CN211683817U - 一种阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物。该复合织物由上至下依次包括阻燃热反射外层、第一隔热层、第二隔热层和舒适层；所述阻燃热反射外层由基布层以及复合在所述基布层上的功能膜层而构成；所述功能膜层为杂化了热反射纳米粒子的耐高温聚合物膜；所述基布层为有机耐高温纤维与普通阻燃纤维的混纺机织物，或者为普通阻燃机织物；所述第一隔热层为本征型阻燃纤维与高热收缩纤维的混纺织物层；所述第二隔热层为相变阻燃织物层；所述舒适层为粘盖涤导湿机织面料层。本实用新型的复合织物同时具有阻燃、抗金属熔滴、耐烧穿、隔热的多种功能，可直接用于制备高温作业的防护服装。
Description
技术领域
本实用新型涉及安全热防护织物技术领域，具体涉及一种阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物。
背景技术
消防灭火、石油化工、工业炉窑等高温作业行业人员需穿着具有阻燃耐火烧穿性能的防护服装，该类服装要求其表面具有较高的热反射率；焊接、金属冶炼类高温防护服还应具有一定的抗金属熔滴冲击能力，以保护操作人员的自身安全。
一般来说，用作耐高温阻燃服装的面料要么由耐高温有机纤维织造而成，要么是对织物进行阻燃剂阻燃处理，获得阻燃功能面料。但利用这两种方法制备的面料仅具有一定阻燃性，并不隔热，也不能实现其抗金属熔滴冲击功能。
因此，为了提升织物抗熔融金属滴落的性能，现有焊接、冶炼防护服以多纤维混纺织物或在织物、皮革上贴膜或涂覆铝等材料制成，以防护人体免遭熔融金属、火花和高温灼伤，如专利CN 10760751B公开了一种阻燃防火防金属熔滴的芳纶面料，包括外层、中间的隔热层、和内层，其中外层由间位芳纶、腈氯纶纤维及阻燃凝胶纤维原料构成，但该面料不能达到防护高温辐射热目的。另外，耐高温服装通过多层叠加或表层金属化修饰实现其隔热功能，如现有消防隔热服、钢铁冶炼抗热服都是通过在阻燃基布表面覆合一层高反射率铝箔来反射辐射热，由此带来的问题是复合面料不透湿不透气、穿着舒适性差、受热后铝箔易剥离掉落等，而且存在着铝箔易燃等缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供了一种阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物。该复合织物同时具有阻燃、抗金属熔滴、耐烧穿、反射热辐射的多种功能，且透湿性良好，可直接用于制备高温作业的防护服装以保护操作人员的安全。
本实用新型的目的通过如下技术方案实现。
一种阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物，由上至下依次包括阻燃热反射外层、第一隔热层、第二隔热层以及舒适层；
所述阻燃热反射外层由基布层以及复合在所述基布层上的功能膜层而构成；所述功能膜层为杂化了热反射纳米粒子的耐高温聚合物膜；所述基布层为有机耐高温纤维与普通阻燃纤维的混纺机织物，或者为普通阻燃机织物；
所述第一隔热层为本征型阻燃纤维与高热收缩纤维的混纺织物层；所述第二隔热层为相变阻燃织物层；所述舒适层为粘盖涤导湿机织面料层。
优选的，所述阻燃热反射外层、第一隔热层以及第二隔热层绗缝为整体；所述阻燃热反射外层、第一隔热层以及第二隔热层绗缝后的整体与所述舒适层绗缝为整体织物。
优选的，所述热反射纳米粒子选自SiO2、Al2O3、TiO2和ZnO纳米粒子中的一种以上。
优选的，所述热反射纳米粒子的杂化量为2-15wt%。
优选的，所述耐高温聚合物膜选自PMIA（聚间苯二甲酰间苯二胺，poly(m-phenyleneisophthalamide)）膜或聚酰亚胺膜。
更优选的，采用的所述热反射纳米粒子采用JL-G02FX型端胺基多元醇酯填料改性剂及JL-G02FL-1超分散偶联改性剂进行表面改性处理，具体的：
