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阻燃織物老化對其拉伸強力影響的研究進(jìn)展

2021-01-04 13:08劉曉涵王云儀
紡織學(xué)報 2020年11期
關(guān)鍵詞:強力織物老化

劉曉涵, 田 苗,2, 王云儀,2, 李 俊,2

(1. 東華大學(xué) 服裝與藝術(shù)設(shè)計學(xué)院, 上海 200051; 2. 東華大學(xué) 現(xiàn)代服裝設(shè)計與技術(shù)教育部重點實驗室, 上海 200051)

阻燃織物是指不易或不能被點燃,點燃后可自熄、燃燒時毒煙少、減緩火焰?zhèn)鞑ニ俣然蜓娱L轟燃時間的功能材料[1]。使用過程中的紡織材料會受到多種降解機制影響發(fā)生老化,但由于消防員所處環(huán)境的特殊性,導(dǎo)致影響阻燃織物老化的因素集中于熱、光、濕、磨損等方面。已有的研究發(fā)現(xiàn),在以上因素的影響下,阻燃織物拉伸強力、撕破強力等力學(xué)性能會先于熱防護(hù)性能下降至標(biāo)準(zhǔn)以下,且在常規(guī)情況下織物及服裝損壞導(dǎo)致的力學(xué)性能下降無法通過肉眼評估[2-4]。研究阻燃織物老化后強力變化,可用于指導(dǎo)織物或消防服的使用,從而有效避免消防員穿著性能不達(dá)標(biāo)的防護(hù)服執(zhí)行救火任務(wù)。

目前,針對阻燃織物老化后的強力研究主要通過直接測試或利用無損檢測技術(shù)進(jìn)行間接評價。由于受到織物自身性質(zhì)及熱老化模擬實驗的影響,織物老化后的強力測試并未嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,存在尺寸、重復(fù)性實驗次數(shù)不一致等問題。間接評價方法可就織物層面評價其力學(xué)性能,但對老化后的消防服而言,無法直接測試其力學(xué)性能,而對于力學(xué)性能未下降至標(biāo)準(zhǔn)以下的服裝,取樣會影響其后續(xù)使用,從而增加消防服的成本。此外,已有研究還通過建立模型預(yù)測阻燃織物老化后的強力變化。但對于多種因素交互作用下的阻燃織物老化,現(xiàn)有模型的使用具有局限性。

本文從熱、光、磨損等常見老化類型論述以上因素對阻燃織物拉伸強力的影響,分析老化條件下織物強力測評方法及間接評價方法的研究現(xiàn)狀及不足,并基于線性回歸模型和經(jīng)驗方程等預(yù)測方法提出了未來阻燃織物老化后強力預(yù)測的研究方向。

1 老化類型及其對織物強力的影響

消防服在使用過程中,會遭受來自作業(yè)環(huán)境和產(chǎn)品維護(hù)條件等多種因素的作用,這些外界因素的作用均會導(dǎo)致消防服材料出現(xiàn)不同程度的老化,從而影響織物的強力。例如:火場中的熱暴露所造成的熱老化;長時間使用和維護(hù)過程中日曬形成的光老化;穿著及洗滌過程中織物相互摩擦導(dǎo)致的磨損老化;洗滌中的熱濕綜合作用引起的織物厚度與密度等形態(tài)的變化等。已有研究發(fā)現(xiàn),上述因素作用下,阻燃織物的老化會對其拉伸強力、撕破強力等力學(xué)性能產(chǎn)生不利影響[3-5]。服裝及其材料在外界機械力作用下更易破損,這顯然會對消防服的熱防護(hù)性能產(chǎn)生消極的作用[6]。目前,針對阻燃織物老化的研究中,常用織物質(zhì)量、厚度、表面顏色、透氣性等指標(biāo)來表征織物老化的程度,并通過對織物老化前后的力學(xué)性能(拉伸強力、撕破強力)、阻燃性能、熱防護(hù)性能的測評來評價老化對阻燃織物性能的影響[7]。

