芳綸1414不同組織結構織物的阻燃防護性能比較

葛秦萍，彭　璇，肖信香

(1.浙江紡織服裝科技有限公司，杭州　310000；2.武漢紡織大學紡織科學與工程學院，武漢　430073；3.湖北楓樹線業有限公司，湖北鄂州　436000)

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芳綸1414不同組織結構織物的阻燃防護性能比較

葛秦萍1，彭璇2，肖信香3

(1.浙江紡織服裝科技有限公司，杭州310000；2.武漢紡織大學紡織科學與工程學院，武漢430073；3.湖北楓樹線業有限公司，湖北鄂州436000)

摘要：為了研究芳綸的阻燃防護性能，對芳綸長絲進行物理性能表征，織造了平紋和雙層角連鎖織物，并進行阻燃性能測試。結果發現：兩種組織織物的極限氧指數均大于27%；續燃時間均為0；平紋織物的陰燃時間為3s，鉸連鎖織物的為0；兩種織物均沒有熔融、滴落現象。表明芳綸織物具有優良的阻燃性能，雙層角連鎖織物的阻燃性能好于平紋織物。

關鍵詞：芳綸；阻燃防護；織物組織；角連鎖織物；阻燃性能

隨著城市化建設的推進，城市人口密度增大，隱藏的安全隱患尤其是火災危險增加。很多火災都是由電氣、明火等導致易燃紡織品燃燒引起的，發生火災的緊急時刻是消防員沖在前面保護人民的生命財產安全，阻燃防護服能為消防員提供保護，因此阻燃防護品研究是紡織行業人的責任和義務。20世紀50年代，羊毛、石棉等在阻燃防護領域有一定的應用；20世紀70年代擴展到合成纖維領域，芳綸憑借其優良的綜合性能尤其是其耐高溫、不熔融等性能在阻燃防護領域得到大量應用[1]，但關于組織結構對芳綸織物阻燃性能的影響卻研究得很少。不同組織對阻燃性影響的研究非常有意義，能為阻燃防護織物的設計提供一定參考。

1　實驗

1.1單絲斷裂強力

在溫度20℃，濕度65%的恒溫恒濕環境中，用Textechno H.Stein生產的萬能型全自動單纖物性分析儀對芳綸1414單絲進行測試，預加張力為0.50 cN·tex-1。

1.2織物小樣試織

1.3織物阻燃性能測試

按照GB/T 5455《紡織品 燃燒性測試 垂直法》與根據相關要求，通過GB/T 5455《紡織品 燃燒性測試 垂直法》與GB/T 5454《紡織品燃燒性測試 氧指數法》對兩種組織的芳綸織物進行性能測試。

2　芳綸1414性能

芳綸1414纖維是一種耐高溫、強度高、模量高的特種纖維，具有全對位的剛性苯環結構(圖1)。

圖1　對位芳綸分子結構

由圖1可知，對位芳綸即芳綸1414分子鏈是苯環與酰胺基依據固有的規律排列而形成，主鏈高度規則且為直線型[2]。因為這樣的分子結構，所以芳綸取向度高，結晶度也高。對位芳綸的外觀為金黃色，不熔融，能自熄，起始分解溫度在560℃，玻璃化溫度在345℃左右。一般的情況下，芳綸1414纖維持續工作溫度能夠達到190℃左右，分解溫度大于400℃，400℃以下不會熔化。一般芳綸1414極限氧指數為28%～33%，具有優異的耐高溫性能和阻燃性[3]。

芳綸纖維目前是開發阻燃防護服的主要原料[4-5]。我國目前已經開發的阻燃防護產品主要有特警戰訓服、消防服、消防搶險服、森警防護服、石油和鋼鐵防護服等。據相關數據統計，全世界以芳綸為原材料的阻燃防護服現已經達到70%，并保持繼續增加的趨勢[6-7]。我國最新特警戰訓服面料相關標準的修訂，消防防護服、消防搶險服等面料標準的修訂，為我國阻燃防護裝備水平的提高提出基礎要求，也使我國阻燃防護服的防護性能隨之而改變[8-9]。

芳綸1414的單絲細度小于2.0dtex，強度高達219cN·tex-1(表1),同時其伸長率很小，說明芳綸具有良好的力學性能。

表1芳綸1414單纖物性

實驗材料纖度/dtex強度/(cN·tex-1)強力/cN伸度/%斷裂時間/s芳綸14141.67±0.135218.9±13.8334.56±2.7576.55±0.2265.6±0.91

3　芳綸1414織物小樣試織

利用SGA598半自動打樣織機，對芳綸1414進行織造。

由于芳綸長絲織造難度較大，且所用芳綸長絲的線密度較大，因此設計較小經緯密，設計織物的基本規格如表2所示；選擇筘號為80筘/10cm的鋼筘，采用一筘一入的工藝參數進行織造，如表3所示。本次實驗試織平紋與雙層角連鎖織物，圖2為雙層角連鎖織物上機圖。

