陳長(zhǎng)鋒

（上饒幼兒師范高等?？茖W(xué)校，江西 上饒 334000）

1 消防與工業(yè)行業(yè)中阻燃織物的物理特性與熱防護(hù)性能的關(guān)系

美國(guó)消防協(xié)會(huì)（NFPA）的數(shù)據(jù)顯示，2018年，美國(guó)消防人員受傷事件約為58 250起。39%的消防員在火場(chǎng)作業(yè)中受傷，危險(xiǎn)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他職業(yè)。消防服作為消防員必要的個(gè)人防護(hù)裝備（PPE），能保護(hù)消防人員在作業(yè)過(guò)程中免受火焰、輻射熱、熱表面接觸、熔融物質(zhì)、熱液體和蒸汽的傷害，而熱源的類型和強(qiáng)度決定了織物表面的傳熱方式。較高密度的對(duì)流暴露比純輻射暴露更容易影響織物的表面性能，導(dǎo)致更嚴(yán)重的熱氧化和分解?？椢镏械乃趾蜔嵩吹穆?lián)合作用進(jìn)一步影響了服裝系統(tǒng)內(nèi)的熱傳遞[1]。衣物中的水分在突發(fā)情況下減緩了織物的加熱累積，并且高水分含量顯著提高了熱防護(hù)性能。

熱防護(hù)是服裝設(shè)計(jì)和服裝總裝以及纖維性能和織物結(jié)構(gòu)的功能，具有輻射隔熱保護(hù)和阻燃性能的阻燃織物是消防員服裝的必備材料。阻燃織物常用的阻燃纖維分為化學(xué)改性阻燃纖維和固有阻燃纖維兩大類。阻燃材料可作為添加劑或整理劑涂在制成織物的纖維（天然纖維或合成纖維）上，制成具有高熱解溫度或高熔點(diǎn)溫度的化學(xué)改性阻燃纖維。然而，這種纖維的阻燃性能在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)并不穩(wěn)定，而且在輻射熱或火焰下會(huì)產(chǎn)生有毒氣體[2]。同時(shí)，分子結(jié)構(gòu)的特性為阻燃纖維提供了較高的熱穩(wěn)定性。因此，天然耐火纖維面料常用芳綸、聚酰亞胺、聚苯并咪唑等作為保暖服裝的外層和隔熱襯里（PBI）。

隨著與熱源接觸時(shí)間的延長(zhǎng)，織物的厚度和質(zhì)量產(chǎn)生退化損失，有研究表明能夠觀察到滌綸織物的熱收縮。熱收縮縮小了服裝與人體皮膚之間的氣隙寬度，并且影響了織物的熱物理性能。在熱環(huán)境下作業(yè)的消防員和工業(yè)工人，由于穿著個(gè)人防護(hù)服，可能會(huì)發(fā)生熱應(yīng)變[3]。除了保護(hù)人體免受外部熱源的影響外，保暖服的設(shè)計(jì)還應(yīng)盡量減少代謝熱應(yīng)激，并為人體提供可接受的移動(dòng)能力和活動(dòng)范圍。若服裝具有通風(fēng)的特征（有通風(fēng)口或孔洞），有可能會(huì)減少多余的身體熱量并提高舒適性。因此，合適的通風(fēng)設(shè)計(jì)是改善服裝熱防護(hù)性能的有效方法。有學(xué)者設(shè)計(jì)了4種邊界條件來(lái)模擬服裝的孔徑結(jié)構(gòu)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了服裝的防護(hù)性能。全尺寸人體模型實(shí)驗(yàn)表明，服裝在接觸火源的過(guò)程中，本身的收縮會(huì)大大減少空氣間隙，還有可能導(dǎo)致防熱服裝的性能下降。阻燃織物表面面積的變化可以反映熱收縮，比表面積保留率越高，織物的熱穩(wěn)定性越好。

熱防護(hù)裝備是一個(gè)重要的屏障，可保護(hù)消防員或作業(yè)工人免受熱危害，通過(guò)提供絕緣，防止熱傳遞到人類皮膚。合理的服裝設(shè)計(jì)和科學(xué)的防熱服使用指南有利于同時(shí)防止穿著者皮膚燒傷和熱應(yīng)變，因此，采用通風(fēng)設(shè)計(jì)來(lái)平衡防護(hù)裝置的保護(hù)和熱損失的潛力。

2 家庭常用織物的物理特性與熱防護(hù)性能的關(guān)系

阻燃（FR）材料被應(yīng)用于許多紡織品中，例如耐火材料用于防止火災(zāi)的發(fā)生，阻止或限制火災(zāi)的蔓延，減少火災(zāi)造成的損失。由于消費(fèi)者對(duì)安全參數(shù)的重視程度越來(lái)越高，阻燃服裝的開(kāi)發(fā)勢(shì)在必行，尤其是兒童睡衣，阻燃性能的測(cè)定是一項(xiàng)重要的要求。易燃性是個(gè)人防護(hù)衣物和家居紡織品面臨的一個(gè)主要問(wèn)題。針織面料應(yīng)用范圍廣，從最休閑的服裝到正式的服裝都會(huì)用到針織面料，通常用于里襯、手套、內(nèi)衣等設(shè)計(jì)[4]。不合理的服裝設(shè)計(jì)可能會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的人身危害，甚至?xí)诎l(fā)生火災(zāi)時(shí)導(dǎo)致死亡。所以，改變針織物、卷毛織物和漏針織物的物理特性，采用合適的阻燃混紡紗，建立織物可燃性與舒適性的最佳關(guān)系。在設(shè)計(jì)不同用途的織物時(shí)，關(guān)于針跡類型，對(duì)不同服裝的防火性能和特性將會(huì)有不同的改善。

