POD纖維在防電弧混紡織物中的應用

劉建志，吳莉莉，鄧小波，陳現景，劉 博

(山東省產品質量檢驗研究院山東省材料安全檢測技術重點實驗室，山東 濟南 250000)

0 引言

為使防電弧面料設計得到優化，以防電弧面料的混紡原料和混紡比為基礎，進行了不同混紡比的阻燃腈氯綸/芳綸1313/POD/對位芳綸混紡織物的紡織，探究了其舒適性和防護性能受到POD纖維的相關影響。所以，本文基于POD纖維在防電弧混紡織物中的應用展開相關的分析探究。

1 研究背景

電氣灼傷是嚴重的電氣事故，若是出現電氣灼傷會威脅著人們的生命財產安全和社會安全，并且該事故的嚴重程度要高于燃爆事故，會隨著金屬物和環境中的氣體出現爆炸性擴張，織物會在此作用力下被撕裂，同時增加對于人的傷害程度。聚芳二唑纖維(POD)主要含有一類的芳雜環高分子材料，比如二唑環和苯環，屬于耐熱纖維，相較于芳砜綸和芳綸1313，聚芳二唑纖維的價格差異不大，但是聚芳二唑纖維的初始分解溫度與芳砜綸和芳綸1313相比較來說，前者的初始分解溫度要比后者高出50 ℃～60 ℃，但是聚芳二唑纖維的收縮率卻比芳砜綸和芳綸1313要小得多[1]。并且，與其他芳雜環聚合物相比，聚芳二唑纖維價格不高，而且合成簡單，材料的來源比較廣泛。

從我國目前的研究情況進行分析，防電弧服仍然僅停留在選用材料、改進加工工藝方法和測試材料質量方面，而對于服裝材質和服裝結構來說，很大層面上都是參考國外已有的配方來進行的，并且依賴于國外檢測手段和檢測標準。為此，本文將采用在防電弧混紡織物中添加聚芳二唑纖維(POD)的方法進行協同效應的研究。

2 實驗開展

2.1 材料與儀器的選用

2.1.1 材料方面

本次實驗采用的是A公司的聚芳二唑纖維，還有B公司的阻燃腈氯綸，以及C公司的芳綸1313和1414纖維。測試結果如表1所示。

表1 纖維各項參數

通過表1可知，為使防電弧面料強力得到增加，使用芳綸1414可以起到良好的效果，但是聚芳二唑纖維強度稍微低于芳綸1313。所以針對這種現象，適當增加了芳綸含量，并按照Protera配方設計出了A、B、C、D4種面料，如表2所示[2]。

表2 織物參數

2.1.2 儀器

此次實驗使用了寧波紡織儀器廠所生產的YG004型單纖維強力機、YG026型織物強力機、YG601H-Ⅱ型電腦式織物透濕儀，還有日本株式社所生產的TGAQ5000等多個地區所生產的多種儀器。

2.2 性能的測試

防電弧面料力學性能還可以通過《個人電弧防護用品通用技術要求》來進行，相對于力學性能而言，耐磨性能和斷裂強力是其主要的測試內容，而防護性能的測試相對比較復雜，是通過對織物的熱收縮性能、熱防護性能，還有熱膨脹及阻燃性能進行測試。我國市場對防電弧服的要求比較高，需要具有一定的舒適性，若是防電弧服的舒適性不能滿足市場所需，那么銷量直接會受到影響。因此，防電弧服要在具備防護性能的前提下，同時還要保證織物的舒適性的手感，況且衡量防護服的重要指標就是整體性和適用性。相應的，想要了解織物舒適性的原因，就要針對織物的抗靜電性能、透濕性和透氣性進行測試。

2.2.1 對力學性能進行測試

對于織物斷裂強力的測試來說，要根據相關的文獻(《紡織品 織物拉伸性能第2部分：斷裂強力的測定 抓樣法》)來進行。50 mm×250 mm為試樣的規則，2N為預加張力，100 mm/min為拉伸速度，然后再按照相關的標準來進行織物耐磨性的測試，在進行3次測試之后，取平均值。

