CN113771454A - 一种阻燃复合面料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻燃复合面料及其制备方法，该复合面料是由内层织物和外层织物粘合而成；所述外层织物由气凝胶绝热涂层、混纺织层和阻燃隔热涂层构成，所述混纺织层设置在所述气凝胶绝热涂层和所述阻燃隔热涂层之间，所述气凝胶绝热涂层靠近所述内层织物设置，按重量份计，所述内层织物由30‑40份的芳纶1313纤维、20‑30份的纯棉纤维和40‑50份的活性炭纤维混纺而成；按重量份计，所述混纺织层由30‑40份的玄武岩纤维、20‑30份的棉纤维和30‑40份的聚四氟乙烯纤维混纺而成；将气凝胶绝热层和阻燃隔热涂层分别涂覆于混纺织层的两面后制得外层织物，再将外层织物和内层织物经层压粘合制得复合面料；该复合面料具有极强的阻燃性、吸附性、透气透湿性等。

Description

一种阻燃复合面料及其制备方法
技术领域
本发明涉及阻燃材料领域，特别是一种阻燃复合面料及其制备方法。
背景技术
阻燃复合面料是指在接触火焰或炽热物体时，能够防止面料本身被点燃或减缓并终止燃烧的面料，适用于在有易燃、易爆物质并有着火危险的地方时使用,。
在化工领域中，因含有大量危险化学品，若其未保存妥当或使用不当，极易发生爆炸，造成人员的伤亡；同时，因绝大多数化学品会挥发出有毒气体，工作人员若长期接触这些有毒气体，会严重影响身体健康，另外，在工作人员进行化学实验或者搬运化学品时，衣服上难免会粘附一些强酸强碱或者具有腐蚀性的液态化学品，严重时，这些具有腐蚀性的液态化学品会渗透衣服，直达皮肤，引发皮肤腐烂等，因此，对于化工行业的工作服，需在满足高阻燃性的同时，还需具有吸附异味以及隔绝腐蚀品的功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阻燃复合面料及其制备方法，该复合面料能够用于制作化工领域的防护服，其具有高阻燃性能、高吸附性以及强抗腐蚀性能。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种阻燃复合面料，由内层织物和外层织物粘合而成；所述外层织物由气凝胶绝热涂层、混纺织层和阻燃隔热涂层构成，所述混纺织层设置在所述气凝胶绝热涂层和所述阻燃隔热涂层之间，所述气凝胶绝热涂层靠近所述内层织物设置；按重量份计，所述内层织物由30-40 份的芳纶1313纤维、20-30份的纯棉纤维和40-50份的活性炭纤维混纺而成；按重量份计，所述混纺织层由30-40份的玄武岩纤维和20-30份的棉纤维和30-40份的聚四氟乙烯纤维混纺而成。
优选的，按重量份计，所述内层织物由36份的芳纶1313纤维、28份的纯棉纤维和45份的活性炭纤维混纺而成。
优选的，按重量份计，所述混纺织层由33份的玄武岩纤维、25份的纯棉纤维和35份的聚四氟乙烯纤维混纺而成。
本发明还提供了另一个发明目的，即一种阻燃复合面料的制备方法，具体制备步骤如下： S1按重量份计，将30-40份的芳纶1313、20-30份的纯棉和40-50份的活性炭纤维并捻且混纺后制得内层织物，所述内层织物的纱线细度为60tex；将30-40份的玄武岩纤维和20-30份的棉纤维和40-50份的聚四氟乙烯纤维混纺后制得混纺织层，所述混纺织层的纱线细度为 60tex；所述内层织物和所述混纺织层克重均为150g/m2；
S2将所述混纺织层的其中一面涂覆气凝胶绝热涂层，另一面涂覆阻燃隔热涂层，涂覆完成后制得外层织物；所述气凝胶绝热涂层和所述阻燃隔热涂层的厚度均为0.35mm；
