高性能蜜胺纤维混纺阻燃纱线及其纺织而成的消防服面料 |
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| 申请号 | CN201710445725.5 | 申请日 | 2017-06-14 | 公开(公告)号 | CN107059188A | 公开(公告)日 | 2017-08-18 |
| 申请人 | 公安部四川消防研究所; | 发明人 | 李利君; 张翔; 王新钢; 董绍棠; 李刚; 尹朝露; 唐印; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种高性能蜜胺 纤维 混纺阻燃 纱线 ，由第一纤维和第二纤维混纺编制而成，其中第一纤维和第二纤维重量比为2‑3:1，所述第一纤维由蜜胺纤维和聚苯硫醚纤维混纺而成，第二纤维由蜜胺纤维和芳纶纤维混纺而成。本 申请 以蜜胺纤维、聚苯硫醚纤维和芳纶纤维为主要原料，一方面保留了蜜胺纤维的高强度、高模量、耐高温、耐 气候 、耐化学 试剂 等的优良性能，另一方面降低了纱线的生产成本，得到了性价比相对较高的阻燃纱线。且大量实验表明，相比于直接将蜜胺纤维、聚苯硫醚纤维和芳纶纤维纺织成纱线，现分别将聚苯硫醚纤维和芳纶纤维与蜜胺纤维纺织成纱线效果更好。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种高性能蜜胺纤维混纺阻燃纱线,其特征在于：由第一纤维和第二纤维混纺编制而成，其中第一纤维和第二纤维重量比为2-3:1，所述第一纤维由蜜胺纤维和聚苯硫醚纤维混纺而成，第二纤维由蜜胺纤维和芳纶纤维混纺而成。 |
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| 说明书全文 | 高性能蜜胺纤维混纺阻燃纱线及其纺织而成的消防服面料技术领域[0001] 本发明涉及纺织技术领域，具体涉及高性能蜜胺纤维混纺阻燃纱线及其纺织而成的消防服面料。 背景技术[0002] 消防员装备，包括消防员灭火防护服、消防手套、防火面罩等是确保消防员灭火救援时生命安全的关键屏障，研发集安全性、舒适性于一体且质优价廉的消防员个人防护装备是当前消防灭火救援装备领域的热点。决定消防员装备防火安全性能的关键原材料是高性能纤维，高性能纤维主要包括芳纶、聚四氟乙烯纤维、聚苯硫醚纤维、蜜胺纤维和一些无机纤维等。国际上公认的、应用最广泛的消防员个人防护装备的纤维主要是芳纶和蜜胺纤维。 [0003] 目前，可用于消防员个人防护装备的高性能纤维尚未自主知识产权化、国产化和规模化限制着消防员个人防护装备功能综合化和集成化发展。国内关于消防员个人防护装备所用的材料主要是芳纶纤维，但由于芳纶纤维生产的关键技术还没有完全突破，因此消防员灭火防护服还受制于国外公司技术垄断，其价格居高不下。国内关于灭火防护服的研究也主要集中在芳纶与其他纤维混纺上，一些企业为了利益甚至用其他纤维代替芳纶纤维，导致消防员灭火防护服的质量良莠不齐。 [0004] 除芳纶纤维外，蜜胺纤维因氧指数高、耐热性好、尺寸稳定性好、易于染色、回潮率高、吸湿性好、无熔滴、穿着舒适等特点，被誉为最理想的消防服材料，但其技术几乎全部由国外垄断。德国是世界上最早实现蜜胺纤维产业化的国家，后来，德国BASF公司此项业务卖给了美国的Basofil公司；目前，也仅有美国Basofil公司生产的Basofil蜜胺纤维在作为商品销售。Basofil纤维主要用于军服、消防服、防护手套等，由它制成的织物永久性使用温度可达到220℃，同时兼顾优良的抗化学侵蚀性。