2.2.2 測試透氣性

測試織物透氣性的好壞，需要根據《紡織品織物透氣性的測定》內的有關內容進行測試。假定20 cm2為測試面積，通過三級標準大氣，將樣本調濕到24 h，接著測試選用面積稍大的試樣，同種樣品需要針對性地對不同部位進行30次的測試，以此來減少偶然性，最后根據測試數據得出的結果，取其平均值。

2.2.3 測試滲透性

進行相關參數的設置之后，將實驗箱的溫度控制在38 ℃，相對濕度控制在80%左右，0.3～0.5 m/s為氣流速度，然后放入試樣進行平衡，0.5 h之后將試樣取出稱重，試樣稱重完成后，將試樣再次放回到實驗箱內，待60 min之后進行第二次稱重。

2.2.4 對抗靜電性能的測試

要參考《紡織品 靜電測試方式》來測試抗靜電性能，進行3次實驗之后，取實驗結果的平均值便能得出測試數據結果。

2.2.5 對阻燃性能的測試

可以通過《紡織品 燃燒性能 垂直方向 損毀長度陰燃和續燃時間的測定》來對阻燃性能進行有效的測試實驗。試樣大小設定為300 mm×80 mm，從橫向縱向各取3塊樣品，固定在試樣夾上進行測量。然后，接通電源后進行點火，要重點控制火焰高度，將火焰高度保持在40 mm上下，在火焰上燃燒織物12 s之后，記錄下織物的燃燒時間，換言之，也就是織物在離開火焰之后，表面是否覆蓋火焰，根據這一特性分為有焰燃燒和無焰燃燒的，然后將試樣取出，沿著試樣長度方向往內折出一條直線，并在損毀區域中找出損毀的最高點，掛上相應的重錘在距離側邊和底邊各6 mm的位置，與此同時要輕輕地將試樣底部另一端提起，用來保證重錘懸空的狀態，這時式樣的撕裂長度就是損毀的長度，兩者有著直接關系。

3 結果分析

3.1 織物的力學性能

電弧防護面料的耐磨性和斷裂強度的標準要求在DL/T320-2010《個人電弧防護用品通用技術要求》中已經得到明確規定。所以，針對POD纖維對于防電弧面料耐磨性能和斷裂強力的影響進行測試探討，其測試結果如表3所示。

表3 測試織物力學性能結果

通過表3可知，結構相同的面料織物，斷裂強力沒有明顯的差別，斷裂強力最為接近的是C面料與D面料，厚度差異化不明顯，但是有較大的耐磨性差異。

3.2 織物的舒適性

織物的濕透性和透氣性一般會受到濕氣和空氣的影響，而紗線之間的空隙往往會產生濕氣和空氣，織物的透濕性也會受到纖維導濕性能的影響，而材料本身就具有回潮率和導電性能，這也對織物的抗靜電性產生比較大的影響。4種面料舒適性的測試結果如表4所示。

表4 織物舒適性測試結果

C面料和D面料相較于A面料和B面料，C面料和D面料的透氣性逐漸減小，主要由于C面料和D面料的未充滿系數不精準導致的，并且織物本身就具有緊密性的特點，只要有空氣穿過織物的空隙，就會產生相對較大的阻力。

3.3 織物防護性能的測試

電弧防護面料的熱防護性能、阻燃性能、熱膨脹性和熱收縮性，是此文重點研究討論的對象。表5為測試結果。

表5 織物防護性能測試結果

通過表5可知，B、C、D3種面料和A面料相比，熱收縮率有明顯的減小趨勢，我們很容易發現D面料的收縮率相較于A面料減少了12%，說明織物的熱穩定性能在加入了POD之后得到了明顯的改善。

4 結語

通過分析探究，可以知道POD纖維可以提高防電弧混紡織物的耐磨性能，提高防電弧織物的強力也更加穩定，并且防電弧織物舒適性和熱防護性能可以得到顯著提高，無疑，在研發防電弧面料時，可以應用POD纖維來替代傳統的芳綸1313纖維。