一种阻燃面料及其制备方法和阻燃工作服与流程

1.本技术涉及阻燃面料的领域，更具体地说，它涉及一种阻燃面料及其制备方法和阻燃工作服。


背景技术：

2.目前主要的阻燃面料分为两类，一类是后整理阻燃面料，如纯棉、涤棉等；另一类是本质阻燃面料，如芳纶、腈棉、杜邦凯夫拉、诺梅克斯、澳大利亚pr97等。本质阻燃面料为纤维阻燃，也叫永久性阻燃面料，主要是采用阻燃纤维织造而成的，其阻燃效果是永久不变的，一般可以洗涤50次以上，仍有良好的阻燃效果。
3.相关技术中，申请号为201911317271.9的中国申请文件公开了一种抗菌阻燃纤维及其织物的制备方法，具体为：将收集的本白纯棉废弃织物洗涤烘干后粉碎，再采用双氧水氧漂，烘干，再使用氢氧化钠或碳酸钠溶液处理、烘干，获得碱纤维素；将碱纤维素/含羟基磷系阻燃剂和交联剂混合，使混合物发生羟氨基化交联反应，制备阻燃纤维素，将阻燃纤维素与纳米抗菌溶胶混合制备纤维素溶液，然后纺丝得到初生纤维，将初生纤维处理获得抗菌阻燃纤维，并用制备的抗菌阻燃纤维、与阻燃涤纶或腈氯纶或芳纶混纺制成经纬纱，并形成抗菌阻燃织物。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为传统的阻燃面料仅具有优异的阻燃性能，但是作为阻燃工作服，在火灾现场，随时会有燃烧或熔融异物掉落的风险，阻燃面料还需要具有对熔融或燃烧物质的抗冲击性能，同时为了便于工作人员工作方便，阻燃面料也需要具有柔软的特性。