1.1 熱老化

在執(zhí)行火場救援或日常訓(xùn)練中,熱老化是導(dǎo)致消防服織物性能下降的重要原因。熱暴露會使織物的纖維表面出現(xiàn)形態(tài)損傷,致使纖維結(jié)晶度降低,纖維強度減小,反映在織物上表現(xiàn)為拉伸強力、撕破強力等力學(xué)性能的下降[2-4]。消防員遭遇熱暴露的暴露源通常包括對流熱暴露、輻射熱暴露、接觸熱暴露3種[8-9],因此會受到對流熱老化、輻射熱老化和傳導(dǎo)熱老化的影響。熱源類型、熱暴露時間長短、熱流密度大小以及熱暴露頻率高低均會引起織物或消防服性能改變。

1.1.1 輻射熱老化

熱輻射是一種非接觸式的熱傳遞方式,其熱量主要以電磁波的形式傳播,不需要任何物質(zhì)作為媒介[10],也是消防員在作業(yè)過程中面臨的常見熱暴露之一。

針對輻射熱暴露引起的阻燃織物老化,目前主要集中在不同熱流密度和熱暴露時間的作用差異上。Peter發(fā)現(xiàn),Kevlar/Nomex(60/40)織物在5 kW/m2的熱流密度下暴露1 h,拉伸強力仍滿足標(biāo)準(zhǔn)623 N的要求[11];而Moein發(fā)現(xiàn),Nomex織物在10 kW/m2的熱流密度下暴露40 min后,其拉伸強力仍滿足NFPA 1971—2013《建筑物滅火防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》對阻燃層面料的要求[7];Mackenzie針對Kevlar/PBI(60/40)織物的研究則表明,在10、15 kW/m2的熱流密度下暴露60 s后織物的拉伸強力沒有發(fā)生顯著變化[12]。可見,較低熱流密度的輻射熱暴露,對織物熱老化后拉伸強力的變化影響較小,但對于熱暴露時間的影響以及這種影響在不同織物之間的差異,已有研究并未形成一致的結(jié)論。

阻燃織物拉伸強力隨熱暴露時間的增加呈下降趨勢。Moein發(fā)現(xiàn):NomexIIIA織物在30 kW/m2的熱流密度下暴露30 s,拉伸強力降低55%,繼續(xù)暴露30 s后拉伸強力僅下降10%;在40 kW/m2的熱流密度下暴露10 s后拉伸強力下降65%,繼續(xù)對其進(jìn)行10 s熱暴露后發(fā)現(xiàn)此時織物拉伸強力沒有發(fā)生顯著變化[7]??梢姡^高熱流密度的輻射熱暴露下,阻燃織物拉伸強力在熱暴露開始后的短時間內(nèi)會發(fā)生迅速下降。此外,Lu等在21 kW/m2的熱流密度下將3層織物組合持續(xù)暴露60 s及重復(fù)4次15 s熱暴露,發(fā)現(xiàn)持續(xù)熱暴露條件下,織物強力保留率比重復(fù)熱暴露低17.7%[13]。這說明在相同熱暴露時間內(nèi),持續(xù)熱暴露比重復(fù)熱暴露對織物造成的損傷更為嚴(yán)重。

1.1.2 對流及傳導(dǎo)熱老化

熱對流與熱輻射的傳熱方式存在本質(zhì)不同,氣體密度由于從火焰和高溫物體周圍獲得能量后發(fā)生變化,從而產(chǎn)生對流運動[10]。熱傳導(dǎo)則是在織物與高溫物體接觸時發(fā)生的熱量傳遞。

