聚酰亚胺消防服外层织物的性能测试
付立凡1 谢春萍1 刘新金1 苏旭中1 乐荣庆2
(1.江南大学，江苏无锡,214122;2.南通双弘纺织有限公司，江苏南通,226000)
摘要: 为使聚酰亚胺应用于消防服外层织物，开发了三种聚酰亚胺织物，并测试了其性能㊂首先试织了聚酰亚胺14.8t e x平纹织物，为改善其性能又开发了聚酰亚胺29.6t e x平纹织物㊁聚酰亚胺14.8t e x×2平纹织物和聚酰亚胺14.8t e x×2四上四下方平织物；分别测试了三种织物的热学性能㊁力学性能等㊂结果表明：聚酰亚胺织物阻燃性能较好，属于不可燃织物；织物的克罗值均在0.3以上，保暖性良好㊂认为：聚酰亚胺14.8t e x ×2四上四下方平织物综合性能最好，可用于消防服外层织物㊂
关键词: 聚酰亚胺；方平织物；消防服；热学性能；力学性能；克罗值
政协委员述职报告
中图分类号:T S101.92+3 文献标志码:B 文章编号:1000-7415(2019)07-0035-04 P r o p e r t y T e s t o fP o l y i m i d eF i r e f i g h t e rU n i f o r m O u t e rF a b r i c
F UL i f a n1 X I EC h u n p i n g1 L I UX i n j i n1 S UX u z h o n g1 Y U ER o n g q i n g2
(1.J i a n g n a nU n i v e r s i t y,J i a n g s u W u x i,214122;
2.N a n t o n g S h u a n g h o n g T e x t i l eC o.,L t d.,J i a n g s uN a n t o n g,226000)
A b s t r a c t T o a p p l y p o l y i m i d e o n t h e o u t e r f a b r i c o f f i r e f i g h t e r u n i f o r m,t h r e e k i n d s o f p o l y i m i d e f a b r i c sw e r e d e v e l o p e d.T h e i r p r o p e r t i e sw e r e t e s t e d.F i r s t l y,14.8t e x p o l y i m i d e p l a i n f a b r i cw e r ew o v e n.I no r d e r t o i m p r o v e t h e i r p r o p e r t i e s,29.6t e x p o l y i m i d e p l a i nf a b r i c,14.8t e x×2p o l y i m i d e p l a i nf a b r i ca n d14.8t e x×2p o l y i m i d e f o u r-u p f o u r-d o w nh o p s a c k w e r ef u r t h e rd e v e l o p e d.T h et h e r m a l p r o p e r t y,m e c h a n i c a l p r o p e r t i e sa n ds oo no f t h r e e f a b r i c sw e r e t e s t e d.T h e t e s t r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e f l a m e r e s i s t a n c e o f p o l y i m i d e f a b r i cw a sb e t t e r,i tw a s n o n-f l a mm a b l e f a b r i c.T h em e a n C L O v a l u e o f t h e f a b r i c sw e r e a b o v e0.3,s o t h e h e a t r e t e n t i o n p r o p e r t y w a s b e t-t e r.I t i s c o n s i d e r e d t h a t t h e c o m p r e h e n s i v e p r o p e r t i e s o f14.8t e x×2p o l y i m i d e f o u ru p f o u rd o w nh o p s a c kw a s t h eb e s t,i t c a nb eu s e da s t h e o u t e r f a b r i c o f f i r e f i g h t e r u n i f o r m.