将100份热反射纳米粉体以及1-2.5份JL-G02FX型端胺基多元醇酯填料改性剂加入水中混合均匀后，置于油浴磁力搅拌机中在130℃下高速混合15min；之后加入与JL-G02FX型端胺基多元醇酯填料改性剂等量的JL-G02FL-1分散剂，继续高速混合，直至水分去除；将粉体置于烘箱中，在90℃下烘燥2-3h保证粉体完全干燥，然后球磨成纳米粉末。
优选的，所述有机耐高温纤维与普通阻燃纤维的混纺机织物中，有机耐高温纤维的混纺比例为25-65%。
优选的，所述有机耐高温纤维选自芳砜纶纤维、对位芳纶纤维或聚酰亚胺纤维。
优选的，所述普通阻燃纤维选自阻燃粘胶纤维、阻燃木代尔纤维或改性腈纶纤维。
优选的，所述普通阻燃机织物为普通棉或粘胶纤维经纺织形成的机织物，再经阻燃后整理制得的阻燃机织物。
优选的，所述基布层的机织物组织采用三厘格组织结构，纱线规格为30-50s/2，织物单位面积重量为140-260g/m2。
优选的，所述功能膜层与基布层复合的方式为层压或静电纺涂覆。
优选的，所述功能膜层的厚度为50μm-150μm。
优选的，所述本征型阻燃纤维与高热收缩纤维的混纺织物层克重为200-260g/m2。
优选的，所述本征型阻燃纤维与所述高热收缩纤维的混纺为95:5-80:20。
优选的，所述本征型阻燃纤维选自芳砜纶纤维、芳纶纤维和聚酰亚胺纤维中的一种或两种以上的混纺纤维。
优选的，所述的高热收缩纤维选自高收缩聚酯纤维或高收缩聚丙烯腈纤维。
在高温条件下，本征型阻燃纤维与高热收缩纤维的混纺织物层受热后，其中的高热收缩纤维将会收缩，而使得混纺织物变得蓬松，孔隙含量增加，从而使织物整体的隔热性能上升。
优选的，所述相变阻燃织物由相变纤维与抗起球腈纶纤维混纺纺纱织制的织物经相变阻燃浸渍后整理获得；所述相变纤维选自粘胶基相变纤维或腈纶基相变纤维。
更优选的，所述相变纤维与所述抗起球腈纶纤维的混纺比为75:25。
更优选的，所述相变阻燃后整理是将织制的织物浸渍于相变阻燃整理液，经二浸二轧工艺将阻燃剂浸轧于织物上。
优选的，所述粘盖涤导湿机织面料层的机织面料组织结构为二重组织；所述二重组织的表经或表纬为阻燃粘胶纤维，纬纱与里经或经纱与里纬均为涤纶长丝。
制备上述任一项所述的阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物的方法，包括如下步骤：
（1）分别制作所述阻燃热反射外层、所述第一隔热层、所述第二隔热层及所述舒适层；
（2）将所述阻燃热反射防护外层与所述第一隔热层和所述第二隔热层进行绗缝，形成整体功能层；
（3）将所述整体功能层与所述舒适层进行绗缝，叠合裁剪，得到所述阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和有益效果：
本实用新型的复合织物同时具有阻燃、抗金属熔滴、耐烧穿、反射热辐射的多种功能，可直接用于制备高温作业的防护服装，通过表层的阻燃反射热功能及双层的高效隔热功能，有效保护操作人员的安全；而且可有效导湿排汗，透湿性良好，穿着舒适性好。
其中，阻燃热反射外层由功能膜层和基布层复合而成，功能膜层覆合在整体复合织物的外表面，且功能膜层采用杂化了热反射纳米粒子的耐高温聚合物膜，不仅可以提高基布的阻燃性能以及反射辐射热能力，且还可以起到抗火焰烧穿及火焰蔓延的作用，使整体复合织物具有良好的阻燃、反射热辐射的效果；第一隔热层为本征型阻燃纤维与高热收缩纤维的混纺织物层，在高温条件下，本征型阻燃纤维与高热收缩纤维的混纺织物层受热后，其中的高热收缩纤维将会收缩，而使得混纺织物变得蓬松，孔隙含量增加，从而使织物整体的隔热性能上升，非常适合于高温辐射及熔融喷溅的工作环境穿着用的隔热防护服装；而在第一隔热层与舒适层之间还设置有第二隔热层，第二隔热层为相变阻燃织物层，可将外界高温环境传递而来的热量吸收储存，使传递至舒适层的热量减少，进一步提高织物整体的隔热性能；舒适层为粘盖涤导湿机织面料层，具有良好的导湿排汗效果，人体皮肤产生的汗液能及时被导出并被快速蒸发，实现导湿、干爽的效果，有效提高穿着舒适性，且其中的粘胶纤维与涤纶纤维均为阻燃纤维，可进一步提高整体复合织物的隔热性能。
