POD纤维在防电弧混纺织物中的应用

刘建志，吴莉莉，邓小波，陈现景，刘 博

(山东省产品质量检验研究院山东省材料安全检测技术重点实验室，山东 济南 250000)

0 引言

为使防电弧面料设计得到优化，以防电弧面料的混纺原料和混纺比为基础，进行了不同混纺比的阻燃腈氯纶/芳纶1313/POD/对位芳纶混纺织物的纺织，探究了其舒适性和防护性能受到POD纤维的相关影响。所以，本文基于POD纤维在防电弧混纺织物中的应用展开相关的分析探究。

1 研究背景

电气灼伤是严重的电气事故，若是出现电气灼伤会威胁着人们的生命财产安全和社会安全，并且该事故的严重程度要高于燃爆事故，会随着金属物和环境中的气体出现爆炸性扩张，织物会在此作用力下被撕裂，同时增加对于人的伤害程度。聚芳二唑纤维(POD)主要含有一类的芳杂环高分子材料，比如二唑环和苯环，属于耐热纤维，相较于芳砜纶和芳纶1313，聚芳二唑纤维的价格差异不大，但是聚芳二唑纤维的初始分解温度与芳砜纶和芳纶1313相比较来说，前者的初始分解温度要比后者高出50 ℃～60 ℃，但是聚芳二唑纤维的收缩率却比芳砜纶和芳纶1313要小得多[1]。并且，与其他芳杂环聚合物相比，聚芳二唑纤维价格不高，而且合成简单，材料的来源比较广泛。

从我国目前的研究情况进行分析，防电弧服仍然仅停留在选用材料、改进加工工艺方法和测试材料质量方面，而对于服装材质和服装结构来说，很大层面上都是参考国外已有的配方来进行的，并且依赖于国外检测手段和检测标准。为此，本文将采用在防电弧混纺织物中添加聚芳二唑纤维(POD)的方法进行协同效应的研究。

2 实验开展

2.1 材料与仪器的选用

2.1.1 材料方面

本次实验采用的是A公司的聚芳二唑纤维，还有B公司的阻燃腈氯纶，以及C公司的芳纶1313和1414纤维。测试结果如表1所示。

表1 纤维各项参数

通过表1可知，为使防电弧面料强力得到增加，使用芳纶1414可以起到良好的效果，但是聚芳二唑纤维强度稍微低于芳纶1313。所以针对这种现象，适当增加了芳纶含量，并按照Protera配方设计出了A、B、C、D4种面料，如表2所示[2]。

表2 织物参数

2.1.2 仪器

此次实验使用了宁波纺织仪器厂所生产的YG004型单纤维强力机、YG026型织物强力机、YG601H-Ⅱ型电脑式织物透湿仪，还有日本株式社所生产的TGAQ5000等多个地区所生产的多种仪器。

2.2 性能的测试

防电弧面料力学性能还可以通过《个人电弧防护用品通用技术要求》来进行，相对于力学性能而言，耐磨性能和断裂强力是其主要的测试内容，而防护性能的测试相对比较复杂，是通过对织物的热收缩性能、热防护性能，还有热膨胀及阻燃性能进行测试。我国市场对防电弧服的要求比较高，需要具有一定的舒适性，若是防电弧服的舒适性不能满足市场所需，那么销量直接会受到影响。因此，防电弧服要在具备防护性能的前提下，同时还要保证织物的舒适性的手感，况且衡量防护服的重要指标就是整体性和适用性。相应的，想要了解织物舒适性的原因，就要针对织物的抗静电性能、透湿性和透气性进行测试。

2.2.1 对力学性能进行测试

对于织物断裂强力的测试来说，要根据相关的文献(《纺织品 织物拉伸性能第2部分：断裂强力的测定 抓样法》)来进行。50 mm×250 mm为试样的规则，2N为预加张力，100 mm/min为拉伸速度，然后再按照相关的标准来进行织物耐磨性的测试，在进行3次测试之后，取平均值。

