织物。如中国专利 CN201310446721.0、CN201310459349.7、CN201410385108.7和美国专利 US5968854等。这类织物可设计性强、柔软、舒适，可实现较高的混纺比及高 的电磁屏蔽效能，但因这类纺织品所用导电纤维均为金属化的锦纶(尼龙)或 涤纶(聚酯)纤维，这类材料的通病是遇明火或高热即熔融、滴落，因此只能 用于普通民用领域，难以用于具有高温阻燃要求的高端民用和军事用途。
综合上述三类电磁屏蔽织物，均不适于诸如雷达工作站、舰艇和飞机驾驶 舱、医疗、电力、矿山和石化等对电磁屏蔽、高温阻燃及穿着舒适性能要求较 高的场合。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种阻燃电磁屏蔽织物及其制备方法， 该织物和制备方法应用具有良好柔韧和纺织性能的金属化阻燃纤维，通过与其 他阻燃纤维的混纺、织造，能够获得一种同时具有高温阻燃性能好、电磁屏蔽 效果优且穿着舒适性佳的织物。
本发明的技术方案是：
本发明公开了一种阻燃电磁屏蔽织物，该阻燃电磁屏蔽织物由金属化阻燃 纤维和其他阻燃纤维经混纺和织造而成，其中金属化阻燃纤维在阻燃电磁屏蔽 织物所用纱线中的重量百分比为20-100wt.％，最佳使用量为20-60wt.％。
上述的金属化阻燃纤维为表面制备有金属镀层的本体阻燃纤维。
其中金属化阻燃纤维中的本体阻燃纤维为聚间苯二甲酰间苯二胺纤维(间 位芳纶，PMIA，芳纶1313)、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(对位芳纶、PPTA， 芳纶1414)、聚苯砜对苯二甲酰胺纤维(芳砜纶、PSA)、聚酰亚胺纤维(PI) 和聚苯并噁唑纤维(PBO)中的一种，最佳优选柔韧性和可纺性更佳的表面制 备有金属镀层的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维(即金属化芳纶1313)。
其中金属化阻燃纤维中的金属镀层为
银、铜、镍和铁中的一种所形成的单一金属镀层；或
银、铜、镍和铁中的至少两种所形成的合金镀层；或
银、铜、镍和铁中的至少两种所形成的复合镀层。
其中金属化阻燃纤维中金属含量占金属化阻燃纤维总重量的10-50wt.％。
上述的其他阻燃纤维为本体阻燃纤维和经整理后具有阻燃功能的常规纤维 中的至少一种。
其中其他阻燃纤维中的本体阻燃纤维为聚间苯二甲酰间苯二胺纤维(间位 芳纶，PMIA，芳纶1313)、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(对位芳纶、PPTA，芳 纶1414)、聚苯砜对苯二甲酰胺纤维(芳砜纶、PSA)、聚酰亚胺纤维(PI)和 聚苯并噁唑纤维(PBO)中的至少一种。
其中其他阻燃纤维中经整理后具有阻燃功能的常规纤维为阻燃棉、阻燃黏 胶纤维和预氧化聚丙烯腈纤维中的至少一种。
本发明还公开了一种上述阻燃电磁屏蔽织物的制备方法，该制备方法主要 包括下述步骤：
S1，将所选择的金属化阻燃纤维和其他阻燃纤维按比例经包括开松、梳理、 牵伸、加捻和络筒工序的工艺步骤制备成混纺纱线；其中所使用的比例为：金 属化阻燃纤维在阻燃电磁屏蔽织物所用纱线中的重量百分比为20-100wt.％，最 佳使用量为20-60wt.％；
S2，利用机织或针织技术将S1步骤中形成的混纺纱线织造成所述阻燃电磁 屏蔽织物。
本发明的有益技术效果是：
本发明中所述织物和制备方法，将具有良好可纺织性和柔韧性的金属化阻 燃纤维和其他阻燃纤维经混纺、织造，获得了一种基于全阻燃纤维，且同时具 有高温阻燃性能好、电磁屏蔽效果优且穿着舒适性佳的电磁屏蔽织物。该织物 和制备方法克服了金属纤维混纺织物屏蔽效能有限、舒适性差，以及普通金属 化有机纤维混纺织物不耐高温且阻燃性差的固有缺点，制备所得的阻燃电磁屏 蔽织物可用于诸如雷达工作站、舰艇和飞机驾驶舱、医疗、电力、矿山和石化 等对电磁屏蔽、高温阻燃及穿着舒适性能要求较高场合的电磁防护需求。