BASF还开发了一种专用防护服，特别适用于大型火灾事故的抢险救援，如是石油化工火灾、钻井平台起火等，因该类火灾经常需要去救人或去关闭紧急阀门等装置，这种防护服可保护消防队员在接近火源时而不受伤害。在价格方面，芳纶短纤维约12万元/吨，蜜胺纤维短纤维价格在8-10万元/吨，蜜胺纤维的性价比较高。 [0005] 为真正实现消防员个人防护装备，特别是消防员灭火防护服、消防手套和防火面罩的国产化和高性价比，切实保障消防员在灭火救援时的生命安全，研发具有自主知识产权的高性能蜜胺纤维混纺阻燃面料制成的消防装备具有重要意义。 发明内容[0006] 本发明的目的在于提供一种高性能蜜胺纤维混纺阻燃纱线及其纺织而成的消防服面料，解决现有技术中的消防员穿着的防护装备所使用的面料多被国外垄断、成本高，而国内的防护服虽然价格便宜一些但防护效果与国外的相比效果较差的问题，即提供一种性价比相对较高的防护服及其所使用的高性能蜜胺纤维混纺阻燃纱线及其纺织而成的消防服面料。 [0007] 为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案： [0008] 一种高性能蜜胺纤维混纺阻燃纱线，由第一纤维和第二纤维混纺编制而成，其中第一纤维和第二纤维重量比为2-3:1，所述第一纤维由蜜胺纤维和聚苯硫醚纤维混纺而成，第二纤维由蜜胺纤维和芳纶纤维混纺而成。 [0009] 本申请中的阻燃纱线首先是将蜜胺纤维和聚苯硫醚纤维混纺成第一纤维、将蜜胺纤维和芳纶纤维混纺成第二纤维。PPS分子链是由苯环经对位硫原子交替连接构成，分子结构中含有刚性、耐热性的亚苯基及柔性耐热性的硫醚键，且苯环的刚性结构由柔性的硫醚键连接起来，故纤维比起常规纤维具有更优良的耐热性和热稳定性；芳纶是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻、绝缘、抗老化、生命周期长等优良性能。将PPS纤维和芳纶与蜜胺纤维一起制成阻燃纱线，一方面保留了蜜胺纤维的高强度、高模量、耐高温、耐气候、耐化学试剂等的优良性能，另一方面降低了纱线的生产成本，得到了性价比相对较高的阻燃纱线。 [0010] 作为优选的，所述第一纤维包括蜜胺纤维6-8重量份、聚苯硫醚纤维10-15重量份。 [0011] 作为优选的，所述第二纤维包括蜜胺纤维3-7重量份、芳纶纤维5-10重量份。 [0012] 作为优选的，所述蜜胺纤维包括三聚氰胺甲醛树脂85-90重量份、乙烯-醋酸乙烯共聚物24-27重量份、硅酮聚合物1-2重量份、硼酸锌1.5-2重量份、硝酸银0.5-1重量份、二氯四氟乙烷3-4重量份、苯磺酸钠2-4重量份、聚硅氧烷2-4重量份和pH调节剂0.5-2重量份。 [0013] 硼酸锌除作为一种阻燃物之外，可以提高原料之间的互溶性，少量加入的硝酸银、二氯四氟乙烷、苯磺酸钠和聚硅氧烷则可以起到杀菌、催化、乳化、稳定的作用。乙烯-醋酸乙烯共聚物和硅酮聚合物能够与三聚氰胺甲醛树脂相互作用，增强阻燃效果。 [0014] 一种高性能蜜胺纤维混纺阻燃纱线纺织而成的消防服面料，包括纺纱、织布和染色，其中，所述织布是将第一纤维和第二纤维按重量比为2-3:1混纺编制，所述第一纤维由蜜胺纤维和聚苯硫醚纤维混纺而成，第二纤维由蜜胺纤维和芳纶纤维混纺而成。 [0015] 作为优选的，所述第一纤维包括蜜胺纤维6-8重量份、聚苯硫醚纤维10-15重量份；第二纤维包括蜜胺纤维3-7重量份、芳纶纤维5-10重量份。 [0016] 作为优选的，所述染色步骤是将纺纱步骤得到的纱线投入染液中，浴比为1:10-18，调节染液初始温度为30-45℃，然后以1.2-1.8℃/min的速度升温至70-90℃，保温10- 25min；再以3-5℃/min的速度升温至145-160℃，保温30-50min；最后以1-2℃/min降温至 50-70℃。本申请中使用的燃料包括分散染料、酸性染料、碱性染料，具体的比例根据染色的需要自由决定。通过实验研究，上述染色步骤所选择的工艺条件可以达到最佳的染色效果； 若选取其他条件也可以将纱线染色，但是染色的深度不佳且容易褪色。 [0017] 作为优选的，所述染色步骤中，向染液中添加甘油，所述甘油占染液总质量的0.5-1.5％，分散效果最佳。 [0018] 作为优选的，每平方米所述面料成品的质量为200-350g。单位面积的面料过重会妨碍消防人员的行动，增加消防人员的负重；过轻保温隔热效果不好。 [0019] 作为优选的，所述纺纱步骤采用环锭纺的方法，所述环锭纺包括清花工序，所述清花工序中，抓棉机打手下降速度每次4-5mm，转速800-900r/min，回转小车速度1.9-2.3r/min，刀片伸出肋条2.5-3mm，打手速度700-750r/min，风扇速度850-870r/min，打手和天平罗拉的隔距15-18mm，棉卷罗拉速度15-17r/min。本申请中优选的纺纱步骤是环锭纺的方法，与现有技术相比，其中的清花工序采用短流程、少抓勤抓、多梳少打、大隔距、薄喂少落，以加大开松度，得到的面料品质更加稳定，性能更好一些。 [0020] 与现有技术相比，本发明的有益效果至少是如下之一： [0021] 1)本申请以蜜胺纤维、聚苯硫醚纤维和芳纶纤维为主要原料，一方面保留了蜜胺纤维的高强度、高模量、耐高温、耐气候、耐化学试剂等的优良性能，另一方面降低了纱线的生产成本，得到了性价比相对较高的阻燃纱线。且大量实验表明，相比于直接将蜜胺纤维、聚苯硫醚纤维和芳纶纤维纺织成纱线，现分别将聚苯硫醚纤维和芳纶纤维与蜜胺纤维纺织成纱线效果更好。 [0022] 2)本申请中的蜜胺纤维中包括乙烯-醋酸乙烯共聚物、硅酮聚合物、硼酸锌、硝酸银、二氯四氟乙烷、苯磺酸钠和聚硅氧烷，阻燃效果更好。 [0023] 3)将本申请得到高性能蜜胺纤维混纺阻燃纱线纺织而成的消防服面料制成消防服，其阻燃性能、热稳定性和强力均优于目前市场上的同类产品，各项性能指标与Basofil纤维性能相当，处于国际先进水平；并将该织线和布料加工成防护服，对防护服进行测试，其热防护性能值≥30，并在四川省眉山市公安消防支队试用，并得到好评。本申请中的阻燃面料制成的防火面罩，消防手套等制品，在四川省眉山市公安消防支队试用，并得到好评。 [0024] 4)将本申请得到高性能蜜胺纤维混纺阻燃纱线纺织而成的消防服面料制成消防服符合GA10-2014《消防员灭火防护服》标准要求，消防手套符合GA7-2004《消防手套》标准要求。 具体实施方式[0025] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 [0026] 实施例1： [0027] 本实施例提供了一种高性能蜜胺纤维混纺阻燃纱线纺织而成的消防服面料,其中的高性能蜜胺纤维混纺阻燃纱线由第一纤维和第二纤维混纺编制而成，其中第一纤维和第二纤维重量比为2:1，第一纤维包括蜜胺纤维6重量份、聚苯硫醚纤维10重量份，所述第二纤维包括蜜胺纤维3重量份、芳纶纤维5重量份。 [0028] 本实施例中所使用的蜜胺纤维成分为三聚氰胺甲醛树脂85重量份、乙烯-醋酸乙烯共聚物24重量份、硅酮聚合物1重量份、硼酸锌1.5重量份、硝酸银0.5重量份、二氯四氟乙烷3重量份、苯磺酸钠2重量份、聚硅氧烷2重量份并用pH调节剂调节pH到6-8。 [0029] 将上述纱线采用常规环锭纺的方法制成布匹，只是环锭纺中的清花工序，调节抓棉机打手下降速度每次4mm，转速800r/min，回转小车速度1.9r/min，刀片伸出肋条2.5mm，打手速度700r/min，风扇速度850r/min，打手和天平罗拉的隔距15mm，棉卷罗拉速度15r/min。 [0030] 将上述纱线投入染液中，所述染液中含有甘油，甘油占染液总质量的0.5％，浴比为1:10，调节染液初始温度为30℃，然后以1.2℃/min的速度升温至70℃，保温10min；再以3℃/min的速度升温至145℃，保温30min；最后以1℃/min降温至50℃。 [0031] 本实施例中阻燃面料成品的质量为200g/m2。 [0032] 实施例2： [0033] 本实施例提供了一种高性能蜜胺纤维混纺阻燃纱线纺织而成的消防服面料,其中的高性能蜜胺纤维混纺阻燃纱线由第一纤维和第二纤维混纺编制而成，其中第一纤维和第二纤维重量比为3:1，第一纤维包括蜜胺纤维8重量份、聚苯硫醚纤维15重量份，所述第二纤维包括蜜胺纤维7重量份、芳纶纤维10重量份。 [0034] 本实施例中所使用的蜜胺纤维成分为三聚氰胺甲醛树脂90重量份、乙烯-醋酸乙烯共聚物27重量份、硅酮聚合物2重量份、硼酸锌2重量份、硝酸银1重量份、二氯四氟乙烷4重量份、苯磺酸钠4重量份、聚硅氧烷4重量份并用pH调节剂调节pH到6-8。 [0035] 将上述纱线采用常规环锭纺的方法制成布匹，只是环锭纺中的清花工序，调节抓棉机打手下降速度每次5mm，转速900r/min，回转小车速度2.3r/min，刀片伸出肋条3mm，打手速度750r/min，风扇速度870r/min，打手和天平罗拉的隔距18mm，棉卷罗拉速度17r/min。 [0036] 将上述纱线投入染液中，所述染液中含有甘油，甘油占染液总质量的1.5％，浴比为1:18，调节染液初始温度为45℃，然后以1.8℃/min的速度升温至90℃，保温25min；再以5℃/min的速度升温至160℃，保温50min；最后以2℃/min降温至70℃。 [0037] 本实施例中阻燃面料成品的质量为350g/m2。 [0038] 实施例3： [0039] 本实施例提供了一种高性能蜜胺纤维混纺阻燃纱线纺织而成的消防服面料,其中的高性能蜜胺纤维混纺阻燃纱线由第一纤维和第二纤维混纺编制而成，其中第一纤维和第二纤维重量比为2.5:1，第一纤维包括蜜胺纤维6.7重量份、聚苯硫醚纤维12重量份，所述第二纤维包括蜜胺纤维5重量份、芳纶纤维8重量份。 [0040] 本实施例中所使用的蜜胺纤维成分为三聚氰胺甲醛树脂86重量份、乙烯-醋酸乙烯共聚物25重量份、硅酮聚合物1.3重量份、硼酸锌1.7重量份、硝酸银0.7重量份、二氯四氟乙烷3.3重量份、苯磺酸钠2.8重量份、聚硅氧烷2.6重量份并用pH调节剂调节pH到6-8。 [0041] 将上述纱线采用常规环锭纺的方法制成布匹，只是环锭纺中的清花工序，调节抓棉机打手下降速度每次4.5mm，转速830r/min，回转小车速度2.1r/min，刀片伸出肋条2.8mm，打手速度720r/min，风扇速度855r/min，打手和天平罗拉的隔距16mm，棉卷罗拉速度 16r/min。 [0042] 将上述纱线投入染液中，所述染液中含有甘油，甘油占染液总质量的0.8％，浴比为1:13，调节染液初始温度为36℃，然后以1.4℃/min的速度升温至76℃，保温16min；再以3.7℃/min的速度升温至152℃，保温35min；最后以1.5℃/min降温至60℃。 [0043] 本实施例中阻燃面料成品的质量为300g/m2。 [0044] 实施例4： [0045] 本实施例提供了一种高性能蜜胺纤维混纺阻燃纱线纺织而成的消防服面料,其中的高性能蜜胺纤维混纺阻燃纱线由第一纤维和第二纤维混纺编制而成，其中第一纤维和第二纤维重量比为2.8:1，第一纤维包括蜜胺纤维7.6重量份、聚苯硫醚纤维14重量份，所述第二纤维包括蜜胺纤维6重量份、芳纶纤维9重量份。 [0046] 本实施例中所使用的蜜胺纤维成分为三聚氰胺甲醛树脂88重量份、乙烯-醋酸乙烯共聚物26重量份、硅酮聚合物1.8重量份、硼酸锌1.8重量份、硝酸银0.8重量份、二氯四氟乙烷3.7重量份、苯磺酸钠3.7重量份、聚硅氧烷3重量份并用pH调节剂调节pH到6-8。 [0047] 将上述纱线采用常规环锭纺的方法制成布匹，只是环锭纺中的清花工序，调节抓棉机打手下降速度每次5mm，转速900r/min，回转小车速度2.3r/min，刀片伸出肋条3mm，打手速度750r/min，风扇速度850r/min，打手和天平罗拉的隔距15mm，棉卷罗拉速度15r/min。 [0048] 将上述纱线投入染液中，所述染液中含有甘油，甘油占染液总质量的1％，浴比为1:17，调节染液初始温度为40℃，然后以1.6℃/min的速度升温至78℃，保温17min；再以4.3℃/min的速度升温至158℃，保温39min；最后以2℃/min降温至63℃。 [0049] 本实施例中阻燃面料成品的质量为330g/m2。 [0050] 实施例5： [0051] 本实施例提供了一种高性能蜜胺纤维混纺阻燃纱线纺织而成的消防服面料,其中的高性能蜜胺纤维混纺阻燃纱线由第一纤维和第二纤维混纺编制而成，其中第一纤维和第二纤维重量比为2.5:1，第一纤维包括蜜胺纤维7重量份、聚苯硫醚纤维13重量份，所述第二纤维包括蜜胺纤维5重量份、芳纶纤维7重量份。 [0052] 本实施例中所使用的蜜胺纤维成分为三聚氰胺甲醛树脂88重量份、乙烯-醋酸乙烯共聚物26重量份、硅酮聚合物1.5重量份、硼酸锌1.7重量份、硝酸银0.7重量份、二氯四氟乙烷3.5重量份、苯磺酸钠3重量份、聚硅氧烷3重量份并用pH调节剂调节pH到6-8。 [0053] 将上述纱线采用常规环锭纺的方法制成布匹，只是环锭纺中的清花工序，调节抓棉机打手下降速度每次4.5mm，转速850r/min，回转小车速度2.1r/min，刀片伸出肋条2.7mm，打手速度725r/min，风扇速度8560r/min，打手和天平罗拉的隔距17mm，棉卷罗拉速度16r/min。 [0054] 将上述纱线投入染液中，所述染液中含有甘油，甘油占染液总质量的1％，浴比为1:14，调节染液初始温度为38℃，然后以1.5℃/min的速度升温至75℃，保温18min；再以4℃/min的速度升温至152℃，保温40min；最后以1.5℃/min降温至60℃。 [0055] 本实施例中阻燃面料成品的质量为350g/m2。 [0056] 对实施例1-5得到的5种面料根据GA10-2014中所述的方法进行测试,得到的测试结果如表1： [0057] 表1对实施例1-5得到的高性能蜜胺纤维混纺阻燃纱线纺织而成的消防服面料进行测试的结果 [0058] [0059] [0060] 通过表1可以看出，无论是阻燃性能还是断裂强力、撕破强力、缩水率、色牢度、热稳定性还是整体热防护性能，实施例5中得到的布料的测试结果都优于其他实施例得到的布料，所以实施例5为最佳实施例。 |
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