針對對流及傳導(dǎo)熱暴露引起的阻燃織物老化,目前已有的研究主要集中在不同熱源類型作用的差異上。An等發(fā)現(xiàn),織物在對流熱和傳導(dǎo)熱2種熱源下,傳導(dǎo)熱暴露對織物拉伸強力影響較小[4]。而Rossi等針對6種多層消防服織物組合的研究表明,對流熱暴露比輻射熱暴露對織物拉伸強力影響更顯著[14]??梢姡瑢α骷皞鲗?dǎo)熱暴露會對織物的拉伸強力產(chǎn)生不利影響,但由于對流熱對織物損傷較大,且更快更直接,此時對于織物熱老化的考慮就顯得次要。

1.2 光老化

除熱老化會對阻燃織物力學(xué)性能產(chǎn)生不利影響之外,長時間使用及維護(hù)過程中由于日曬導(dǎo)致的光老化也是造成織物性能下降的重要因素,因此,消防服行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GA10—2002《消防員滅火防護(hù)服》規(guī)定消防服裝需置于干燥通風(fēng)的室內(nèi),避免長期日曬[15]。光暴露會使織物纖維表面形態(tài)改變致使織物質(zhì)量減少,纖維結(jié)晶度下降,從而導(dǎo)致織物力學(xué)性能下降[16]。有研究發(fā)現(xiàn),長時間的紫外光暴露會降低Kevlar及玻璃纖維的抗拉強度[17]。

光老化通常不是一個獨立作用的因素,光熱復(fù)合作用是較為常見的形式。已有研究發(fā)現(xiàn),阻燃織物光熱復(fù)合老化會導(dǎo)致其強力產(chǎn)生變化。例如:在氙燈模擬的日曬條件下,消防服用織物在5.42、7.48 kW/m2輻照強度下,撕破強力均呈下降趨勢[19];阻燃織物的撕破強力及拉伸強力隨光照和熱暴露時間增加而減小[18]。

此外,光與濕的共同作用引起的織物老化也受到研究者的關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn),在光濕復(fù)合作用下,織物的撕破強力及拉伸強力隨著光照時間及潤濕程度的增加而減小,但未潤濕織物強力保持率整體大于潤濕后織物強力的保持率[19]。可見,多種因素共同作用下,織物老化所導(dǎo)致的強力下降會更明顯。

1.3 磨 損

日常使用中反復(fù)洗滌及服裝穿著過程中織物相互摩擦導(dǎo)致的磨損也是致使織物強力下降的重要原因。磨損會使消防服織物厚度減小,進(jìn)而導(dǎo)致其拉伸強力及撕破強力下降[20]。針對阻燃織物磨損導(dǎo)致的強力下降,已有研究主要集中在洗滌過程中出現(xiàn)的磨損及利用自制織物損傷摩擦器模擬穿著過程中的磨損。Stull等發(fā)現(xiàn),阻燃織物在洗滌后熱防護(hù)性能略有提高,但其撕破強力卻有所降低[21]。而韓倫利用織物模擬損傷摩擦器針對4種阻燃織物的研究則表明,隨著磨損時間的增加,其強力會出現(xiàn)明顯下降[15]。

可見,在消防服維護(hù)中,織物強力下降是不可忽視的重要因素,而針對較少執(zhí)行緊急救火任務(wù)的消防員,往往磨損會比熱老化更易造成織物強力的下降[15]。

2 老化條件下的織物強力測評方法

2.1 老化模擬及測評的方法

現(xiàn)有的織物老化模擬方法可歸為2類:人工加速老化和自然老化測試[22]。表1示出紡織品老化模擬的測試標(biāo)準(zhǔn),基本涵蓋紡織品多種類別,但主要集中于對涂層織物的老化模擬上,并未有專門針對阻燃織物老化模擬的測試標(biāo)準(zhǔn)。針對老化模擬類型的選取中,較少考慮自然老化測試,這可能是由于自然老化周期較長,無法嚴(yán)格控制變量并具有較多不可控因素。