附图说明
图1为具体实施例中本实用新型的阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物的结构示意图；
附图标注：1-阻燃热反射外层，11-功能膜层，12-基布层，2-第一隔热层，3-第二隔热层，4-舒适层。
具体实施方式
以下结合具体实施例及附图对本实用新型的技术方案做进一步详细的描述，但本实用新型的保护范围及实施方式不限于此。此外，需要说明的是，为方便本实用新型技术方案的描述，本实用新型采用了“上”、“下”、“第一”、“第二”等描述术语，须知这些指示的方位或顺序关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者仅用于区分描述，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构必须具有特定的方位或顺序，因此不能理解为对本实用新型的限制，更不能理解为指示或暗示相对重要性。
参见图1所示，为本实用新型的阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物。该复合织物由上至下依次包括阻燃热反射外层1、第一隔热层2、第二隔热层3以及舒适层4。阻燃热反射外层1与第一隔热层2和第二隔热层3之间绗缝为整体功能结构层，而整体功能结构层与舒适层4之间再绗缝为整体的复合织物。
其中，所述阻燃热反射外层1由基布层12以及复合在所述基布层12上的功能膜层11而构成，具体的，功能膜层11通过层压或静电纺涂覆的方式复合在基布层12的上表面。并且，所述功能膜层11为杂化了热反射纳米粒子的耐高温聚合物膜；而所述基布层12为有机耐高温纤维与普通阻燃纤维的混纺机织物，或者为普通阻燃机织物。
而所述第一隔热层2为本征型阻燃纤维与高热收缩纤维的混纺织物层；所述第二隔热层3为相变阻燃织物层；所述舒适层4为粘盖涤导湿机织面料层。
本实用新型的复合织物同时具有阻燃、抗金属熔滴、耐烧穿、反射热辐射的多种功能，可直接用于制备高温作业的防护服装，通过表层的阻燃反射热功能及双层的高效隔热功能，有效保护操作人员的安全；而且可有效导湿排汗，透湿性良好，穿着舒适性好。并且，本实用新型的复合织物还可用于户外帐篷、车篷、屋面隔热篷等产业用隔热纺织品。
实施例1
本实施例的阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物，由上至下依次包括阻燃热反射外层、第一隔热层、第二隔热层以及舒适层。
阻燃热反射外层由基布层和功能膜层复合而成。其中，基布层为普通阻燃全棉织物，克重200g/m2；功能膜层为杂化了SiO2纳米粒子的PIMA膜。
第一隔热层为芳纶纤维与高收缩型聚酯纤维的混纺织物，克重为220g/m2；第二隔热层为相变腈纶纤维与腈纶纤维的混纺织物经相变阻燃后整理的相变阻燃隔热层；舒适层为粘盖涤导湿机织面料层，机织面料组织结构为二重组织，二重组织的表纬为阻燃粘胶纤维，经纱与里纬为涤纶长丝。
制备本实施例的阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物，具体包括如下步骤：
（1）阻燃热反射防护外层制作
（1-1）采用普通全棉织物（机织物组织采用三厘格组织结构，纱线规格为40s/2，织物的克重为200g/m2）为基布，经普鲁苯工艺得到普鲁苯阻燃布，作为阻燃热反射外层的基布。
（1-2）采用静电纺方法，将掺杂了热反射SiO2纳米粒子的PMIA溶液体系沉积于基布上