S3将所述内层织物与所述外层织物通过层压粘合，制得复合面料；固态粘合剂为聚氨酯。
优选的，所述S2中，涂覆气凝胶绝热涂层的步骤包括：
S211按重量份计，将85份的有机硅树脂、4-5份的云母粉、6-9份的气凝胶、8-20份的 Cr2O3和0.5-2.5份的硅烷偶联剂充分混合，制得气凝胶绝热涂层液；
S212将所述气凝胶绝热涂层液均匀涂覆于所述混纺织层的其中一面。
优选的，所述S2中，涂覆阻燃隔热涂层的步骤包括：
S221按重量份计，将85份的有机硅树脂、4-5份的云母粉、6-9份的200目的空心陶瓷微珠、8-20份的Cr2O3、0.5-2.5份的硅烷偶联剂和0.03-0.2重量份的烷基磷酸酯二乙醇胺盐抗静电剂充分混合，制得阻燃隔热涂层液；
S222将所述阻燃隔热涂层液均匀涂覆于所述混纺织层上。
云母粉属片状单斜晶体，主要由SiO2、Al2O3和Fe2O3等物质组成，片状云母粉作为涂层填料可增加涂层体系的丰满度、防止热射线穿透，同时提升所制备涂层材料的高温热稳定性能。云母粉表面带有少量的羟基结构，可与有机硅树脂进行反应，而金属氧化物可以对该反应起催化接触作用，并在高温下与云母粉和有机硅树脂间形成M-Si-O结构骨架，进一步提升涂层体系的高温热稳定性。空心陶瓷微珠，空心陶瓷微珠熔点高，耐热性能优异，且具备良好的隔热性能。
优选的，S4中的层压粘合构成中，上胶量为20-30g/m2，热压温度为220-230℃，热压时间为25-25s，热压压力为2-3kgf/cm2。通过该层压参数，能够极大程度提高内外层织物之间的粘合度以及稳定性。
优选的，S4中的层压粘合构成中，上胶量为25g/m2，热压温度为222℃，热压时间为28s，热压压力为2.5kgf/cm2。
本发明的有益效果是：
本发明提供的一种阻燃复合面料，由内层织物和外层织物粘合而成。内层织物由芳纶 1313、纯棉和活性炭纤维按特定配比制成，其活性炭纤维具有导电性能，而芳纶1313纤维具有极强的蓬松性，在纺纱过程中易产生静电，通过使活性炭纤维与芳纶1313纤维和棉纤维共捻的方式，能够使三种纤维均匀混合，使芳纶1313纤维具有抗静电性，防止其在纺纱过程中发生纤维漂浮、飞散、棉网难以凝聚等现象，进而可使内层织物具有永久性抗静电性能；另外，活性炭纤维具有大比表面积和丰富的微孔，其能够对有毒气体进行吸附，减少有毒气体对人体的侵蚀，且活性炭纤维脱附再生容易，能够极大程度延长布料的使用时效。内层面料中的芳纶1313具有极强的阻燃性，若其单独使用，虽能发挥极强的阻燃性但其价格高昂，且因其分子的聚合度高、强度高的特殊性，使其具有染色性能不佳，染色后色牢度较差等特点，不利于工业大规模生产。棉纤维和活性炭纤维本身并非阻燃纤维，但棉纤维透气柔软易染色，活性炭纤维吸附性强，通过将芳纶1313纤维、活性炭纤维和纯棉纤维按照一定配比混纺制成内层织物后，增加织物的服用等性能，使织物的成本获得极大程度的降低，且使制得的织物具有显著的阻燃性能，遇高温不滴落，还有利于增强内层织物的柔软性、透气透湿性以及吸附性，提高人体舒适度，且利于内层织物染色，扩大其在高性能防护服装的应用。