附图说明
图1是本发明所述制备方法的工艺流程简图。
具体实施方式
为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施， 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，以下实 施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
下面通过具体实施例和对比例对本发明进行详细描述。
具体实施例1：
(1)将镀银芳纶1313纤维(含银量30wt.％，基材为杜邦Nomex)和芳纶 1313纤维(杜邦Nomex)按照质量比为30:70的比例，经开松、梳理、牵伸、 加捻和络筒等工序，纺制成Nm52/2规格的纱线；
(2)采用箭杆织机，按照经密205，纬密205织成平纹织物；
(3)测试织物的阻燃性能及电磁屏蔽性能，数据见表3。
具体实施例2：
(1)将镀银芳纶1313纤维(含银量30wt.％，基材为杜邦Nomex)和芳纶 1313纤维(杜邦Nomex)按照质量比30:70的比例，经开松、梳理、牵伸、加 捻和络筒等工序，纺制成Nm52/2规格的纱线；
(2)采用箭杆织机，按照经密200，纬密205织成斜纹织物；
(3)测试织物的阻燃性能及电磁屏蔽性能，数据见表3。
具体实施例3：
(1)将镀银芳纶1313纤维(含银量30wt.％，基材为杜邦Nomex)和芳 纶1313纤维(杜邦Nomex)按照质量比50:50的比例，经开松、梳理、牵伸、 加捻和络筒等工序，纺制成Nm52/2规格的纱线；
(2)采用箭杆织机，按照经密205，纬密205织成平纹织物；
(3)测试织物的阻燃性能及电磁屏蔽性能，数据见表3。
具体实施例4：
(1)将镀银芳纶1313纤维(含银30wt.％，基材为杜邦Nomex)、镀镍芳 纶纤维(含镍28wt.％，基材为杜邦Nomex)、芳纶1313纤维(泰和新材)和 芳纶1414纤维(泰和新材)按照质量比为30:10:40:20的比例，经开松、梳理、 牵伸、加捻和络筒等工序，制备成Nm52/2规格的纱线；
(2)采用箭杆织机，按照经密205，纬密205织成平纹织物；
(3)测试织物的阻燃性能及电磁屏蔽性能，数据见表3。
对比例1：
(1)将不锈钢纤维(直径4.5μm)和芳纶1313纤维(杜邦Nomex)按照 质量比为30:70的比例，经开松、梳理、牵伸、加捻和络筒等工序，纺制成Nm52/2 规格的纱线；
(2)采用箭杆织机，按照经密205，纬密205织成平纹织物；
(3)测试织物的阻燃性能及电磁屏蔽性能，数据见表3。
对比例2：
(1)将镀银锦纶(含银25wt.％)和芳纶1313纤维(杜邦Nomex)按照质 量比为30:70的比例，经开松、梳理、牵伸、加捻和络筒等工序，纺制成Nm52/2 规格的纱线；
(2)采用箭杆织机，按照经密205，纬密205织成平纹织物；
(3)测试织物的阻燃性能及电磁屏蔽性能，数据见表3。
对比例3：
(1)将100％镀银芳纶1313纤维(含银30wt.％，基材为杜邦Nomex)， 经开松、梳理、牵伸、加捻和络筒等工序，纺制成Nm52/2规格的纱线；
(2)采用箭杆织机，按照经密205，纬密205织成平纹织物；
(3)测试织物的阻燃性能及电磁屏蔽性能，数据见表3。
上述具体实施例和对比例中织物阻燃性能的检测依据为“GB/T 5455-2014 纺织品燃烧性能垂直方向损毁长度阴燃和续燃时间的测定”；织物电磁屏蔽 性能的检测依据为“QJ 2809-1996平面材料屏蔽效能的测试方法”；织物的手感 舒适性采用评级方法进行评价，其中手感舒适评级为“1”，手感中等评级为“2”， 手感最差评级为“3”。
表3具体实施例1-4所得织物的阻燃性能和电磁屏蔽性能
Figure BDA0002422720370000071