通過(guò)使用不同類型的針腳/針圈、針腳的花紋、針腳的位置，可以實(shí)現(xiàn)針腳可燃性和熱生理舒適度的變化。結(jié)果表明，卷針率高的織物，厚度比漏針率和針腳率高。與單獨(dú)的卷縫相比，結(jié)合卷縫和漏縫有助于增加厚度，可燃性也受到針跡特性類型的影響?？偟膩?lái)說(shuō)，所有的樣品都要通過(guò)美國(guó)材料和試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）標(biāo)準(zhǔn)。所有的針織物都具有最高的可燃性，即最短的余輝時(shí)間、最小的焦距和失重率，而針織物厚度的增加也與易燃等相關(guān)性能的增強(qiáng)有關(guān)。高孔隙率通常導(dǎo)致高易燃性，因此，為了避免因針織物易燃產(chǎn)生的火災(zāi)，有必要設(shè)計(jì)更緊湊的結(jié)構(gòu)。針腳的孔隙率越高，織物的透氣性越高。與其他結(jié)構(gòu)相比，漏縫結(jié)構(gòu)更容易透氣，而對(duì)于針織衣物，如襯衣內(nèi)襯，應(yīng)選用漏針或漏針與卷針組合的面料，以促進(jìn)散熱和汗液蒸發(fā)。濕度管理對(duì)舒適性很重要[5]，通常家用織物的不燃內(nèi)襯具有良好的水分管理性能，可獲得更好的性能。因此，提出了一種適用于個(gè)人防護(hù)服裝內(nèi)層的針織面料。

3 棉織物的新型物理特性與熱防護(hù)性能的關(guān)系

棉織物作為一種天然材料，與各種化學(xué)織物相比，具有優(yōu)異的性能，如親水性、生物相容性和可降解性。隨著整理工藝的發(fā)展，棉織物不僅可以制成與皮膚接觸的內(nèi)衣產(chǎn)品，還可以用于各種裝飾和戶外產(chǎn)品。由于天然纖維面料的舒適性和環(huán)保性，天然紡織品的市場(chǎng)份額正在逐步上升。美中不足的是，棉織物極易燃的特性給消費(fèi)者的生命財(cái)產(chǎn)安全埋下了隱患，極大地限制了其在更多領(lǐng)域的應(yīng)用，賦予棉織物優(yōu)異的阻燃性成為重要的研究方向。在過(guò)去的幾十年里，研究人員開(kāi)發(fā)了許多用于棉織物的阻燃劑[6]。其中，最早的研究?jī)?nèi)容之一是使用鹵素制備阻燃劑，這種阻燃劑無(wú)論是用于棉織物還是其他材料，都具有優(yōu)異的阻燃效果。然而，由于熱降解過(guò)程中產(chǎn)生的腐蝕性煙霧和有害物質(zhì)，鹵代阻燃劑逐漸進(jìn)入工業(yè)淘汰的邊緣。近年來(lái)，三嗪的磷-氮協(xié)同阻燃劑因含有類似于活性染料的活性基團(tuán)而受到廣泛關(guān)注，可極大地減少紡織過(guò)程中的能源和材料浪費(fèi)，并且綜合SEM、EDS、FT-IR分析，證實(shí)經(jīng)三嗪的磷-氮協(xié)同阻燃劑處理的織物在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不可燃?xì)怏w，并在纖維表面形成有機(jī)磷層。將三嗪的磷-氮協(xié)同阻燃劑與活性紅染料在同一整理浴中處理后，不僅使棉織物具有了鮮艷的色彩，而且具有了良好的阻燃性[7]。此外，阻燃/染色織物具有理想的摩擦牢度和柔軟度。綜上所述，三嗪的磷-氮協(xié)同阻燃劑可以提高棉織物的熱穩(wěn)定性和阻燃性。

4 結(jié)語(yǔ)

紡織品作為消防、工業(yè)和家庭常用物品作出了巨大的貢獻(xiàn)，盡管大多數(shù)本質(zhì)上是易燃的。這些紡織材料在結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)上有很大的不同，因?yàn)樗鼈兗瓤梢蕴烊恍纬桑部梢杂墒突铣苫衔锖铣?。由于這些紡織品在強(qiáng)度、柔韌性、耐磨損、抗皺、成本低等諸多方面表現(xiàn)得十分優(yōu)異，紡織材料在各種生活必需品中得到了廣泛應(yīng)用。但是，紡織材料的可燃性是安全方面關(guān)注的重點(diǎn)。紡織品是最容易被香煙、蠟燭等小火焰點(diǎn)燃的物品，也是最常見(jiàn)的火災(zāi)源頭。因此，對(duì)紡織材料的阻燃處理總是把改良本身的物理特性放在首要位置；同時(shí)，隨著織物的物理特性改性和阻燃結(jié)構(gòu)的發(fā)展，物理特性與阻燃結(jié)構(gòu)的結(jié)合在全球范圍內(nèi)呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢(shì)。目前，合成紡織品普遍存在的缺點(diǎn)是物理特性太脆弱，容易炭化。為了克服這些弊端，在許多情況下，研究人員會(huì)通過(guò)改變織物的物理特性來(lái)獲得更好的阻燃性能。