外层织物由气凝胶绝热涂层、混纺织层和阻燃隔热涂层构成，其中混纺织层由玄武岩纤维、棉纤维和聚四氟乙烯纤维按特定配比混纺制成。聚四氟乙烯纤维具有优良的耐高温、耐化学腐蚀性能，其不溶于浓硫酸、浓硝酸、王水等常见腐蚀性液体中，同时，极少溶于有机溶剂中，因此，其能够避免腐蚀性液体或者一些有毒的有机试剂透过复合面料腐蚀皮肤，具有极强的抗腐蚀性能，因其还具有拒水拒油性，能够减少水性溶剂和油性溶剂在外层织物的粘附时间，避免因挥发性溶剂粘附过久，导致其挥发的气体离身体更近，进而加重对人体的伤害；同时，聚四氟乙烯还能够过滤气体中的粉尘；通过活性炭纤维和聚四氟乙烯纤维的共同作用，使空气中的固液气三态中对人体有害的物质均难以透过该复合面料对人体造成伤害，提高该复合面料的防护性能。外层织物中的玄武岩纤维以及聚四氟乙烯纤维均为阻燃性纤维，和棉纤维混纺后，提高了外层织物的平整性以及热稳定性，还使其具有质轻透气透湿等功能，极大程度降低了成本，其平整性使镀层更加稳定，同时还发挥了极为显著的阻燃性。外层织物的阻燃隔热涂层能够阻碍热量在复合面料中的传导，并同时对高温明火火焰进行防护，防止混纺织层受到高温火焰烧蚀而出现结构性损伤，而混纺织层是为外层织物提供力学性能和耐热性能的基材，其性能的稳定性对外层织物的各项性能至关重要；气凝胶绝热涂层的作用则是保护内层织物免受高温侵蚀，大幅降低内层织物的防护压力，而内层织物的阻燃性、隔热性以及防滴落性能极大程度减少高温对人体的伤害，提升防护服整体防护效率等。
综上，通过外层织物和内层织物的多重作用，极大提升了该复合面料的阻燃性、高温稳定性以及隔热性能，用该复合面料制作的防护服兼具有高阻燃性、高吸附性、高阻隔性、柔软透气透视性、高温稳定性、高隔热性、拒水拒油性、抗腐蚀性等优良性能，能对化工领域的工作人员的日常生活起到极大的防护作用。
本发明提供的一种阻燃复合面料的制备方法通过优化制备复合面料中的各项工艺参数，提高了复合面料中的内、外层织物之间的粘合度以及混纺织层与气凝胶绝热涂层和阻燃隔热涂层之间的稳固度，还提高了复合面料的阻燃性、热稳定性、隔绝异物性等。
附图说明
图1：本发明中复合面料的结构示意图；
图中：1-外层织物，4-内层织物，11-阻燃隔热涂层，12-混纺织层，13-气凝胶绝热涂层。
具体实施方式
下面结合实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下。
实施例1
S1按重量份计，将30份的芳纶1313、30份的纯棉和50份的活性炭纤维并捻且混纺后制得内层织物4，内层织物4的纱线细度为60tex；将30份的玄武岩纤维和30份的棉纤维和30份的聚四氟乙烯纤维混纺后制得混纺织层12，混纺织层12的纱线细度为60tex；内层织物4和所述混纺织层12克重均为150g/m2；
S2将混纺织层12的其中一面涂覆气凝胶绝热涂层13，另一面涂覆阻燃隔热涂层11；气凝胶绝热涂层13和所述阻燃隔热涂层11的厚度均为0.35mm；
涂覆气凝胶绝热涂层13的步骤包括：
S211按重量份计，将85份的有机硅树脂、4份的云母粉、9份的气凝胶、8份的Cr2O3和0.5份的硅烷偶联剂充分混合，制得气凝胶绝热涂层液；
S212将所述气凝胶绝热涂层液均匀涂覆于所述混纺织层12上。
涂覆阻燃隔热涂层11的步骤包括：
S221按重量份计，将85份的有机硅树脂、4份的云母粉、9份的200目的空心陶瓷微珠、 8份的Cr2O3、0.5份的硅烷偶联剂和0.03重量份的烷基磷酸酯二乙醇胺盐抗静电剂充分混合，制得阻燃隔热涂层液；
S222将所述阻燃隔热涂层液均匀涂覆于所述混纺织层12气凝胶绝热涂层13上。
S3将内层织物4与外层织物1通过层压粘合，制得复合面料；层压粘合过程中，固态粘合剂为聚氨酯，上胶量为20g/m2，热压温度为110℃，热压时间为25s，热压压力为2kgf/cm2。