从上述具体实施例中可以看出，镀银芳纶和芳纶1313的混纺质量比为30:70 时，规格为52×52/205×205的全芳纶平纹织物，在30MHz—1.5GHz范围内的 电磁屏蔽效能SEdB在48.9dB以上。其他织物类型分析结果参见表3中所述。
本发明中所述织物和制备方法，将具有良好可纺织性和柔韧性的金属化阻 燃纤维和其他阻燃纤维经混纺、织造，获得了一种基于全阻燃纤维，且同时具 有高温阻燃性能好、电磁屏蔽效果优且穿着舒适性佳的电磁屏蔽织物。该织物 和制备方法克服了金属纤维混纺织物屏蔽效能有限、舒适性差，以及普通金属 化有机纤维混纺织物不耐高温且阻燃性差的固有缺点，制备所得的阻燃电磁屏 蔽织物可用于诸如雷达工作站、舰艇和飞机驾驶舱、医疗、电力、矿山和石化 等对电磁屏蔽、高温阻燃及穿着舒适性能要求较高场合的电磁防护需求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还 可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种阻燃电磁屏蔽织物，其特征在于：由金属化阻燃纤维和其他阻燃纤维经混纺和织造而成，其中所述金属化阻燃纤维为表面制备有金属镀层的本体阻燃纤维，其中所述其他阻燃纤维为本体阻燃纤维和经整理后具有阻燃功能的常规纤维中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的阻燃电磁屏蔽织物，其特征在于：所述金属化阻燃纤维中的本体阻燃纤维为聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维、聚苯砜对苯二甲酰胺纤维、聚酰亚胺纤维和聚苯并噁唑纤维中的一种。
3.根据权利要求2所述的阻燃电磁屏蔽织物，其特征在于：所述金属化阻燃纤维为表面制备有金属镀层的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维。
4.根据权利要求1所述的阻燃电磁屏蔽织物，其特征在于：所述金属化阻燃纤维中的金属镀层为
银、铜、镍和铁中的一种所形成的单一金属镀层；或
银、铜、镍和铁中的至少两种所形成的合金镀层；或
银、铜、镍和铁中的至少两种所形成的复合镀层。
5.根据权利要求1所述的阻燃电磁屏蔽织物，其特征在于：所述金属化阻燃纤维中金属含量占金属化阻燃纤维总重量的10-50wt.％。
6.根据权利要求1所述的阻燃电磁屏蔽织物，其特征在于：所述其他阻燃纤维中的本体阻燃纤维为聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维、聚苯砜对苯二甲酰胺纤维、聚酰亚胺纤维和聚苯并噁唑纤维中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的阻燃电磁屏蔽织物，其特征在于：所述其他阻燃纤维中经整理后具有阻燃功能的常规纤维为阻燃棉、阻燃黏胶纤维和预氧化聚丙烯腈纤维中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的阻燃电磁屏蔽织物，其特征在于：所述金属化阻燃纤维在所述阻燃电磁屏蔽织物所用纱线中的重量百分比为20-100wt.％。
9.根据权利要求8所述的阻燃电磁屏蔽织物，其特征在于：所述金属化阻燃纤维在所述阻燃电磁屏蔽织物所用纱线中的重量百分比为20-60wt.％。
10.一种权利要求1至9中任一权利要求所述阻燃电磁屏蔽织物的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
S1，将金属化阻燃纤维和其他阻燃纤维按比例经包括开松、梳理、牵伸、加捻和络筒工序的工艺步骤制备成混纺纱线；
S2，利用机织或针织技术将S1步骤中形成的混纺纱线织造成所述阻燃电磁屏蔽织物。
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