CN111411528A - 一种耐高温隔热服装专用材料及制备方法 - Google Patents

一种耐高温隔热服装专用材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及功能纺织品技术领域,具体涉及一种耐高温隔热服装专用材料及制备方法。本发明耐高温隔热服装专用材料的制备方法包括:(1)将熔喷聚苯硫醚纤维网作为基材,进行第一次热轧定型;(2)将微孔无机物铺洒在热轧定型的聚苯硫醚纤维网上,涂敷二氧化硅凝胶液,再覆盖一层热轧定型的聚苯硫醚纤维网,进行第二次热轧定型,得到纤维网;(3)将水玻璃、云母粉、玻璃微球、纳米二氧化钛、磷酸硅、铝酸钠、甲基硅酸钾分散于聚四氟乙烯乳液中形成粘合物;(4)将纤维网浸润在粘合物中浸泡,轻轧除液,干燥、定型卷取即得。本发明纺织物具有良好的隔热性和耐热性性,并使红外反射减少热侵入;同时赋予纺织物耐透湿的性能,适合于消防、高温工作环境的服装专用。

Description

一种耐高温隔热服装专用材料及制备方法
技术领域
本发明涉及功能纺织品技术领域,具体涉及一种耐高温隔热服装专用材料及制备方法。
背景技术
随着纤维技术的发展,各类功能性纤维以及功能纺织品得到了快速的发展。纤维技术的发展极大地改善了目前防护性纺织品的性能。如核生化防护纺织品、防辐射纺织品、防弹纺织品、热防护纺织品等在安全防护方面发挥了重要的作用。发展功能性防护纺织品为传统纺织行业的转型升级通了一个重要的突破口。
高温所产生的热量损伤是致人伤亡的重要因素。各种火灾、爆炸、高温炉、电弧、熔融金属飞溅和焊弧等场所都有热伤害或潜在的热危害,这些场所经常会使用到具有阻燃隔热性能的功能纺织材料。我国对目前已开发出了热防护性能的工业阻燃防护服、焊接防护服、消防灭火服装、消防隔热服、防电弧服装等。热防护服的发展主要依赖耐高温、阻燃纤维的发展,大都集中在对纤维的研究,如甲纶Fitlon聚酰亚胺纤维导热系数低,阻燃性能好,具有优良的耐紫外、耐热氧化性能,在森林防火服、消防战斗服以及化工、冶金、火力发电、地质、矿业和核工业等领域得到了应用。
近年来我国的防火材料技术有了较大的提高,特别是在绿色、新型及高科技含量防火材料方面,有了长足的进步,防火材料的综合性能有了较大的改善。如已有报道开发出芳纶1313,属于有机耐高温纤维,具有优良的耐热性、热稳定性、高温尺寸稳定性、阻燃性、电绝缘性及抗辐射性,同时具有良好的物理机械性能、化学稳定性和染色性,是制作防火服的优良材料。
一般防火服的外部环境较恶劣,对材料的阻燃性、表面抗湿性、断裂强力等有较高要求,特别是材料的阻燃性、耐高温性。目前消防用纺织物基本为芳纶纤维纺织物、聚酰亚胺纤维纺织物、聚砜基酰胺纤维纺织物、聚苯硫醚纺织物等,具有较好的耐高温性能。但仍然不能满足恶劣环境性的耐高温性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有消防、高温工作环境隔热织物耐高温差的问题,本发明提出一种耐高温隔热服装专用材料及制备方法。
本发明一种耐高温隔热服装专用材料的制备方法,选用具有良好阻燃性的聚苯硫醚纤维网作为基材,首先进行热轧定型;然后在热轧定型的聚苯硫醚纤维网上铺洒微孔无机物,涂敷二氧化硅凝胶液,再覆盖一层热轧定型的聚苯硫醚纤维网;然后在200℃干燥,进一步进行第二次热轧,将微孔无机物网络在两层聚苯硫醚纤维网间,涂覆的二氧化硅凝胶液形成气凝胶薄毡;将水玻璃、云母粉、玻璃微球、纳米二氧化钛、磷酸硅、铝酸钠、甲基硅酸钾分散于聚四氟乙烯乳液中形成粘合物;将纤维网浸润在粘合物中浸泡3-5min,然后轻扎除液,干燥、定型卷取得到一种耐高温隔热服装专用材料。具体包括以下步骤:
(1)将熔喷聚苯硫醚纤维网作为基材,进行第一次热轧定型;
(2)将微孔无机物铺洒在热轧定型的聚苯硫醚纤维网上,涂敷二氧化硅凝胶液,再覆盖一层热轧定型的聚苯硫醚纤维网;进一步进行第二次热轧定型,得到纤维网;
