芳纶1414不同组织结构织物的阻燃防护性能比较

葛秦萍，彭　璇，肖信香

(1.浙江纺织服装科技有限公司，杭州　310000；2.武汉纺织大学纺织科学与工程学院，武汉　430073；3.湖北枫树线业有限公司，湖北鄂州　436000)



芳纶1414不同组织结构织物的阻燃防护性能比较

葛秦萍1，彭璇2，肖信香3

(1.浙江纺织服装科技有限公司，杭州310000；2.武汉纺织大学纺织科学与工程学院，武汉430073；3.湖北枫树线业有限公司，湖北鄂州436000)

摘要：为了研究芳纶的阻燃防护性能，对芳纶长丝进行物理性能表征，织造了平纹和双层角连锁织物，并进行阻燃性能测试。结果发现：两种组织织物的极限氧指数均大于27%；续燃时间均为0；平纹织物的阴燃时间为3s，铰连锁织物的为0；两种织物均没有熔融、滴落现象。表明芳纶织物具有优良的阻燃性能，双层角连锁织物的阻燃性能好于平纹织物。

关键词：芳纶；阻燃防护；织物组织；角连锁织物；阻燃性能

随着城市化建设的推进，城市人口密度增大，隐藏的安全隐患尤其是火灾危险增加。很多火灾都是由电气、明火等导致易燃纺织品燃烧引起的，发生火灾的紧急时刻是消防员冲在前面保护人民的生命财产安全，阻燃防护服能为消防员提供保护，因此阻燃防护品研究是纺织行业人的责任和义务。20世纪50年代，羊毛、石棉等在阻燃防护领域有一定的应用；20世纪70年代扩展到合成纤维领域，芳纶凭借其优良的综合性能尤其是其耐高温、不熔融等性能在阻燃防护领域得到大量应用[1]，但关于组织结构对芳纶织物阻燃性能的影响却研究得很少。不同组织对阻燃性影响的研究非常有意义，能为阻燃防护织物的设计提供一定参考。

1　实验

1.1单丝断裂强力

在温度20℃，湿度65%的恒温恒湿环境中，用Textechno H.Stein生产的万能型全自动单纤物性分析仪对芳纶1414单丝进行测试，预加张力为0.50 cN·tex-1。

1.2织物小样试织

1.3织物阻燃性能测试

按照GB/T 5455《纺织品 燃烧性测试 垂直法》与根据相关要求，通过GB/T 5455《纺织品 燃烧性测试 垂直法》与GB/T 5454《纺织品燃烧性测试 氧指数法》对两种组织的芳纶织物进行性能测试。

2　芳纶1414性能

芳纶1414纤维是一种耐高温、强度高、模量高的特种纤维，具有全对位的刚性苯环结构(图1)。

图1　对位芳纶分子结构

由图1可知，对位芳纶即芳纶1414分子链是苯环与酰胺基依据固有的规律排列而形成，主链高度规则且为直线型[2]。因为这样的分子结构，所以芳纶取向度高，结晶度也高。对位芳纶的外观为金黄色，不熔融，能自熄，起始分解温度在560℃，玻璃化温度在345℃左右。一般的情况下，芳纶1414纤维持续工作温度能够达到190℃左右，分解温度大于400℃，400℃以下不会熔化。一般芳纶1414极限氧指数为28%～33%，具有优异的耐高温性能和阻燃性[3]。

芳纶纤维目前是开发阻燃防护服的主要原料[4-5]。我国目前已经开发的阻燃防护产品主要有特警战训服、消防服、消防抢险服、森警防护服、石油和钢铁防护服等。据相关数据统计，全世界以芳纶为原材料的阻燃防护服现已经达到70%，并保持继续增加的趋势[6-7]。我国最新特警战训服面料相关标准的修订，消防防护服、消防抢险服等面料标准的修订，为我国阻燃防护装备水平的提高提出基础要求，也使我国阻燃防护服的防护性能随之而改变[8-9]。

芳纶1414的单丝细度小于2.0dtex，强度高达219cN·tex-1(表1),同时其伸长率很小，说明芳纶具有良好的力学性能。

表1芳纶1414单纤物性

实验材料纤度/dtex强度/(cN·tex-1)强力/cN伸度/%断裂时间/s芳纶14141.67±0.135218.9±13.8334.56±2.7576.55±0.2265.6±0.91

3　芳纶1414织物小样试织

利用SGA598半自动打样织机，对芳纶1414进行织造。

由于芳纶长丝织造难度较大，且所用芳纶长丝的线密度较大，因此设计较小经纬密，设计织物的基本规格如表2所示；选择筘号为80筘/10cm的钢筘，采用一筘一入的工艺参数进行织造，如表3所示。本次实验试织平纹与双层角连锁织物，图2为双层角连锁织物上机图。