目前,常用的紡織品老化的表征指標(biāo)包括:織物的外觀變化、質(zhì)量損失、顏色變化、強力值、強力保持率或下降率等。對比國內(nèi)外織物老化模擬標(biāo)準(zhǔn)可發(fā)現(xiàn),國內(nèi)制定的織物老化模擬標(biāo)準(zhǔn)較為單一,尚未考慮濕態(tài)作用下織物老化,因此還需進(jìn)一步完善。

表1中織物老化模擬測試標(biāo)準(zhǔn)主要集中于對織物光濕老化作用上,但針對阻燃織物面臨的火場環(huán)境,除以上因素外,還需重點探究熱老化對其性能的影響。目前,阻燃織物熱老化模擬一般借用織物熱傳遞性能測評設(shè)備中的熱源,例如:錐形量熱儀、TPP測試儀、RPP測試儀、電對流烤箱、遠(yuǎn)紅外石英燈管輻射儀等,如表2所示。熱源類型涉及輻射熱源及對流熱源。

2.2 織物強力測試方法

標(biāo)準(zhǔn)NFPA 1971《建筑物滅火防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,消防服外層阻燃織物拉伸強力不應(yīng)低于623 N,撕破強力不應(yīng)低于100 N,防水透氣層和舒適層的撕破強力不應(yīng)低于22 N,并針對老化后消防服各面料層提供了不同的性能測試。標(biāo)準(zhǔn)中提出,測試?yán)匣笙婪椢锪W(xué)性能時需測試外層織物的拉伸強力,防水透氣層和隔熱層織物的撕破強力[23]。

表1 紡織品老化模擬的測試標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Standard of simulated textile aging test

表2 織物熱傳遞性能的測評方法Tab.2 Test methods for heat transfer performance of fabric

老化模擬實驗后阻燃織物拉伸性能實驗主要參照ASTM D5034—2009《紡織面料的斷裂強度和伸長率 抓樣法》、ASTM D5035—2011《織物拉伸斷裂強力及伸長率 條樣法》、ISO 13934-1—2013《織物的拉伸性能 第1部分:條樣法》和GB/T 3923.1—2013《紡織品 織物拉伸性能 第1部分:斷裂強力和斷裂伸長率的測定 條樣法》等標(biāo)準(zhǔn),如表3所示??梢钥闯?,不同標(biāo)準(zhǔn)針對織物測試時尺寸要求、拉伸速率不盡相同,但以上因素均會對測試結(jié)果產(chǎn)生影響。陳國華發(fā)現(xiàn),機織物的拉伸強力隨試樣長度的增加而逐漸降低[24]。而冷鵑等在研究中指出,纖維的拉伸強力及斷裂伸長率隨拉伸速度改變呈無規(guī)律變化,速率過高或過低都不利于有效測定[25]。可見,在老化模擬實驗后測試織物強力時需結(jié)合老化模擬實驗中試樣尺寸及織物類型合理選擇測試標(biāo)準(zhǔn)。

評價老化后阻燃織物力學(xué)性能最直接的方法是通過標(biāo)準(zhǔn)測試得到其力學(xué)性能值。許多學(xué)者通過設(shè)置不同熱流密度、熱暴露時間并在特定的熱源類型下研究老化后消防服外層阻燃織物拉伸強力的變化。依照標(biāo)準(zhǔn)NFPA 1971要求,總結(jié)目前熱老化模擬實驗后阻燃織物拉伸強力實驗的相關(guān)參數(shù),包括拉伸速率、樣本尺寸、實驗儀器、測試方向、重復(fù)實驗次數(shù)及表征指標(biāo)等,結(jié)果如表4所示。

目前,針對熱老化后阻燃織物拉伸強力測試并未形成統(tǒng)一的實驗標(biāo)準(zhǔn)。從表4可看出,熱老化模擬實驗后阻燃織物拉伸強力測試中織物經(jīng)緯向測試、拉伸速率及重復(fù)實驗次數(shù)均未按參照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,這是由于熱老化模擬實驗中規(guī)定的重復(fù)實驗次數(shù)、試樣尺寸與織物強力實驗不一致。并且在有些研究中并未提及熱老化模擬實驗后織物強力測試時樣本尺寸問題。