首先配制PMIA纺丝溶液，然后采用SiO2纳米粒子制备SiO2溶胶；而后，将陈化后的SiO2溶胶向配制的PMIA纺丝溶液中加入，高速搅拌1.5h，得到质量分数为15%的SiO2杂化溶胶纺丝液。
以溶液流量为2ml/h、电压为20kV和接收距离为20cm，将SiO2杂化溶胶纺丝液在基布层表面上进行静电纺丝，纺丝涂覆厚度为80μm，得到功能膜层。
并且，在静电纺丝前，基布经静电喷雾3M气溶胶，形成胶粘剂剂层，增加电纺功能膜层与基布层之间的粘合力。
在本实施例中，用于制备SiO2溶胶SiO2纳米粒子采用JL-G02FX型端胺基多元醇酯填料改性剂及JL-G02FL-1超分散偶联改性剂进行表面改性处理，具体包括如下步骤：
（1-21）将100份SiO2粉体以及2份JL-G02FX型端胺基多元醇酯填料改性剂加入水混合均匀后，置于油浴磁力搅拌机中在130℃下高速混合15min；
（1-22）之后加入与JL-G02FX型端胺基多元醇酯填料改性剂等量的JL-G02FL-1分散剂，继续高速混合，直至水分去除；
（1-23）将粉体置于烘箱中，在90℃下烘燥2h保证粉体完全干燥，然后球磨成纳米粉末，得到本实施例用于制备SiO2溶胶的SiO2纳米粒子。
（2）第一隔热层的制作
将芳纶纤维与高收缩型聚酯纤维经纺织工艺制造出机织物（芳纶纤维的混纺比例为80%，高收缩型聚酯纤维的混纺比例为20%），克重为220g/m2。
（3）第二隔热层的制作
将相变腈纶纤维与抗起球腈纶纤维经纺织工艺制造出相变织物（相变腈纶纤维的混纺比例为75%，抗起球腈纶纤维的混纺比例为25%），再经二浸二轧工艺将磷氮系膨胀阻燃剂浸轧于织物上，形成相变阻燃织物层。
（4）舒适层的制作
采用二重组织的纺纱方式将粘胶纤维与涤纶纤维纺纱成机织物，其中，二重组织的表纬为粘胶纤维，经纱与里纬为涤纶长丝。
（5）最后进行整体绗缝
（5-1）将阻燃热反射防护外层与第一隔热层和第二隔热层进行绗缝，形成整体功能层；
（5-2）再将所述整体功能层与所述舒适层进行绗缝，叠合裁剪，得到所述阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物。
制备的阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物可直接应用于隔热防护服制作。
本实施例的复合织物符合阻燃焊接服A级防护等级要求，续燃和阴燃时间均小于2s，无熔融滴落；抗熔融金属性能（经15滴金属熔滴冲击后）为试样温升20K，其热防护系数达到756kW·S/m2。
实施例2
本实施例的阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物，由上至下依次包括阻燃热反射外层、第一隔热层、第二隔热层以及舒适层。
阻燃热反射外层由基布层和功能膜层复合而成。其中，基布层为本征型芳纶阻燃纤维与阻燃粘胶纤维混纺织物，克重240g/m2；功能膜层为杂化了ZnO纳米粒子的聚酰亚胺膜。
第一隔热层为芳纶纤维与高收缩型聚酯纤维的混纺织物，克重为220g/m2；第二隔热层为相变腈纶纤维与腈纶纤维的混纺织物经相变阻燃后整理的相变阻燃隔热层；舒适层为粘盖涤导湿机织面料层，机织面料组织结构为二重组织，二重组织的表经为阻燃粘胶纤维，纬纱与里经为涤纶长丝。
制备本实施例的阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物，具体包括如下步骤：
（1）阻燃热反射防护外层制作
（1-1）采用本征型芳纶阻燃纤维与阻燃粘胶纤维混纺织物（机织物组织采用三厘格组织结构，本征型芳纶阻燃纤维的混纺比例为65%，纱线规格为45s/2，织物的克重为240g/m2）为基布，作为阻燃热反射外层的基布。
（1-2）采用静电纺方法，将掺杂了热反射ZnO纳米粒子的聚酰胺酸（PAA）溶液体系沉积于基布上