技术实现要素：

5.为了制备得到具有抗冲击性能，又具有柔软特性的阻燃面，本技术提供一种阻燃面料及其制备方法和阻燃工作服。
6.第一方面，本技术提供的一种阻燃面料，采用如下的技术方案：一种阻燃面料，包括外面层与内面层，外面层由以下重量份的原料制得：20-30份聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、50-60份碳化硅粉末与30-50份聚丙烯腈粘合剂；内面层由以下重量份的原料制得：20-25份聚丙烯腈纤维与30-40份棉纤维；上述重量份，均以阻燃面料的重量为基准。
7.通过采用上述技术方案，外面层与内面层的设置，使得阻燃面料不仅具有外面层的阻燃与抗冲击性能，也具有内面层的柔软性与舒适性，便于做成阻燃工作服。
8.外面层中，聚间苯二甲酰间苯二胺纤维为间位芳纶，间位芳纶的极限氧指数大于28，因此当它离开火焰时不会继续燃烧；间位芳纶具有很好的热稳定性，在205℃的条件下可以连续使用，在大于205℃高温条件下仍能保持较高的韧性；间位芳纶具有较高的分解温度，而且在高温条件下不会熔融、融滴，当温度大于370℃时才开始炭化，炭化后，形成致密的碳化层，保护了纤维内部与氧气的隔绝，而后自息。外面层中，碳化硅粉末作为一种防弹
材料，能够抵抗燃烧或熔融物质掉落的冲击性，本发明中使用粉末状的碳化硅，使得碳化硅粉末包覆在聚间苯二甲酰间苯二胺纤维外，在阻燃、抗异物冲击的同时，也不影响聚间苯二甲酰间苯二胺纤维的柔软性；且由于聚间苯二甲酰间苯二胺纤维长期在高温下容易发生形变，可耐1000℃高温的碳化硅粉末在聚间苯二甲酰间苯二胺纤维上的均匀分布，能够阻止聚间苯二甲酰间苯二胺纤维长期在高温下的形变。聚丙烯腈粘合剂在阻燃的同时，具有较强的粘合能力，将碳化硅粉末牢固的粘覆在聚间苯二甲酰间苯二胺纤维表面。最终制得的外面层具有阻燃性能优异、抗冲击性能优异与柔软度较好的优点。
9.内面层中，聚丙烯腈纤维为耐火且柔软度较好的纤维，棉纤维为柔软度较好，且吸潮的纤维，作为内面层，使得阻燃面料制成的工作服穿着舒适，便于工作人员工作时做出各种大幅度动作。
10.可选的，所述碳化硅粉末包覆在聚间苯二甲酰间苯二胺纤维外表面。
11.通过采用上述技术方案，碳化硅为防弹服的主要材料，因为具有坚硬，抗冲击等优异的性能，将碳化硅以粉末的形式包覆在聚间苯二甲酰间苯二胺纤维外，则制成的外面层，不仅能够阻挡异物的冲击，并且不影响外面层的柔软度，使得阻燃面料制成的工作服，同时具有优异的抗冲击性能与较好的柔软度。
12.可选的，所述聚丙烯腈粘合剂包覆在聚间苯二甲酰间苯二胺纤维外表面，碳化硅粉末包覆在聚丙烯腈粘合剂外表面。
13.通过采用上述技术方案，聚丙烯腈粘合剂包覆在聚间苯二甲酰间苯二胺纤维外表面的目的有两个，其中一个目的是将碳化硅牢固的粘接在聚间苯二甲酰间苯二胺纤维外表面；另一个目的是增加聚间苯二甲酰间苯二胺纤维表面的摩擦力，使得聚丙烯腈粘合剂未干时，将硬度较大的碳化硅粉末涂覆上去，则纳米级的碳化硅粉末能够嵌入聚丙烯腈粘合剂形成的摩擦面凹槽内，增加碳化硅粉末在聚间苯二甲酰间苯二胺纤维外表面的附着力。
14.可选的，所述碳化硅粉末的粒径为100-400nm。
15.通过采用上述技术方案，粒径为100-400nm的碳化硅粉末，粒径较小，因此能够均匀分布于聚间苯二甲酰间苯二胺纤维外表面，且不易掉落，则制成的外面层，不仅能够阻挡异物的冲击，并且不影响外面层的柔软性，使得阻燃面料制成的工作服，工作人员穿上后，活动方便。
16.第二方面，本技术提供一种阻燃面料制备方法，采用如下的技术方案：一种阻燃面料制备方法，包括以下步骤：步骤s1：制备外面层，将聚间苯二甲酰间苯二胺纤维在聚丙烯腈粘合剂中浸渍30min；取出浸渍后的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维，固定聚间苯二甲酰间苯二胺纤维两端，向聚间苯二甲酰间苯二胺纤维上喷涂碳化硅粉末，得到外面层纤维，将外面层纤维纺织成外面层；步骤s2：制备内面层，使用聚丙烯腈纤维与棉纤维进行混纺，纺织形成内面层；步骤s3：将内面层与外面层纺织在一起，制成阻燃面料。
17.通过采用上述技术方案，浸渍聚间苯二甲酰间苯二胺纤维的目的在于，使得聚间苯二甲酰间苯二胺纤维外表面均匀粘覆聚丙烯腈粘合剂，从而保证碳化硅粉末牢固的粘覆在聚间苯二甲酰间苯二胺纤维外表面；将外面层与内面层通过纺织的方法连接在一起的目的在于，外面层与内面层连接的同时，能够保证阻燃面料的柔软性；且形成的阻燃面料中，
400nm的碳化硅粉末，在室温下干燥24h，得到外面层纤维，将外面层纤维纺织成外面层；步骤s2：制备内面层，使用25g聚丙烯腈纤维与30g棉纤维进行混纺，纺织形成内面层；步骤s3：将内面层与外面层纺织在一起，制成阻燃面料。
28.实施例2一种阻燃面料，其制备步骤为：预处理步骤：将30g聚间苯二甲酰间苯二胺纤维浸渍在20wt％的磷酸水溶液中，并在40℃温度下处理2h后，并用蒸馏水喷淋三次；步骤s1：制备外面层，将处理后的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维在50g聚丙烯腈粘合剂中浸渍30min；取出浸渍后的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维，固定聚间苯二甲酰间苯二胺纤维两端，并将多根聚间苯二甲酰间苯二胺纤维拉直，使得多根聚间苯二甲酰间苯二胺纤维不会互相粘黏，采用机械喷涂的方法向聚间苯二甲酰间苯二胺纤维上喷涂50g粒径为100-400nm的碳化硅粉末，在室温下干燥24h，得到外面层纤维，将外面层纤维纺织成外面层；步骤s2：制备内面层，使用20g聚丙烯腈纤维与40g棉纤维进行混纺，纺织形成内面层；步骤s3：将内面层与外面层纺织在一起，制成阻燃面料。