(3)将水玻璃、云母粉、玻璃微球、纳米二氧化钛、磷酸硅、铝酸钠、甲基硅酸钾分散于聚四氟乙烯乳液中形成粘合物;
(4)将步骤(2)热轧的纤维网浸润在步骤(3)得到的粘合物中浸泡3~5min,然后轻轧除液,干燥、定型卷取得到一种耐高温隔热服装专用材料。
进一步的,步骤(1)中所述熔喷聚苯硫醚纤维网为聚苯硫醚纤维挤出时在高速热气流的作用下,迅速高倍拉伸固化形成,聚苯硫醚纤维的规格为2.3D×5.1mm,高速热气流的温度为250℃~300℃,气流速度为540~560m/s。
进一步的,步骤(1)中所述第一次热轧定型的热轧温度为350℃,热轧压力1~5MPa,热轧时间为1~3s。
进一步的,步骤(2)中所述微孔无机物为微孔玻璃微球、微孔沸石粉、微孔硅藻土、微孔膨胀珍珠岩粉、微孔二氧化硅气凝胶中的至少一种。
进一步的,步骤(2)中所述微孔无机物铺洒的质量份为20~35份。
进一步的,步骤(2)中所述第二次热轧定型温度为340℃,热轧压力0.1~0.2MPa,热轧时间为5~8s。
进一步的,步骤(3)中水玻璃、云母粉、玻璃微球、纳米二氧化钛磷酸硅、铝酸钠、甲基硅酸钾、聚四氟乙烯乳液的质量比为10~15:1~2:1~3:3~5:1~2:1~3:0.5~1:80~100;聚四氟乙烯乳液的质量浓度为8~10%。
进一步的,步骤(4)中所述轻轧除液的压力为0.01~0.05MPa。
进一步的,步骤(4)中所述干燥的温度为100~110℃,时间为1~3h。
进一步的,步骤(4)中所述定型为定型机中进行,定型温度80~120℃。
进一步,本发明公开由上述方法制备得到的一种耐高温隔热服装专用材料。针对现有消防隔热织物耐高温差的问题,本发明通过将微孔无机物热轧在聚苯硫醚纤维网间,涂敷二氧化硅凝胶液,赋予纺织物良好的隔热性;通过聚四氟乙烯和无机粘接剂的粘合浸泡,使纤维表面包覆形成耐高温层,同时在粘合物中分散有云母粉、玻璃微珠、具有红外反射的纳米二氧化钛,形成的粘接层使得纺织物具有优异的耐热性、隔热性,并使红外反射减少热侵入;同时赋予纺织物耐透湿的性能,适合于消防、高温工作环境专用纺织物使用。
附图说明
图1:本发明得到的耐热隔热材料实物图;
图2:本发明耐高温隔热服装专用材料的制备工艺流程图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明,但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
实施例1
本发明一种耐高温隔热服装专用材料的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将熔喷聚苯硫醚纤维网作为基材,进行第一次热轧定型,热轧温度为350℃,热轧压力3MPa,热轧时间为2s;所述熔喷聚苯硫醚纤维网为聚苯硫醚纤维挤出时在高速热气流的作用下,迅速高倍拉伸固化形成,聚苯硫醚纤维的规格为2.3D×5.1mm,高速热气流的温度为280℃,气流速度为550m/s;
(2)将质量份为25份的微孔玻璃微球、微孔沸石粉、微孔硅藻土、微孔膨胀珍珠岩粉、微孔二氧化硅气凝胶铺洒在热轧定型的聚苯硫醚纤维网上,涂敷二氧化硅凝胶液,再覆盖一层热轧定型的聚苯硫醚纤维网;进一步进行第二次热轧,热轧温度为340℃,热轧压力0.1MPa,热轧时间为7s;
(3)将质量比为12:1: 3:4:1:2:0.7:90的水玻璃、云母粉、玻璃微球、纳米二氧化钛、磷酸硅、铝酸钠、甲基硅酸钾分散于质量浓度为9%的聚四氟乙烯乳液中形成粘合物;
(4)将步骤(2)热轧的纤维网浸润在步骤(3)得到的粘合物中浸泡4min,然后轻轧除液,干燥、定型卷取得到一种耐高温隔热服装专用材料;所述轻轧除液的压力为0.03MPa;所述干燥的温度为105℃,时间为2h;所述定型为定型机中进行,定型温度100℃。
实施例2