实施例2
S1按重量份计，将40份的芳纶1313、20份的纯棉和40份的活性炭纤维并捻且混纺后制得内层织物4，内层织物4的纱线细度为60tex；按重量份计，将40份的玄武岩纤维和20份的棉纤维和40份的聚四氟乙烯纤维混纺后制得混纺织层12，混纺织层12的纱线细度为60tex；内层织物4和所述混纺织层12克重均为150g/m2；
S2将混纺织层12的其中一面涂覆气凝胶绝热涂层13，另一面涂覆阻燃隔热涂层11；气凝胶绝热涂层13和所述阻燃隔热涂层11的厚度均为0.35mm；涂覆气凝胶绝热涂层13的步骤包括：
S211按重量份计，将85份的有机硅树脂、5份的云母粉、6份的气凝胶、10份的Cr2O3和1.5份的硅烷偶联剂充分混合，制得气凝胶绝热涂层液；
S212将所述气凝胶绝热涂层液均匀涂覆于所述混纺织层12上。
涂覆气阻燃隔热涂层11的步骤包括：
S221按重量份计，将85份的有机硅树脂、5份的云母粉、6份的200目的空心陶瓷微珠、 10份的Cr2O3、1.5份的硅烷偶联剂和0.2份重量份的烷基磷酸酯二乙醇胺盐抗静电剂充分混合，制得阻燃隔热涂层液；
S222将所述阻燃隔热涂层液均匀涂覆于所述混纺织层12气凝胶绝热涂层13上。
S3将内层织物4与外层织物1通过层压粘合，制得复合面料；层压粘合过程中，固态粘合剂为聚氨酯，上胶量为30g/m2，热压温度为120℃，热压时间为15s，热压压力为3kgf/cm2。
实施例3
S1按重量份计，将35份的芳纶1313、25份的纯棉和45份的活性炭纤维并捻且混纺后制得内层织物4，内层织物4的纱线细度为60tex；将35份的玄武岩纤维和25份的棉纤维和35份的聚四氟乙烯纤维混纺后制得混纺织层12，混纺织层12的纱线细度为60tex；内层织物4和所述混纺织层12克重均为150g/m2；
S2将混纺织层12的其中一面涂覆气凝胶绝热涂层13，另一面涂覆阻燃隔热涂层11；气凝胶绝热涂层13和所述阻燃隔热涂层11的厚度均为0.35mm；
涂覆气凝胶绝热涂层13的步骤包括：
S211按重量份计，将85份的有机硅树脂、5份的云母粉、8份的气凝胶、9份的Cr2O3和1份的硅烷偶联剂充分混合，制得气凝胶绝热涂层液；
S212将所述气凝胶绝热涂层液均匀涂覆于所述混纺织层12上。
涂覆气阻燃隔热涂层11的步骤包括：
S221按重量份计，将85份的有机硅树脂、5份的云母粉、8份的200目的空心陶瓷微珠、 9份的Cr2O3、1份的硅烷偶联剂和0.05份重量份的烷基磷酸酯二乙醇胺盐抗静电剂充分混合，制得阻燃隔热涂层液；
S222将所述阻燃隔热涂层液均匀涂覆于所述混纺织层12气凝胶绝热涂层13上。
S3将内层织物4与外层织物1通过层压粘合，制得复合面料；层压粘合过程中，固态粘合剂为聚氨酯，上胶量为25g/m2，热压温度为115℃，热压时间为15s，热压压力为2.5kgf/cm2。
实施例4
S1按重量份计，将36份的芳纶1313、28份的纯棉和45份的活性炭纤维并捻且混纺后制得内层织物4，内层织物4的纱线细度为60tex；按重量份计，将33份的玄武岩纤维和25份的棉纤维和37份的聚四氟乙烯纤维混纺后制得混纺织层12，混纺织层12的纱线细度为60tex；内层织物4和所述混纺织层12克重均为150g/m2；
S2将混纺织层12的其中一面涂覆气凝胶绝热涂层13，另一面涂覆阻燃隔热涂层11；气凝胶绝热涂层13和所述阻燃隔热涂层11的厚度均为0.35mm；
涂覆气凝胶绝热涂层13的步骤包括：