29.实施例3一种阻燃面料，其制备步骤为：预处理步骤：将25g聚间苯二甲酰间苯二胺纤维浸渍在20wt％的磷酸水溶液中，并在40℃温度下处理2h后，并用蒸馏水喷淋三次；步骤s1：制备外面层，将处理后的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维在40g聚丙烯腈粘合剂中浸渍30min；取出浸渍后的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维，固定聚间苯二甲酰间苯二胺纤维两端，并将多根聚间苯二甲酰间苯二胺纤维拉直，使得多根聚间苯二甲酰间苯二胺纤维不会互相粘黏，采用机械喷涂的方法向聚间苯二甲酰间苯二胺纤维上喷涂55g粒径为100-400nm的碳化硅粉末，在室温下干燥24h，得到外面层纤维，将外面层纤维纺织成外面层；步骤s2：制备内面层，使用23g聚丙烯腈纤维与35g棉纤维进行混纺，纺织形成内面层；步骤s3：将内面层与外面层纺织在一起，制成阻燃面。
30.实施例4与实施例3的不同之处在于：步骤s1不同；将实施例3中粒径为100-400nm的碳化硅粉末替换成等重量的粒径为0.5-1mm的碳化硅粉末。
31.实施例5与实施例3的不同之处在于：没有预处理步骤。
32.对比例1与实施例3的不同之处在于：步骤s1不同；步骤s1：制备外面层，将55g粒径为100-400nm的碳化硅粉末与40g聚丙烯腈粘合剂混合均匀，再将预处理后的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维在上述混合物中浸渍30min；取出浸渍后的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维，固定聚间苯二甲酰间苯二胺纤维两端，并将多根聚间
苯二甲酰间苯二胺纤维拉直，使得多根聚间苯二甲酰间苯二胺纤维不会互相粘黏，在室温下干燥24h，得到外面层纤维，将外面层纤维纺织成外面层。
33.对比例2与实施例3的不同之处在于：步骤s1不同；将步骤s1中的聚丙烯腈粘合剂替换成等重量的乙烯/醋酸乙烯酯共聚物。
34.对比例3与实施例3的不同之处在于：步骤s1不同；步骤s1中不添加碳化硅粉末与聚丙烯腈粘合剂。
35.对比例4与实施例3的不同之处在于：步骤s1不同；步骤s1中不添加聚丙烯腈粘合剂。
36.对比例5与实施例3的不同之处在于：不进行步骤s2与步骤s3；将步骤s1中制备得到的外面层作为阻燃面料。
37.对比例6使用市面上购买的阻燃面料，品牌：派驰；型号：02式；产品名称：02/14/17消防战斗服，将此战斗服剪下一块，作为阻燃面料。
38.性能检测试验采用实施例1至5和对比例1至6中制得的阻燃面料进行性能测试，检测阻燃性能、弯曲性能与抗熔融金属滴冲击性能；阻燃性能检测依据为gb8965.1-2020《防护服装阻燃服》，弯曲性能检测依据为gb/t18318.1-2009《纺织品弯曲性能的测定》，抗熔融金属滴冲击性能检测依据为gb/t17599-1998《防护服用织物抗熔融金属滴冲击性能的测定》，金属条类型为牌号j421，型号e4313钢条，测试局部升温高于40k时的冲击金属滴数量；测试结果如表1所示。
39.表1
结合实施例1、2和实施例3，可以看出，实施例1、2、3的原料用量比例不同，得到的阻燃面料阻燃性能均较好，但实施例3的相对抗弯刚度小于实施例1与2，抗冲击熔融金属滴数量大于实施例1与2，说明，实施例3在保证阻燃面料阻燃的同时，抗冲击性能与柔软度最佳。
40.结合实施例3和4，可以看出，实施例4使用粒径为0.5-1mm的碳化硅粉末，实施例3使用粒径为100-400nm的碳化硅粉末，虽然实施例3与实施例4的阻燃性能均较好，但是实施例3的相对抗弯刚度远远小于实施例4的相对抗弯刚度，且实施例3抗冲击熔融金属滴数量大于实施例4，因此，实施例3的抗冲击性能与柔软度最佳，证明，碳化硅粉末的粒径对于阻燃面料的柔软度与抗冲击性能有影响，尤其对于柔软度影响最大。
41.结合实施例3和5，可以看出，实施例5没有对聚间苯二甲酰间苯二胺纤维进行前处理，实施例3对聚间苯二甲酰间苯二胺纤维进行了前处理，实施例3与实施例5得到的阻燃面料阻燃性能均较好，但实施例3的相对抗弯刚度小于实施例5，抗冲击熔融金属滴数量大于实施例5，实施例3在保证阻燃面料阻燃的同时，抗冲击性能与柔软度最佳，说明聚间苯二甲酰间苯二胺纤维的前处理步骤对于阻燃面料的抗冲击性能与柔软度有影响。
42.结合实施例3和对比例1，可以看出，对比例1没有按照本发明的制备工艺进行制备，对比例1制得的阻燃面料的阻燃性能、柔软度与抗冲击性能均没有实施例3制得的阻燃面料好，证明，本发明的制备步骤对于阻燃面料的阻燃性能影响很大。
43.结合实施例3和对比例2，可以看出，对比例2中将聚丙烯腈粘合剂替换成乙烯/醋酸乙烯酯共聚物，对比例2制得的阻燃面料的阻燃性能、柔软度与抗冲击性能均没有实施例3制得的阻燃面料好，证明，粘合剂的种类对于阻燃面料的阻燃性能影响很大。
44.结合实施例3和对比例3、4、5，可以看出，对比例3中不添加碳化硅粉末与聚丙烯酸粘合剂，对比例4中不添加聚丙烯酸粘合剂，对比例5的阻燃面料没有内面层，数据证明，对比例3、4、5制得的阻燃面料的阻燃性能、柔软度与抗冲击性能均没有实施例3制得的阻燃面料好，证明，阻燃面料制备过程中，外面料与内面料缺一不可，且外面料中的原料也缺一不可。
45.结合实施例3和对比例6，可以看出，市售阻燃面料的阻燃性能、柔软度与抗冲击性能均没有本技术实施例3制得的阻燃面料的阻燃性能、柔软度与抗冲击性能优异。
46.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本
申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