首先配制PAA丝溶液，然后采用ZnO纳米粒子制备ZnO溶胶；而后，将陈化后的ZnO溶胶向配制的PAA纺丝溶液中加入，高速搅拌2h，得到质量分数为10%的ZnO杂化溶胶纺丝液。
以溶液流量为2ml/h、电压为20kV和接收距离为15cm，将杂化溶胶纺丝液在基布表面上进行静电纺丝，纺丝涂覆厚度为100μm，得到功能膜层。
在热转化炉中将 PAA 亚胺化（热转化温度 180-200℃，热转化时间 2h 以上），最后脱水环化生成多层聚酰亚胺杂化纤维膜。
揭取聚酰亚胺杂化纤维膜，与织物基布进行层压粘合；并且，在层压前，基布经静电喷雾3M气溶胶，形成胶粘剂剂层，以提高功能膜层与基布层的粘合力。
在本实施例中，用于制备ZnO溶胶ZnO纳米粒子采用JL-G02FX型端胺基多元醇酯填料改性剂及JL-G02FL-1超分散偶联改性剂进行表面改性处理，具体包括如下步骤：
（1-21）将100份ZnO粉体以及1.5份JL-G02FX型端胺基多元醇酯填料改性剂加入水混合均匀后，置于油浴磁力搅拌机中在120℃下高速混合18min；
（1-22）之后加入与JL-G02FX型端胺基多元醇酯填料改性剂等量的JL-G02FL-1分散剂，继续高速混合，直至水分去除；
（1-23）将粉体置于烘箱中，在90℃下烘燥3h保证粉体完全干燥，然后球磨成纳米粉末，得到本实施例用于制备ZnO纳米粒子。
（2）第一隔热层的制作
将芳纶纤维与高收缩型聚酯纤维经纺织工艺制造出机织物（芳纶纤维的混纺比例为95%，高收缩型聚酯纤维的混纺比例为5%），克重为220g/m2。
（3）第二隔热层的制作
将相变腈纶纤维与抗起球腈纶纤维经纺织工艺制造出相变织物（相变腈纶纤维的混纺比例为75%，抗起球腈纶纤维的混纺比例为25%），再经二浸二轧工艺将磷氮系膨胀阻燃剂浸轧于织物上，形成相变阻燃织物层。
（4）舒适层的制作
采用二重组织的纺纱方式将粘胶纤维与涤纶纤维纺纱成机织物，其中，二重组织的表经为粘胶纤维，纬纱与里经为涤纶长丝。
（5）最后进行整体绗缝
（5-1）将阻燃热反射防护外层与第一隔热层和第二隔热层进行绗缝，形成整体功能层；
（5-2）再将所述整体功能层与所述舒适层进行绗缝，叠合裁剪，得到所述阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物。
制备的阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物可直接应用于隔热防护服制作。
本实施例的复合面料符合阻燃服A级要求，续燃和阴燃时间均小于2s，无熔融滴落；抗熔融金属性能（经15滴金属熔滴冲击后）为试样温升18K，其热防护系数达到798kW·S/m2。
以上实施例仅为本实用新型的较优实施例，仅在于对本实用新型的技术方案作进一步详细的描述，但本实用新型的保护范围及实施方式不限于此，任何未脱离本实用新型精神实质及原理下所做的变更、组合、删除、替换或修改等均将包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (9)
1.一种阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物，其特征在于，由上至下依次包括阻燃热反射外层、第一隔热层、第二隔热层以及舒适层；
所述阻燃热反射外层由基布层以及复合在所述基布层上的功能膜层而构成；所述功能膜层为杂化了热反射纳米粒子的耐高温聚合物膜；所述基布层为有机耐高温纤维与普通阻燃纤维的混纺机织物，或者为普通阻燃机织物；
所述第一隔热层为本征型阻燃纤维与高热收缩纤维的混纺织物层；所述第二隔热层为相变阻燃织物层；所述舒适层为粘盖涤导湿机织面料层。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物，其特征在于，所述阻燃热反射外层、第一隔热层以及第二隔热层绗缝为整体；所述阻燃热反射外层、第一隔热层以及第二隔热层绗缝后的整体与所述舒适层绗缝为整体织物。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物，其特征在于，所述耐高温聚合物膜选自聚间苯二甲酰间苯二胺膜或聚酰亚胺膜。