表3 織物拉伸強力測試標(biāo)準(zhǔn)Tab.3 Standard for tensile properties of fabrics

表4 熱老化后阻燃織物拉伸強力實驗相關(guān)參數(shù)Tab.4 Relevant parameters of tensile strength test of flame-retardant fabric after heat aging

在表征拉伸性能時,較多研究采用拉伸強力值及其下降率來表示,部分涉及拉伸性能的保持率。Peter及Moein均參照ASTM D5034實施織物拉伸強力實驗,然而在Peter的研究中指出,Kevlar/Nomex (60/40)織物在30 kW/m2的熱流密度下,暴露時間少于30 s,其拉伸強力可能高于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值[11];但Moein發(fā)現(xiàn),NomexIIIA織物在30 kW/m2的熱流密度下暴露15 s就已經(jīng)低于標(biāo)準(zhǔn)要求[7],除織物自身性能對結(jié)果產(chǎn)生的影響之外,也可能與Peter重復(fù)實驗次數(shù)不符合標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)。由于試樣尺寸及拉伸速率均會對測試結(jié)果造成影響,無法通過拉伸強力值進(jìn)行直接對比,因此較多學(xué)者選擇拉伸強力保持率及下降率來表征織物拉伸性能變化。

2.3 織物強力變化的間接評價方法

目前,除利用標(biāo)準(zhǔn)測試方法測試?yán)匣笞枞伎椢锏牧W(xué)性能外,還存在無損檢測技術(shù)間接評價其老化后強力變化,一般包括微觀層面的拉曼光譜分析法、傅里葉變換紅外光譜法、X射線衍射法及外觀層面的色差分析法等[6]。

2.3.1 拉曼光譜分析法

拉曼光譜分析法是以拉曼效應(yīng)為基礎(chǔ)建立的分子結(jié)構(gòu)鑒定技術(shù),信號來源于分子的振動和轉(zhuǎn)動[27],一般應(yīng)用于對不同物質(zhì)的定性和定量分析[28],具有操作簡單、檢測時間短、樣品用量少等優(yōu)點[29]。Galiotis認(rèn)為拉曼光譜法可檢測類似芳綸這種高性能纖維的應(yīng)力和應(yīng)變,可通過拉曼光譜中的峰值及位置在微觀尺度上反映纖維受到機械力或熱暴露導(dǎo)致的力學(xué)性能變化[30]。Washer在研究中指出,熱和紫外線暴露等環(huán)境因素可導(dǎo)致織物拉曼光譜的位置、帶寬以及峰值的相對強度等特征改變[31]。任何老化產(chǎn)生的性能變化都會造成振動模式改變,從而改變拉曼光譜特性,因此,拉曼光譜可以作為一種有效的工具間接評價織物老化后力學(xué)性能的變化。

2.3.2 傅里葉變換紅外光譜法

紅外光譜法可用于化合物的鑒定及材料成分研究,透射光譜峰值強度變化可以反映材料老化后性能變化。相比紅外光譜,由于傅里葉變換紅外光譜中所有頻率的參數(shù)可同時測量,因此其比傳統(tǒng)的紅外光譜法可更快地獲得所需光譜[32]。Nazare等對常見阻燃織物進(jìn)行紫外光老化和熱濕老化模擬實驗,對老化后的試樣進(jìn)行傅里葉變換紅外光譜分析,并與未暴露試樣的紅外光譜進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn),特征峰強度減小,其帶寬也發(fā)生變化[33]。峰值強度減小表明斷鏈及質(zhì)量損失,可用來間接解釋老化后織物強力的降低。