技术特征：
1.一种阻燃面料，其特征在于，包括外面层与内面层，外面层由以下重量份的原料制得：20-30份聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、50-60份碳化硅粉末与30-50份聚丙烯腈粘合剂；内面层由以下重量份的原料制得：20-25份聚丙烯腈纤维与30-40份棉纤维；上述重量份，均以阻燃面料的重量为基准。2.根据权利要求1所述的一种阻燃面料，其特征在于，所述碳化硅粉末包覆在聚间苯二甲酰间苯二胺纤维外表面。3.根据权利要求1所述的一种阻燃面料，其特征在于，所述聚丙烯腈粘合剂包覆在聚间苯二甲酰间苯二胺纤维外表面，碳化硅粉末包覆在聚丙烯腈粘合剂外表面。4.根据权利要求1所述的一种阻燃面料，其特征在于，所述碳化硅粉末的粒径为100-400nm。5.一种如权利要求1-4任一所述的阻燃面料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1：制备外面层，将聚间苯二甲酰间苯二胺纤维在聚丙烯腈粘合剂中浸渍30min；取出浸渍后的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维，固定聚间苯二甲酰间苯二胺纤维两端，向聚间苯二甲酰间苯二胺纤维上喷涂碳化硅粉末，得到外面层纤维，将外面层纤维纺织成外面层；步骤s2：制备内面层，使用聚丙烯腈纤维与棉纤维进行混纺，纺织形成内面层；步骤s3：将内面层与外面层纺织在一起，制成阻燃面料。6.根据权利要求5所述的一种阻燃面料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，向聚间苯二甲酰间苯二胺纤维上喷涂碳化硅粉末后，还包括干燥的步骤，干燥后得到外面层纤维。7.根据权利要求5所述的一种阻燃面料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1前，还包括预处理步骤：将聚间苯二甲酰间苯二胺纤维浸渍在15-25wt%的磷酸溶液中，并在35-45℃下处理1.5-2.5h后，用蒸馏水清洗。8.一种工作服，其特征在于，采用权利要求1-4任一所述的阻燃面料制备得到。

技术总结
本申请涉及阻燃面料的领域，具体公开了一种阻燃面料及其制备方法和阻燃工作服。本申请的阻燃面料，包括外面层与内面层，外面层由以下重量份的原料制得：20-30份聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、50-60份碳化硅粉末与30-50份聚丙烯腈粘合剂；内面层由以下重量份的原料制得：20-25份聚丙烯腈纤维与30-40份棉纤维。本申请的阻燃面料具有优异的阻燃性能、抗冲击性能与柔软度。柔软度。


技术研发人员：黄丹
受保护的技术使用者：陕西金翼服装有限责任公司
技术研发日：2022.09.26
技术公布日：2023/1/6