S211按重量份计，将85份的有机硅树脂、5份的云母粉、9份的气凝胶、13份的Cr2O3和1.5份的硅烷偶联剂充分混合，制得气凝胶绝热涂层液；
S212将所述气凝胶绝热涂层液均匀涂覆于所述混纺织层12上。
涂覆气阻燃隔热涂层11的步骤包括：
S221按重量份计，将85份的有机硅树脂、5份的云母粉、9份的200目的空心陶瓷微珠、 9份的Cr2O3、12份的硅烷偶联剂和0.1份重量份的烷基磷酸酯二乙醇胺盐抗静电剂充分混合，制得阻燃隔热涂层液；
S222将所述阻燃隔热涂层液均匀涂覆于所述混纺织层12气凝胶绝热涂层13上。
S3将内层织物4与外层织物1通过层压粘合，制得复合面料；层压粘合过程中，固态粘合剂为聚氨酯，上胶量为25g/m2，热压温度为115℃，热压时间为15s，热压压力为2.5kgf/cm2。
实施例5
将芳纶1313纤维改为5份，其余步骤同实施例4。
实施例6
该芳纶1313纤维改为60份，其余步骤同实施例4。
实施例7
内层织物4中，将棉纤维改为5份，其余步骤同实施例4。
实施例8
内层织物4中，将棉纤维改为50份，其余步骤同实施例4。
实施例9
将活性炭纤维改为10份，其余步骤同实施例4。
实施例10
将活性炭纤维改为80份，其余步骤同实施例4。
实施例11
将玄武岩纤维改为15份，其余步骤同实施例4。
实施例12
将玄武岩纤维改为60份，其余步骤同实施例4。
实施例13
外层织物1中，将棉纤维改为5份，其余步骤同实施例4。
实施例14
外层织物1中，将棉纤维改为50份，其余步骤同实施例4。
实施例15
将聚四氟乙烯纤维改为10份，其余步骤同实施例4。
实施例16
将聚四氟乙烯纤维改为60份，其余步骤同实施例4。
将实施例1-16中制备的复合面料进行燃烧实验，拒油实验以及吸附实验，实验结果如下：
Figure RE-GDA0003310794910000071
燃烧实验和拒油实验依照相关国家标准，吸附性实验操作如下：向8个等容密闭容器中充入等质量且等浓度的同种异味气体，将实施例1-8中的面料或者织物分别放进对应容器中， 48h后，分别检测密闭容器中异味气体的浓度。吸附率的计算公式为：吸附率(％)＝(C1V-C2V) /C1V，其中，C1为吸附前的气体浓度，C2为吸附后的气体浓度，V为容器体积。
结论：
1.通过实施例1-4可知，按照本发明中的复合面料的组成以及按照本发明中的制备方法制备的复面料在阻燃性能，吸附性以及拒油性三方面的综合作用都极为显著；实施例4中的复合面料在阻燃性能，吸附性以及拒油性三方面的综合作用最佳；
2.通过实施例5-10和实施例1-4对比可知，内层织物4不按照本发明中的配比进行，复合面料在阻燃性能，吸附性以及拒油性三方面呈现一定差异性。当芳纶1313纤维占比较增大、活性炭纤维占比减小时，复合面料在阻燃性能方面发挥优势，但是在吸附性方面的能力较差；当芳纶1313纤维占比较减小、活性炭纤维占比增大时，复合面料在阻燃性能方面作用降低，且会滴落，但是在吸附性方面的能力增强。内层织物4
3.通过实施例11-16和实施例1-4对比可知，混纺层不按照本发明中的配比进行，复合面料在阻燃性能，吸附性以及拒油性三方面呈现一定差异性。当玄武岩纤维占比较增大、聚四氟乙烯纤维占比减小时，复合面料在阻燃性能方面差别不大，但是拒油性能力较差降低；当玄武岩纤维占比减小、聚四氟乙烯纤维占比增大时，复合面料在阻燃性能方面作用稍降低，但是在拒油性能增强。