表2织物基本规格

纱线密度/tex经密/(根/10cm)纬密/(根/10cm)幅宽/cm166.7808015

表3织物上机工艺参数

穿入数/(根/齿)筘号/(筘/10cm)总经根数/根180120

图2　双层角连锁织物组织上机图

整经是织造过程中必不可少的一步，整经保证上机时经纱张力均匀性，进而使织造能够顺利进行，本实验为小样织造，采用手工的方式，一根一根地将经纱捋顺。

由于实验所用的芳纶1414为无捻长丝，与综丝、钢筘接触过程容易出现长丝被抽拔出和断裂起毛等情况，造成开口不清，无法顺利织造。因此织造时应非常细心，尽量避免人为引起的起毛现象。在穿综过程中为了减少经纱的起毛现象，避免芳纶互相勾结，选用一根一剪的方法，即将一根经纱穿过综丝后剪断，再穿入第二根经纱。

依照上述设计织造了图3所示的织物。

图3　试织的芳纶织物

4　织物阻燃性能

依据GB/T 17591-2006关于装饰用织物和防护用织物相关燃烧性能的标准，以阻燃织物的最终用途为分类标准，可以将阻燃织物分为三类，即装饰用织物、交通工具装饰织物、阻燃防护服。试织试样阻燃性能测试结果见表4。

表4织物阻燃性能

织物组织损毁长度/mm续燃时间/s阴燃时间/s熔融、滴落极限氧指数/%平纹2.503无31.3角连锁1.000无32.5

由表4的测试结果分析可知：

a) 芳纶织物具有良好的阻燃性能。各项指标测试都达到了相关标准，实验织造的两种织物极限氧指数均大于27%，属于阻燃织物。

b) 对比两种组织织物的实验数据发现，垂直燃烧法测试织物的损毁长度时，平纹组织的损毁长度比角连锁织物的大很多，两种组织织物的续燃时间都基本为零；阴燃时间平纹的为3s，角连锁织物基本没有；两种组织均没有熔融、滴落的现象；角连锁织物的氧指数大于平纹织物的。

5　结　语

芳纶1414具有良好的力学性能和阻燃性能。采用相同的长丝原料设计不同的织物组织，实验发现角连锁织物的阻燃性能好于平纹织物，这说明织物的组织结构对其阻燃性能有一定的影响。因而在后期的研究设计过程中，不仅要以材料自身的性能为基础，也应该充分考虑到组织结构对织物阻燃性方面的影响，具体的影响规律有待进一步研究。

参考文献：

[1] 陶爱玲.芳纶1414/棉混纺织品物及阻燃整理的阻燃性能研究[D].天津：天津工业大学,2011.

[2] 汤伟.王瑞岭对位芳纶纤维的研究与应用进展[J].化工新型材料,2010,38(7):43-45.

[3] 李新新,张慧萍,晏雄.芳纶纤维生产及应用状况[J].天津纺织科技,2009(3):4-9.

[4] 刘荣清,徐佐良.高性能纤维的性能及其应用[J].纺织导报,2011(7):66-69.

[5] 杨旭任,雅楠,高晓清.高性能纤维材料在警用装备领域的应用[J].化工新型材料2011,39(10):1-3.

[6] 沃西源,涂彬,夏英伟.芳纶纤维及其复合材料性能与应用研究[J].航天返回与遥感,2005,26(2):50-55.

[7] 王芳,秦其峰.芳纶技术的发展及应用[J].合成技术及应用,2013,28(1):21-27.

[8] 刘强,赵领航.芳纶在产业用纺织品中的应用及展望[J].棉纺织技术,2014(6):74-75.

[9] 叶毓辉,张增强.芳纶及其功能织物的研究动态[J].高科技纤维与应用,2007,32(3):31-34.

(责任编辑：许惠儿)

收稿日期：2015-03-27

作者简介：葛秦萍(1990-)，女，浙江诸暨人，助理工程师，主要从事纺织品的性能研究。

中图分类号：TS101.923

文献标志码：B

文章编号：1009-265X(2015)06-0053-03

Comparison of Inflaming Retarding Protection Property of Aramid Fiber 1414 with Different Weave Structures

GEQinping1,PENGXuan2,XIAOXinxiang3

(1.Zhejiang Textile&Garment Science Technology Co., Ltd., Hangzhou 310000, China;2.Department of Textiles Science and Engineering, Wuhan Textile University, Wuhan 430000, China; 3.HuBei FengShu Thread Manufacturing Co., Ltd., Ezhou 436000, China)

Abstract：In order to study the inflaming retarding protection property of aramid fiber, physical property of aramid fiber filament was characterized to weave tabby and dual-layer angle interlock fabric. Besides, inflaming retarding performance test was carried out. It is found that limit oxygen index of two fabrics is more than 27%; after-flame time is 0; smoldering duration of tabby fabric is 3s, and smoldering duration of angle interlock fabric is 0; the two fabrics have no fusion and dripping phenomenon. This shows aramid fiber fabric owns excellent inflaming retarding performance and inflaming retarding performance of dual-layer angle interlock fabric is superior to tabby fabric.

Key words：aramid; inflaming retarding protection; fabric weave; angle interlock fabric; inflaming retarding performance