2.2.2 测试透气性

测试织物透气性的好坏，需要根据《纺织品织物透气性的测定》内的有关内容进行测试。假定20 cm2为测试面积，通过三级标准大气，将样本调湿到24 h，接着测试选用面积稍大的试样，同种样品需要针对性地对不同部位进行30次的测试，以此来减少偶然性，最后根据测试数据得出的结果，取其平均值。

2.2.3 测试渗透性

进行相关参数的设置之后，将实验箱的温度控制在38 ℃，相对湿度控制在80%左右，0.3～0.5 m/s为气流速度，然后放入试样进行平衡，0.5 h之后将试样取出称重，试样称重完成后，将试样再次放回到实验箱内，待60 min之后进行第二次称重。

2.2.4 对抗静电性能的测试

要参考《纺织品 静电测试方式》来测试抗静电性能，进行3次实验之后，取实验结果的平均值便能得出测试数据结果。

2.2.5 对阻燃性能的测试

可以通过《纺织品 燃烧性能 垂直方向 损毁长度阴燃和续燃时间的测定》来对阻燃性能进行有效的测试实验。试样大小设定为300 mm×80 mm，从横向纵向各取3块样品，固定在试样夹上进行测量。然后，接通电源后进行点火，要重点控制火焰高度，将火焰高度保持在40 mm上下，在火焰上燃烧织物12 s之后，记录下织物的燃烧时间，换言之，也就是织物在离开火焰之后，表面是否覆盖火焰，根据这一特性分为有焰燃烧和无焰燃烧的，然后将试样取出，沿着试样长度方向往内折出一条直线，并在损毁区域中找出损毁的最高点，挂上相应的重锤在距离侧边和底边各6 mm的位置，与此同时要轻轻地将试样底部另一端提起，用来保证重锤悬空的状态，这时式样的撕裂长度就是损毁的长度，两者有着直接关系。

3 结果分析

3.1 织物的力学性能

电弧防护面料的耐磨性和断裂强度的标准要求在DL/T320-2010《个人电弧防护用品通用技术要求》中已经得到明确规定。所以，针对POD纤维对于防电弧面料耐磨性能和断裂强力的影响进行测试探讨，其测试结果如表3所示。

表3 测试织物力学性能结果

通过表3可知，结构相同的面料织物，断裂强力没有明显的差别，断裂强力最为接近的是C面料与D面料，厚度差异化不明显，但是有较大的耐磨性差异。

3.2 织物的舒适性

织物的湿透性和透气性一般会受到湿气和空气的影响，而纱线之间的空隙往往会产生湿气和空气，织物的透湿性也会受到纤维导湿性能的影响，而材料本身就具有回潮率和导电性能，这也对织物的抗静电性产生比较大的影响。4种面料舒适性的测试结果如表4所示。

表4 织物舒适性测试结果

C面料和D面料相较于A面料和B面料，C面料和D面料的透气性逐渐减小，主要由于C面料和D面料的未充满系数不精准导致的，并且织物本身就具有紧密性的特点，只要有空气穿过织物的空隙，就会产生相对较大的阻力。

3.3 织物防护性能的测试

电弧防护面料的热防护性能、阻燃性能、热膨胀性和热收缩性，是此文重点研究讨论的对象。表5为测试结果。

表5 织物防护性能测试结果

通过表5可知，B、C、D3种面料和A面料相比，热收缩率有明显的减小趋势，我们很容易发现D面料的收缩率相较于A面料减少了12%，说明织物的热稳定性能在加入了POD之后得到了明显的改善。

4 结语

通过分析探究，可以知道POD纤维可以提高防电弧混纺织物的耐磨性能，提高防电弧织物的强力也更加稳定，并且防电弧织物舒适性和热防护性能可以得到显著提高，无疑，在研发防电弧面料时，可以应用POD纤维来替代传统的芳纶1313纤维。