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种阻燃复合面料，其特征在于，由内层织物(4)和外层织物(1)粘合而成；所述外层织物(1)由气凝胶绝热涂层(13)、混纺织层(12)和阻燃隔热涂层(11)构成，所述混纺织层(12)设置在所述气凝胶绝热涂层(13)和所述阻燃隔热涂层(11)之间，所述气凝胶绝热涂层(13)靠近所述内层织物(4)设置；按重量份计，所述内层织物(4)由30-40份的芳纶1313纤维、20-30份的纯棉纤维和40-50份的活性炭纤维混纺而成；按重量份计，所述混纺织层(12)由30-40份的玄武岩纤维和20-30份的棉纤维和30-40份的聚四氟乙烯纤维混纺而成。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃复合面料，其特征在于，按重量份计，所述内层织物(4)由36份的芳纶1313纤维、28份的纯棉纤维和45份的活性炭纤维混纺而成。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃复合面料，其特征在于，按重量份计，所述混纺织层(12)由33份的玄武岩纤维、25份的纯棉纤维和35份的聚四氟乙烯纤维混纺而成。
4.一种阻燃复合面料的制备方法，其特征在于，具体制备方法如下：
S1按重量份计，将30-40份的芳纶1313、20-30份的纯棉和40-50份的活性炭纤维并捻且混纺后制得内层织物(4)，所述内层织物(4)的纱线细度为60tex；将30-40份的玄武岩纤维和20-30份的棉纤维和40-50份的聚四氟乙烯纤维混纺后制得混纺织层(12)，所述混纺织层(12)的纱线细度为60tex；所述内层织物和所述混纺织层克重均为150g/m2；
S2将所述混纺织层(12)的其中一面涂覆气凝胶绝热涂层(13)，另一面涂覆阻燃隔热涂层(11)，涂覆完成后制得外层织物(1)，所述气凝胶绝热涂层(13)和所述阻燃隔热涂层(11)的厚度均为0.35mm；
S3将所述内层织物(4)与所述外层织物(1)通过层压粘合，制得复合面料；层压粘合时使用的固态粘合剂为聚氨酯；
5.根据权利要求4所述的一种阻燃复合面料的制备方法，其特征在于，所述S2中，涂覆气凝胶绝热涂层(13)的步骤包括：
S211按重量份计，将85份的有机硅树脂、4-5份的云母粉、6-9份的气凝胶、8-20份的Cr2O3和0.5-2.5份的硅烷偶联剂充分混合，制得气凝胶绝热涂层液；
S212将所述气凝胶绝热涂层液均匀涂覆于所述混纺织层(12)上。
6.根据权利要求4所述的一种阻燃复合面料的制备方法，其特征在于，所述S2中，涂覆阻燃隔热涂层(11)的步骤包括：
S221按重量份计，将85份的有机硅树脂、4-5份的云母粉、6-9份的200目的空心陶瓷微珠、8-20份的Cr2O3、0.5-2.5份的硅烷偶联剂和0.03-0.2重量份的烷基磷酸酯二乙醇胺盐抗静电剂充分混合，制得阻燃隔热涂层液
S222将所述阻燃隔热涂层液均匀涂覆于所述混纺织层(12)上。
7.根据权利要求4所述的一种阻燃复合面料的制备方法，其特征在于，S4中的层压粘合时，上胶量为20-30g/m2，热压温度为220-230℃，热压时间为25-25s，热压压力为2-3kgf/cm2。
8.根据权利要求7所述的一种阻燃复合面料的制备方法，其特征在于，S4中的层压粘合构成中，上胶量为25g/m2，热压温度为222℃，热压时间为28s，热压压力为2.5kgf/cm2。
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