4.根据权利要求1或3所述的一种阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物，其特征在于，所述有机耐高温纤维选自芳砜纶纤维、对位芳纶纤维或聚酰亚胺纤维；所述普通阻燃纤维选自阻燃粘胶纤维、阻燃木代尔纤维或改性腈纶纤维。
5.根据权利要求1所述的一种阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物，其特征在于，所述基布层的机织物组织采用三厘格组织结构，纱线规格为30-50s/2，织物单位面积重量为140-260g/m2。
6.根据权利要求1所述的一种阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物，其特征在于，所述功能膜层与基布层复合的方式为层压或静电纺涂覆。
7.根据权利要求1所述的一种阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物，其特征在于，所述第一隔热层为本征型阻燃纤维与高热收缩纤维的混纺织物层的克重为200-260g/m2；所述本征型阻燃纤维选自芳砜纶纤维、芳纶纤维和聚酰亚胺纤维中的一种或两种以上的混纺纤维；所述的高热收缩纤维选自高收缩聚酯纤维或高收缩聚丙烯腈纤维。
8.根据权利要求1所述的一种阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物，其特征在于，所述相变阻燃织物由相变纤维与抗起球腈纶纤维混纺纺纱织制的织物经相变阻燃浸渍后整理获得；所述相变纤维选自粘胶基相变纤维或腈纶基相变纤维；
所述相变阻燃后整理是将织制的织物浸渍于相变阻燃整理液，经二浸二轧工艺将阻燃剂浸轧于织物上。
9.根据权利要求1所述的一种阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物，其特征在于，所述粘盖涤导湿机织面料层的机织面料组织结构为二重组织；所述二重组织的表经或表纬为阻燃粘胶纤维，纬纱与里经或经纱与里纬均为涤纶长丝。
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|---|---|---|---|---|
| CN111038026A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-04-21 | 惠州学院 | 阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物及其制备方法 |
| CN115068851A (zh) * | 2022-06-28 | 2022-09-20 | 浙江蓝天制衣有限公司 | 一种耐酸碱阻燃工装的加工方法 |
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2019
- 2019-11-25 CN CN201922052780.5U patent/CN211683817U/zh active Active
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| WO2021104221A1 (zh) * | 2019-11-25 | 2021-06-03 | 惠州学院 | 阻燃隔热耐烧穿抗金属熔滴多功能复合织物及其制备方法 |
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