本发明一种耐高温隔热服装专用材料的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将熔喷聚苯硫醚纤维网作为基材,进行第一次热轧定型,热轧温度为350℃,热轧压力3MPa,热轧时间为2s;所述熔喷聚苯硫醚纤维网为聚苯硫醚纤维挤出时在高速热气流的作用下,迅速高倍拉伸固化形成,聚苯硫醚纤维的规格为2.3D×5.1mm,高速热气流的温度为300℃,气流速度为540m/s;
(2)将质量份为35份的微孔玻璃微球、微孔沸石粉、微孔硅藻土、微孔膨胀珍珠岩粉、微孔二氧化硅气凝胶铺洒在热轧定型的聚苯硫醚纤维网上,涂敷二氧化硅凝胶液,再覆盖一层热轧定型的聚苯硫醚纤维网;进一步进行第二次热轧,热轧温度为340℃,热轧压力0.1MPa,热轧时间为8s;
(3)将质量比为15:1:1:3:1:1:0.7:100的水玻璃、云母粉、玻璃微球、纳米二氧化钛、磷酸硅、铝酸钠、甲基硅酸钾分散于质量浓度为8%的聚四氟乙烯乳液中形成粘合物;
(4)将步骤(2)热轧的纤维网浸润在步骤(3)得到的粘合物中浸泡5min,然后轻轧除液,干燥、定型卷取得到一种耐高温隔热服装专用材料;所述轻轧除液的压力为0.03MPa;所述干燥的温度为100℃,时间为3h;所述定型为定型机中进行,定型温度80℃。
实施例3
本发明一种耐高温隔热服装专用材料的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将熔喷聚苯硫醚纤维网作为基材,进行第一次热轧定型,热轧温度为350℃,热轧压力5MPa,热轧时间为1s;所述熔喷聚苯硫醚纤维网为聚苯硫醚纤维挤出时在高速热气流的作用下,迅速高倍拉伸固化形成,聚苯硫醚纤维的规格为2.3D×5.1mm,高速热气流的温度为250℃,气流速度为540m/s;
(2)将质量份为20份的微孔玻璃微球、微孔沸石粉、微孔硅藻土、微孔膨胀珍珠岩粉、微孔二氧化硅气凝胶铺洒在热轧定型的聚苯硫醚纤维网上,涂敷二氧化硅凝胶液,再覆盖一层热轧定型的聚苯硫醚纤维网;进一步进行第二次热轧,热轧温度为340℃,热轧压力0.1MPa,热轧时间为8s;
(3)将质量比为13:2:3:5:2:13:1:85的水玻璃、云母粉、玻璃微球、纳米二氧化钛、磷酸硅、铝酸钠、甲基硅酸钾分散于质量浓度为8%的聚四氟乙烯乳液中形成粘合物;
(4)将步骤(2)热轧的纤维网浸润在步骤(3)得到的粘合物中浸泡5min,然后轻轧除液,干燥、定型卷取得到一种耐高温隔热服装专用材料;所述轻轧除液的压力为0.04MPa;所述干燥的温度为110℃,时间为3h;所述定型为定型机中进行,定型温度100℃。
实施例4
本发明一种耐高温隔热服装专用材料的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将熔喷聚苯硫醚纤维网作为基材,进行第一次热轧定型,热轧温度为350℃,热轧压力4MPa,热轧时间为2s;所述熔喷聚苯硫醚纤维网为聚苯硫醚纤维挤出时在高速热气流的作用下,迅速高倍拉伸固化形成,聚苯硫醚纤维的规格为2.3D×5.1mm,高速热气流的温度为280℃,气流速度为550m/s;
(2)将质量份为23份的微孔玻璃微球、微孔沸石粉、微孔硅藻土、微孔膨胀珍珠岩粉、微孔二氧化硅气凝胶铺洒在热轧定型的聚苯硫醚纤维网上,涂敷二氧化硅凝胶液,再覆盖一层热轧定型的聚苯硫醚纤维网;进一步进行第二次热轧,热轧温度为340℃,热轧压力0.2MPa,热轧时间为7s;
(3)将质量比为12: 2:3:4:2:2:0.9:95的水玻璃、云母粉、玻璃微球、纳米二氧化钛、磷酸硅、铝酸钠、甲基硅酸钾分散于质量浓度为8%的聚四氟乙烯乳液中形成粘合物;
(4)将步骤(2)热轧的纤维网浸润在步骤(3)得到的粘合物中浸泡4min,然后轻轧除液,干燥、定型卷取得到一种耐高温隔热服装专用材料;所述轻轧除液的压力为0.03MPa;所述干燥的温度为108℃,时间为2h;所述定型为定型机中进行,定型温度95℃。
