陳長鋒

（上饒幼兒師范高等?？茖W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性能的關系

美國消防協(xié)會（NFPA）的數(shù)據顯示，2018年，美國消防人員受傷事件約為58 250起。39%的消防員在火場作業(yè)中受傷，危險性遠遠高于其他職業(yè)。消防服作為消防員必要的個人防護裝備（PPE），能保護消防人員在作業(yè)過程中免受火焰、輻射熱、熱表面接觸、熔融物質、熱液體和蒸汽的傷害，而熱源的類型和強度決定了織物表面的傳熱方式。較高密度的對流暴露比純輻射暴露更容易影響織物的表面性能，導致更嚴重的熱氧化和分解?？椢镏械乃趾蜔嵩吹穆?lián)合作用進一步影響了服裝系統(tǒng)內的熱傳遞[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性能。

熱防護是服裝設計和服裝總裝以及纖維性能和織物結構的功能，具有輻射隔熱保護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溫度的化學改性阻燃纖維。然而，這種纖維的阻燃性能在很長一段時間內并不穩(wěn)定，而且在輻射熱或火焰下會產生有毒氣體[2]。同時，分子結構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）。

隨著與熱源接觸時間的延長，織物的厚度和質量產生退化損失，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，由于穿著個人防護服，可能會發(fā)生熱應變[3]。除了保護人體免受外部熱源的影響外，保暖服的設計還應盡量減少代謝熱應激，并為人體提供可接受的移動能力和活動范圍。若服裝具有通風的特征（有通風口或孔洞），有可能會減少多余的身體熱量并提高舒適性。因此，合適的通風設計是改善服裝熱防護性能的有效方法。有學者設計了4種邊界條件來模擬服裝的孔徑結構，并通過實驗研究了服裝的防護性能。全尺寸人體模型實驗表明，服裝在接觸火源的過程中，本身的收縮會大大減少空氣間隙，還有可能導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。

熱防護裝備是一個重要的屏障，可保護消防員或作業(yè)工人免受熱危害，通過提供絕緣，防止熱傳遞到人類皮膚。合理的服裝設計和科學的防熱服使用指南有利于同時防止穿著者皮膚燒傷和熱應變，因此，采用通風設計來平衡防護裝置的保護和熱損失的潛力。

2 家庭常用織物的物理特性與熱防護性能的關系

阻燃（FR）材料被應用于許多紡織品中，例如耐火材料用于防止火災的發(fā)生，阻止或限制火災的蔓延，減少火災造成的損失。由于消費者對安全參數(shù)的重視程度越來越高，阻燃服裝的開發(fā)勢在必行，尤其是兒童睡衣，阻燃性能的測定是一項重要的要求。易燃性是個人防護衣物和家居紡織品面臨的一個主要問題。針織面料應用范圍廣，從最休閑的服裝到正式的服裝都會用到針織面料，通常用于里襯、手套、內衣等設計[4]。不合理的服裝設計可能會產生嚴重的人身危害，甚至會在發(fā)生火災時導致死亡。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系。在設計不同用途的織物時，關于針跡類型，對不同服裝的防火性能和特性將會有不同的改善。

通過使用不同類型的針腳/針圈、針腳的花紋、針腳的位置，可以實現(xiàn)針腳可燃性和熱生理舒適度的變化。結果表明，卷針率高的織物，厚度比漏針率和針腳率高。與單獨的卷縫相比，結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?？偟膩碚f，所有的樣品都要通過美國材料和試驗協(xié)會（ASTM）標準。所有的針織物都具有最高的可燃性，即最短的余輝時間、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性能的增強有關。高孔隙率通常導致高易燃性，因此，為了避免因針織物易燃產生的火災，有必要設計更緊湊的結構。針腳的孔隙率越高，織物的透氣性越高。與其他結構相比，漏縫結構更容易透氣，而對于針織衣物，如襯衣內襯，應選用漏針或漏針與卷針組合的面料，以促進散熱和汗液蒸發(fā)。濕度管理對舒適性很重要[5]，通常家用織物的不燃內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人防護服裝內層的針織面料。

3 棉織物的新型物理特性與熱防護性能的關系

棉織物作為一種天然材料，與各種化學織物相比，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衣產品，還可以用于各種裝飾和戶外產品。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者的生命財產安全埋下了隱患，極大地限制了其在更多領域的應用，賦予棉織物優(yōu)異的阻燃性成為重要的研究方向。在過去的幾十年里，研究人員開發(fā)了許多用于棉織物的阻燃劑[6]。其中，最早的研究內容之一是使用鹵素制備阻燃劑，這種阻燃劑無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，由于熱降解過程中產生的腐蝕性煙霧和有害物質，鹵代阻燃劑逐漸進入工業(yè)淘汰的邊緣。近年來，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而受到廣泛關注，可極大地減少紡織過程中的能源和材料浪費，并且綜合SEM、EDS、FT-IR分析，證實經三嗪的磷-氮協(xié)同阻燃劑處理的織物在燃燒過程中會產生不可燃氣體，并在纖維表面形成有機磷層。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 結語

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，盡管大多數(shù)本質上是易燃的。這些紡織材料在結構和化學性質上有很大的不同，因為它們既可以天然形成，也可以由石油基合成化合物合成。由于這些紡織品在強度、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用。但是，紡織材料的可燃性是安全方面關注的重點。紡織品是最容易被香煙、蠟燭等小火焰點燃的物品，也是最常見的火災源頭。因此，對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，隨著織物的物理特性改性和阻燃結構的發(fā)展，物理特性與阻燃結構的結合在全球范圍內呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢。目前，合成紡織品普遍存在的缺點是物理特性太脆弱，容易炭化。為了克服這些弊端，在許多情況下，研究人員會通過改變織物的物理特性來獲得更好的阻燃性能。