K e y W o r d s P o l y i m i d e,H o p s a c k,F i r e f i g h t e rU n i f o r m,T h e r m a l P r o p e r t y,M e c h a n i c a l P r o p e r t y,C L O V a l u e
聚酰亚胺因其优异的性能被广泛应用于航空航天等领域[1-2]㊂一直以来，聚酰亚胺由于其昂贵的价格，导致在纺织服装领域中很少有应用[3]㊂2011年，江苏连云港奥神新材料有限公司采用东华大学的干法纺丝技术，使聚酰亚胺实现了产业化，聚酰亚胺的应用也得到了快速的发展[4]㊂近年来，我国消防服行业存在两方面不足㊂一方面，消防服领域中，低端产品为主战市场㊂虽然我国的消防服行业已初具规模，但产品单一，多为防火性能较差㊁舒适性不高的阻燃后整理材料生产的基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助(J U S R P51731B)；江苏省自然科学基金(B K20170169)；江苏高校优势学科建设工程资助项目(苏政办发〔2014〕37号)；纺织服装产业河南省协同创新项目(h n f x14002)
作者简介：付立凡(1993-)，男，在读硕士研究生；谢春萍，通信作者，教授,w x x c h p@163.c o m
收稿日期:2019-03-15低端消防服㊂中高端产品主要靠进口，高端产品技术含量高，企业能力不足或不愿承担风险进行研发㊂另一方面，与国外成熟商品相比，国内消防服产品的品牌效应不足，从而造成国内消防服发展缓慢，产品竞争力不足[5]㊂
近两年，东华大学通过对聚酰亚胺的纺纱阶段㊁组织结构设计以及后整理等方面研究[6]，开发了灭火消防服外层织物㊂江苏连云港奥神集团有限公司也曾对聚酰亚胺进行过研究，针对其优异的热学性能和良好的可纺性，进行灭火消防服外层面料的开发[7]㊂利用聚酰亚胺生产消防服外层面料不仅具有纤维自身性能的天然优势，也能促进我国灭火消防服行业的发展㊂
本文在聚酰亚胺纯纺纱技术成熟的基础上，参考灭火防护服行业标准的性能要求，设计开发灭火消防服外层面料[8-9]㊂首先使用聚酰亚胺
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14.8t e x纱生产织物，对其性能进行测试分析，针对其性能缺陷，改变纱线线密度和织物组织，开发了另外两款织物㊂
1 试验设备与试验方法
1.1 织物拉伸断裂强力试验
使用Y G026C型电子织物强力试验机，参考G B/T3923.1 2013‘织物拉伸性能断裂强力和断裂伸长率的测定“㊂仪器设置参数：隔距200mm，拉伸速度20mm/m i n，预加张力2N㊂织物经㊁纬向裁剪成长×宽300mm×50mm的条形片段㊂采用扯边纱条样法㊂
1.2 织物撕裂强力试验
采用Y G026C型电子织物强力试验机，参考G B/T3917.3 2009‘纺织品织物撕破性能第3部分：梯形试样撕破强力的测定“㊂仪器设置参数：隔距25mm，拉伸速度100mm/m i n，选择合适的负荷范围㊂织物经㊁纬向裁剪成长×宽150mm×75mm的条形片段，采用梯形撕破的试验方法对织物的经纬向进行撕破强力测定，每种样布做5组试验，结果取平均值㊂
1.3 织物耐磨性试验
使用Y522型织物耐磨仪㊂试验中，将每种织物均裁剪成5块直径90mm的试验样布，通过称量试验前后织物质量，计算磨损质量减少百分率㊂仪器设置参数：两个250g加压重锤，碳化砂轮选用A150，圆盘速度70r/m i n㊂
1.4 织物保暖性试验
使用Y G606型织物保暖性试验仪，参考G B/T11048 1989‘纺织品保暖性能的试验方法“㊂试验中，将每种织物裁剪成长×宽30c m×30c m各1块，按照试验流程分别对织物样布进行测试，每组做3次，结果取平均值㊂
1.5 织物透气性试验
使用Y G461E-2型织物透气仪，参考G B/T5453 1997‘纺织品织物透气性的测定“㊂使用的织物透气仪是测量在一定压力差下，单位时间通过织物的空气量，推求织物的透气性㊂仪器设置参数：测试压差200P a，测试面积20c m2㊂对每组织物测试10组，结果取平均值㊂
1.6 织物透湿性试验
使用Y G601-Ⅱ型电脑式织物透湿仪测定织物在恒定的水蒸气下，规定时间内通过单位面积
织物的水蒸气质量，以此判定织物透湿性，参考G B/T12704 1991‘织物透湿量测定方法透湿杯法“㊂仪器设置参数：温度38℃，相对湿度90%，样品为直径70mm的样布，每个样品准备3组，测试结果取平均值㊂
1.7 垂直燃烧法试验
使用Y G815型垂直法织物阻燃性能测试仪㊂织物裁剪成长×宽300mm×80mm的条形样布，分别对洗涤前后的样布进行阻燃性能测试，结果取5次测试的平均值㊂糖色炒苦了怎么补救
2 聚酰亚胺平纹织物的性能测试
使用聚酰亚胺14.8t e x纱进行平纹织物的开发，织物经密488根/10c m，纬密315根/10c m，对织物的