实施例5
本发明一种耐高温隔热服装专用材料的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将熔喷聚苯硫醚纤维网作为基材,进行第一次热轧定型,热轧温度为350℃,热轧压力2MPa,热轧时间为2s;所述熔喷聚苯硫醚纤维网为聚苯硫醚纤维挤出时在高速热气流的作用下,迅速高倍拉伸固化形成,聚苯硫醚纤维的规格为2.3D×5.1mm,高速热气流的温度为260℃,气流速度为545m/s;
(2)将质量份为32份的微孔玻璃微球、微孔沸石粉、微孔硅藻土、微孔膨胀珍珠岩粉、微孔二氧化硅气凝胶铺洒在热轧定型的聚苯硫醚纤维网上,涂敷二氧化硅凝胶液,再覆盖一层热轧定型的聚苯硫醚纤维网;进一步进行第二次热轧,热轧温度为340℃,热轧压力0.15MPa,热轧时间为6s;
(3)将质量比为14:2:2:4:2:3:1:88的水玻璃、云母粉、玻璃微球、纳米二氧化钛、磷酸硅、铝酸钠、甲基硅酸钾分散于质量浓度为9%的聚四氟乙烯乳液中形成粘合物;
(4)将步骤(2)热轧的纤维网浸润在步骤(3)得到的粘合物中浸泡5min,然后轻轧除液,干燥、定型卷取得到一种耐高温隔热服装专用材料;所述轻轧除液的压力为0.02MPa;所述干燥的温度为109℃,时间为2h;所述定型为定型机中进行,定型温度95℃。
实施例6
本发明一种耐高温隔热服装专用材料的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将熔喷聚苯硫醚纤维网作为基材,进行第一次热轧定型,热轧温度为350℃,热轧压力3.5MPa,热轧时间为2s;所述熔喷聚苯硫醚纤维网为聚苯硫醚纤维挤出时在高速热气流的作用下,迅速高倍拉伸固化形成,聚苯硫醚纤维的规格为2.3D×5.1mm,高速热气流的温度为275℃,气流速度为550m/s;
(2)将质量份为35份的微孔玻璃微球、微孔沸石粉、微孔硅藻土、微孔膨胀珍珠岩粉、微孔二氧化硅气凝胶铺洒在热轧定型的聚苯硫醚纤维网上,涂敷二氧化硅凝胶液,再覆盖一层热轧定型的聚苯硫醚纤维网;进一步进行第二次热轧,热轧温度为340℃,热轧压力0.13MPa,热轧时间为7s;
(3)将质量比为14:2:1:5:2:3:1:100的水玻璃、云母粉、玻璃微球、纳米二氧化钛、磷酸硅、铝酸钠、甲基硅酸钾分散于质量浓度为10%的聚四氟乙烯乳液中形成粘合物;
(4)将步骤(2)热轧的纤维网浸润在步骤(3)得到的粘合物中浸泡5min,然后轻轧除液,干燥、定型卷取得到一种耐高温隔热服装专用材料;所述轻轧除液的压力为0.04MPa;所述干燥的温度为106℃,时间为3h;所述定型为定型机中进行,定型温度85℃。
对比例1
未将热轧后的纤维网浸润在粘合物中浸泡,其余与实施例1一致。由于未将热轧后的纤维网浸润在粘合物中浸泡,在纤维表面没有包覆形成耐高温层,用于消防隔热时具有一定的隔热性但是不够理想。
相关检测:
参考GA 634-2015 消防员隔热防护服的要求使用装置对消防隔热材料进行热防护测试。从实施例1-3、对比例1处理后的消防隔热织物上裁切下尺寸为300mm×100mm的试样,消防隔热材料厚度为2.3mm。
隔热性能测试:
将试样放在温度为20℃,相对湿度为65%的环境中保持24h。然后将热电偶焊接在铜板上制成热量计,铜板的尺寸为50mm×50mm×1.6mm,将热电偶后端连接温度显示装置。试验步骤如下:
(1)将铜板热量计紧贴试样内表面,使试样内表面温度达到20℃;
(2)调节热辐射通量强度,使试样外表面受到辐射热通量为40KW/m2
(3)观察温度显示装置的温度指示值和试验时间,记录试样内表面温度达到24℃的时间。
经实施例1-3、对比例1处理的试样内表面温度达到24℃的时间如表1所示。试验测试结果表明:经本发明处理过的耐高温隔热服装专用材料的具有更加优异的隔热性能。
表1:
试验项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
时间 142s 156s 139s 68s
耐高温性能测试:
将实施例1、对比例1消防隔热材料上裁切下尺寸为300mm×100mm的试样,消防隔热材料厚度为2.3mm。放入加热箱,在260℃加热5min,测试隔热材料的尺寸变化率,以衡量耐高温性。
尺寸变化率P=(D1-D2)/D1×100%
D1是材料原宽度;D2是材料加热5min后的宽度。
表2:
试验项目 实施例1 对比例1 测试标准
尺寸变化率P 3% 11% 不大于10%
外观变化 平整无变化 有翘曲 --

Claims (10)

1.一种耐高温隔热服装专用材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将熔喷聚苯硫醚纤维网作为基材,进行第一次热轧定型;
(2)将微孔无机物铺洒在热轧定型的聚苯硫醚纤维网上,涂敷二氧化硅凝胶液,再覆盖一层热轧定型的聚苯硫醚纤维网;进一步进行第二次热轧定型,得到纤维网;
(3)将水玻璃、云母粉、玻璃微球、纳米二氧化钛、磷酸硅、铝酸钠、甲基硅酸钾分散于聚四氟乙烯乳液中形成粘合物;
(4)将步骤(2)热轧的纤维网浸润在步骤(3)得到的粘合物中浸泡3~5min,然后轻轧除液,干燥、定型卷取得到一种耐高温隔热服装专用材料。
2.根据权利要求1所述一种耐高温隔热服装专用材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述熔喷聚苯硫醚纤维网为聚苯硫醚纤维挤出时在高速热气流的作用下,迅速高倍拉伸固化形成,聚苯硫醚纤维的规格为2.3D×5.1mm,高速热气流的温度为250℃~300℃,气流速度为540~560m/s。
3.根据权利要求1所述一种耐高温隔热服装专用材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述第一次热轧定型的热轧温度为350℃,热轧压力1~5MPa,热轧时间为1~3s。
4.根据权利要求1所述一种耐高温隔热服装专用材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述微孔无机物为微孔玻璃微球、微孔沸石粉、微孔硅藻土、微孔膨胀珍珠岩粉、微孔二氧化硅气凝胶中的至少一种。
5.根据权利要求1所述一种耐高温隔热服装专用材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述微孔无机物铺洒的质量份为20~35份。
6.根据权利要求1所述一种耐高温隔热服装专用材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述第二次热轧定型的温度为340℃,热轧压力0.1~0.2MPa,热轧时间为5~8s。
7.根据权利要求1所述一种耐高温隔热服装专用材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中水玻璃、云母粉、玻璃微球、纳米二氧化钛磷酸硅、铝酸钠、甲基硅酸钾、聚四氟乙烯乳液的质量比为10~15:1~2:1~3:3~5:1~2:1~3:0.5~1:80~100;聚四氟乙烯乳液的质量浓度为8~10%。
8.根据权利要求1所述一种耐高温隔热服装专用材料的制备方法,其特征在于,步骤(4)中所述轻轧除液的压力为0.01~0.05MPa;所述干燥的温度为100~110℃,时间为1~3h。
9.根据权利要求1所述一种耐高温隔热服装专用材料的制备方法,其特征在于,步骤(4)中所述定型为定型机中进行,定型温度80~120℃。
10.权利要求1~9任一项所述制备方法制备得到的一种耐高温隔热服装专用材料。
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