2.3.3 X射線衍射法

X射線衍射法是目前常用的結(jié)構(gòu)檢測分析方法,通過樣品不同晶面的X射線衍射,可測定結(jié)晶度、物相分析、精密測定點陣參量等[34]。在對老化后阻燃織物力學(xué)性能分析時可利用X射線衍射法測定其結(jié)晶度,并將其與老化后織物的力學(xué)性能聯(lián)系起來。Iyer等[2]對Kevlar進(jìn)行多階段等溫?zé)岜┞叮瑴y量了多階段曝光前后的X射線衍射圖、質(zhì)量和拉伸強度,其X射線衍射圖表明,織物的結(jié)晶度與拉伸性能有明顯的相關(guān)性。Iyer等[3]也對Kevlar進(jìn)行了X射線衍射分析,發(fā)現(xiàn)通過該方法可以得出試樣的拉伸強度與結(jié)晶度之間的關(guān)系。

2.3.4 色差分析法

色差分析法是指通過研究阻燃織物在老化過程中的變色或色差程度,將其與織物老化后力學(xué)性能聯(lián)系起來以表征其力學(xué)性能的變化。Peter[11]利用RPP測試儀對阻燃織物進(jìn)行熱老化模擬處理,發(fā)現(xiàn)其褪色程度與拉伸強力之間存在一定的相關(guān)性,這是由于織物暴露在高熱流中染料會從織物中流出,增加了色差,但在利用色差分析法之前需考慮阻燃織物本身顏色產(chǎn)生的影響,并且在使用過程中織物表面可能受到的污染也會對結(jié)果造成影響。

采用以上方法可在一定程度上評價和剖析老化后阻燃織物力學(xué)性能的變化,但Arrieta等[35]發(fā)現(xiàn),利用X射線衍射法和拉曼光譜法觀察熱老化試樣結(jié)晶度出現(xiàn)了2種變化趨勢,這說明在測試之前還需明確不同方法之間強調(diào)的結(jié)晶順序問題。Arrieta等還發(fā)現(xiàn),2 500~20 000 nm波長范圍內(nèi)的紅外光譜無法檢測到Kevlar/PBI(60/40)織物熱老化后的微觀變化[36]。在織物層面上以上方法可通過織物微觀層面變化或外觀層面變化評價其力學(xué)性能,但若檢測服裝力學(xué)性能變化,由于受到實驗儀器需取樣進(jìn)行測試的限制,因此會影響服裝的后續(xù)使用。

3 老化條件下織物的強力預(yù)測研究

標(biāo)準(zhǔn)測試方法可以準(zhǔn)確評估阻燃織物老化后力學(xué)性能的變化,但就織物層面,通過老化模擬實驗獲得的評價結(jié)果不能覆蓋產(chǎn)品實際使用中的所有情況,因此,需要基于老化對拉伸強力作用機制的分析,探索有效的預(yù)測方法,以便對更多可能出現(xiàn)的使用狀態(tài)進(jìn)行結(jié)果的預(yù)估;對于投入實際使用的服裝,無法通過織物性能測試評估其強力變化,因此,針對織物老化后強力預(yù)測研究具有重要意義。

Slater在研究中定義了織物老化降解的2個層次,即功能層次和視覺層次[37],如圖1所示。功能層次是指織物在功能上無法正常對消防員進(jìn)行安全防護(hù)的極限,視覺層次是指達(dá)到該值時開始出現(xiàn)褪色、破損等肉眼可見的老化情況。阻燃織物經(jīng)歷老化后,其力學(xué)性能極有可能會在視覺層次前降低至標(biāo)準(zhǔn)之下,此時穿著該類服裝執(zhí)行任務(wù)可能會面臨不必要的危險。

圖1 消防員防護(hù)服性能隨時間老化的變化曲線Fig.1 Performance curve of firefighter′s protective clothing with time aging