表2織物基本規格

紗線密度/tex經密/(根/10cm)緯密/(根/10cm)幅寬/cm166.7808015

表3織物上機工藝參數

穿入數/(根/齒)筘號/(筘/10cm)總經根數/根180120

圖2　雙層角連鎖織物組織上機圖

整經是織造過程中必不可少的一步，整經保證上機時經紗張力均勻性，進而使織造能夠順利進行，本實驗為小樣織造，采用手工的方式，一根一根地將經紗捋順。

由于實驗所用的芳綸1414為無捻長絲，與綜絲、鋼筘接觸過程容易出現長絲被抽拔出和斷裂起毛等情況，造成開口不清，無法順利織造。因此織造時應非常細心，盡量避免人為引起的起毛現象。在穿綜過程中為了減少經紗的起毛現象，避免芳綸互相勾結，選用一根一剪的方法，即將一根經紗穿過綜絲后剪斷，再穿入第二根經紗。

依照上述設計織造了圖3所示的織物。

圖3　試織的芳綸織物

4　織物阻燃性能

依據GB/T 17591-2006關于裝飾用織物和防護用織物相關燃燒性能的標準，以阻燃織物的最終用途為分類標準，可以將阻燃織物分為三類，即裝飾用織物、交通工具裝飾織物、阻燃防護服。試織試樣阻燃性能測試結果見表4。

表4織物阻燃性能

織物組織損毀長度/mm續燃時間/s陰燃時間/s熔融、滴落極限氧指數/%平紋2.503無31.3角連鎖1.000無32.5

由表4的測試結果分析可知：

a) 芳綸織物具有良好的阻燃性能。各項指標測試都達到了相關標準，實驗織造的兩種織物極限氧指數均大于27%，屬于阻燃織物。

b) 對比兩種組織織物的實驗數據發現，垂直燃燒法測試織物的損毀長度時，平紋組織的損毀長度比角連鎖織物的大很多，兩種組織織物的續燃時間都基本為零；陰燃時間平紋的為3s，角連鎖織物基本沒有；兩種組織均沒有熔融、滴落的現象；角連鎖織物的氧指數大于平紋織物的。

5　結　語

芳綸1414具有良好的力學性能和阻燃性能。采用相同的長絲原料設計不同的織物組織，實驗發現角連鎖織物的阻燃性能好于平紋織物，這說明織物的組織結構對其阻燃性能有一定的影響。因而在后期的研究設計過程中，不僅要以材料自身的性能為基礎，也應該充分考慮到組織結構對織物阻燃性方面的影響，具體的影響規律有待進一步研究。

參考文獻：

[1] 陶愛玲.芳綸1414/棉混紡織品物及阻燃整理的阻燃性能研究[D].天津：天津工業大學,2011.

[2] 湯偉.王瑞嶺對位芳綸纖維的研究與應用進展[J].化工新型材料,2010,38(7):43-45.

[3] 李新新,張慧萍,晏雄.芳綸纖維生產及應用狀況[J].天津紡織科技,2009(3):4-9.

[4] 劉榮清,徐佐良.高性能纖維的性能及其應用[J].紡織導報,2011(7):66-69.

[5] 楊旭任,雅楠,高曉清.高性能纖維材料在警用裝備領域的應用[J].化工新型材料2011,39(10):1-3.

[6] 沃西源,涂彬,夏英偉.芳綸纖維及其復合材料性能與應用研究[J].航天返回與遙感,2005,26(2):50-55.

[7] 王芳,秦其峰.芳綸技術的發展及應用[J].合成技術及應用,2013,28(1):21-27.

[8] 劉強,趙領航.芳綸在產業用紡織品中的應用及展望[J].棉紡織技術,2014(6):74-75.

[9] 葉毓輝,張增強.芳綸及其功能織物的研究動態[J].高科技纖維與應用,2007,32(3):31-34.

(責任編輯：許惠兒)

收稿日期：2015-03-27

作者簡介：葛秦萍(1990-)，女，浙江諸暨人，助理工程師，主要從事紡織品的性能研究。

中圖分類號：TS101.923

文獻標志碼：B

文章編號：1009-265X(2015)06-0053-03

Comparison of Inflaming Retarding Protection Property of Aramid Fiber 1414 with Different Weave Structures

GEQinping1,PENGXuan2,XIAOXinxiang3

(1.Zhejiang Textile&Garment Science Technology Co., Ltd., Hangzhou 310000, China;2.Department of Textiles Science and Engineering, Wuhan Textile University, Wuhan 430000, China; 3.HuBei FengShu Thread Manufacturing Co., Ltd., Ezhou 436000, China)

Abstract：In order to study the inflaming retarding protection property of aramid fiber, physical property of aramid fiber filament was characterized to weave tabby and dual-layer angle interlock fabric. Besides, inflaming retarding performance test was carried out. It is found that limit oxygen index of two fabrics is more than 27%; after-flame time is 0; smoldering duration of tabby fabric is 3s, and smoldering duration of angle interlock fabric is 0; the two fabrics have no fusion and dripping phenomenon. This shows aramid fiber fabric owns excellent inflaming retarding performance and inflaming retarding performance of dual-layer angle interlock fabric is superior to tabby fabric.

Key words：aramid; inflaming retarding protection; fabric weave; angle interlock fabric; inflaming retarding performance