從數(shù)據(jù)處理的角度,有學(xué)者開始利用線性回歸、經(jīng)驗方程等有效方法對熱老化后阻燃織物力學(xué)性能預(yù)測以評估其老化程度。Lu等研究了3種典型消防服織物遭遇多次熱暴露后的拉伸強力,并建立了消防服外層面料拉伸強力回歸方程[13]。然而該回歸方程的預(yù)測結(jié)果受到選擇面料類型、輻射熱源、暴露時間和熱流密度的影響,適用范圍有限。Moein[7]在回歸分析的基礎(chǔ)上,利用數(shù)值方法建立了拉伸強力與阻燃層織物反射系數(shù)之間的線性方程,并通過模型預(yù)測熱老化后織物的拉伸強力,但對于拉伸強力在300 N左右的織物,該模型預(yù)測的相對誤差達(dá)到55%,可能需要采用更復(fù)雜的非線性回歸分析進(jìn)行建模預(yù)測。Dolez等[38]利用結(jié)合時間、溫度疊加原理的Arrhenius模型比較加速熱老化對7種消防服面料撕破強力的影響,并通過時間-溫度-性能數(shù)據(jù)的3參數(shù)Hill方程對其曲線進(jìn)行擬合,比較加速熱老化對7種消防服面料撕破強力的影響。Arrhenius模型為

K=K0exp(-Ea/RT)

式中:K為速率常數(shù);K0為指前因子,也稱頻率因子;Ea為反應(yīng)的活化能,代表降解過程對溫度的敏感性,J/mol;R為通用氣體常數(shù),J/(mol·K);T為絕對溫度,K。

由于Arrhenius模型使用的壽命與溫度的表達(dá)式形式是基于退化量相同導(dǎo)出的,并且由于材料的活化能Ea數(shù)據(jù)有限,因此該公式的應(yīng)用也存在局限性。

4 結(jié)束語

本文探究了老化類型及其對阻燃織物強力的影響,主要包括熱老化、光老化、磨損等常見老化類型??偨Y(jié)并概括了老化條件下阻燃織物力學(xué)性能的測評和預(yù)測方法,在測評方法中,主要包括直接測試和間接評價方法。間接評價方法主要集中于對拉曼光譜分析法、傅里葉變換紅外光譜法、X射線衍射法、色差分析法等方法的應(yīng)用。通過以上總結(jié)和分析,認(rèn)為未來相關(guān)研究可從以下3方面開展。

1)阻燃織物力學(xué)性能在經(jīng)歷老化模擬實驗后有明顯下降趨勢,因此,有必要對在使用壽命內(nèi)消防服織物的力學(xué)性能進(jìn)行有效的評價。雖然已有大量的工作研究了輻射熱老化對阻燃織物力學(xué)性能的影響,然而在消防員執(zhí)行救火任務(wù)時面臨的環(huán)境條件復(fù)雜,存在多種因素交互影響織物和服裝的老化程度,因此在今后的研究中應(yīng)綜合考慮多方面的因素對阻燃織物力學(xué)性能的影響。

2)在對老化后的阻燃織物進(jìn)行力學(xué)性能測試時,由于老化模擬實驗與織物力學(xué)性能實驗具有差異性,樣本的尺寸問題和實驗重復(fù)次數(shù)等問題并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)可以參照,因此研究結(jié)果的可比性和適用性還需要進(jìn)一步考證。

3)目前存在無損檢測技術(shù)可以評價老化損傷后阻燃織物的強力性能變化,在老化后阻燃織物強力預(yù)測方法上主要集中在線性回歸模型的建立以及經(jīng)驗方程的研究。當(dāng)考慮到多種因素對老化后阻燃織物力學(xué)性能的影響時,該方法的使用具有局限性,因此,未來需要探索更復(fù)雜的非線性模型或借鑒其他領(lǐng)域中的預(yù)測方法對老化后阻燃織物力學(xué)性能進(jìn)行預(yù)測。

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