力学性能㊁热学性能以及服用性能等进行测试㊂经测试，织物经向拉伸断裂强力584.45N，纬向拉伸断裂强力505.8N；织物经向撕裂强力39.17N，纬向撕裂强力28.56N；耐磨性试验中，织物质量减少率0.58%，磨盘转数152r；织物保温率41.37%，克罗值0.3；织物透湿率9511.7g/(m2㊃d)，织物透气率345.2mm/s；织物在阻燃测试中表现出了优异的阻燃性能，洗涤前织物经向损毁长度11.37mm，纬向损毁长度13.67mm，洗涤后织物经向损毁长度13.14mm，纬向损毁长度15.38mm，试验过程中织物续燃时间和阴燃时间都为0s㊂
分析以上结果认为，该聚酰亚胺平纹织物的力学性能较差，不能满足灭火消防服行业标准织物拉伸强力大于650N㊁撕裂强力大于100N的要求㊂在阻燃性能测试中发现，该织物的损毁长度较短，续燃时间和阴燃时间都是0s，表明该织物的阻燃性能较优异㊂为此，我们从两方面对织物进行改进，一方面提高织物纱线线密度，另一方面改善织物组织结构，以提高织物力学性能[10]㊂3 聚酰亚胺织物的优化设计自我介绍600字
3.1 织物规格
我们在小样织机上分别纺制了聚酰亚胺29.6t e x平纹织物(以下简称织物A)㊁聚酰亚胺14.8t e x×2平纹织物(以下简称织物B)以及聚酰亚胺14.8t e x×2四上四下方平织物(以下简
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称织物C)㊂三种织物经密均为315根/10c m，纬密均为276根/10c m㊂织物A㊁织物B和织物C 的厚度依次为0.34mm㊁0.35mm㊁0.42mm，单位面积质量依次为190.55g/m2㊁183.27g/m2㊁192.43g/m2㊂织物单位面积质量采用E L204型电子天平称量，织物厚度采用Y G141型织物厚度仪测试㊂
3.2 织物性能测试
3.2.1 织物拉伸断裂强力
经测试，织物A㊁织物B和织物C的经向拉伸断裂强力分别为844.86N㊁989.16N和1205.13N；纬向拉伸断裂强力分别为649.13N㊁831.71N和1098.37N㊂从测试数据可以看出，三种织物的拉伸断裂强力都满足了行业标准要求㊂
可以分析：相对于织物A，织物B和织物C 的拉伸断裂强力更加优异，一方面由于单纱的条干均匀度不
及双股线，另一方面由于其纬向织物密度相比经向小很多，所以单纱织物的断裂强力相对较低，其纬向拉伸断裂强力稍低于行业标准要求㊂从织物B和织物C的断裂强力测试数据可以看出，其拉伸断裂的力学性能已经完全满足了灭火消防服外层织物的行业标准，这与双股线较高的纱线强力以及良好的条干均匀度有很大关系；同织物A对比，其拉伸断裂强力优势明显㊂另外，织物C的特殊组织结构使得其拉伸断裂强力比织物A和织物B也有着较大的提高㊂
3.2.2 织物撕破强力
经测试，织物A㊁织物B和织物C的经向撕破强力分别为62.86N㊁69.10N和112.38N，纬向撕破强力分别为39.18N㊁58.13N和108.21N㊂可以看出，织物A和织物B的经向㊁纬向撕破强力数据均不能满足行业标准要求㊂3.2.3 织物耐磨性
经测试，三种织物均未出现破洞，仅有部分纤维出现断裂㊂每组样布做5次试验，结果取平均值㊂结果显示，织物A㊁织物B和织物C的平均质量减少率依次为0.40%㊁0.49%和0.51%，磨盘转动次数依次为439r㊁410r和325r㊂
织物A和织物B磨损所需要的平均磨盘转数差别不大，相比于织物C的耐磨次数要大很多㊂这是由于，织物C的表面暴露纤维更加松散，组织交织没有平纹织物紧密，所以织物C的耐磨性有所降低㊂3.2.4 织物保暖性试验
三种织物的保暖性测试结果平均值见表1㊂水煮羊肉
表1 织物的保暖性测试表
从表1可以看出，三种织物的保暖性均较好㊂查找相关资料，以常见服装的织物保暖性克罗值数据作为参考，一般外套的克罗值在0.18~0.37之间㊂从表1可以看出，三种织物的克罗值均处于0.3以上，表明其保暖性良好，而织物A和织物C因其厚度原因，其保暖性能更好㊂
3.2.5 织物透气性
经测试，织物A透气率190.2mm/s，织物B 透气率512.3mm/s，织物C透气率324.8mm/s㊂可以看出，三种织物的透气率相差较大㊂一般来讲，纱线线密度越小，织物经纬密越大，透气率越小；另外，不同的组织结构也会对织物的透气率有较大的影响㊂
3.2.6 织物透湿性
试验测试要求称重时精确至0.001g，每个样品称量时间不超过30s㊂计算公式：织物每平方米每天的透湿量WV T=24×△m/S t，其中S为试样试验面积,t为试验时间,△m为同一试验组合体两次称量之差㊂经计算，织物A透湿量8577.9g/(m2㊃d)，织物B透湿量9172.4g/(m2㊃d)，织物C透湿量9002.58g/(m2㊃d)㊂三种织物的透湿性数据差别不是很大，织物B的透湿性能相对较好一点，织物A的最差㊂日本经典漫画
3.2.7 垂直燃烧法
作为灭火消防服外层织物，最重要的要求在于其阻燃性能㊂查阅相关文献得知，聚酰亚胺属于不可燃纤维[11]㊂考虑到成衣后，织物结构及织造过程中的处理对织物阻燃性能造成的影响，有必要对织物进行阻燃性能测试㊂
试验过程中，将三种织物均裁剪成长×宽300mm×80mm的条状样布,
分别对洗涤前后
的样布进行阻燃性测试㊂结果显示：织物A㊁织物
B和织物C洗涤前的经向损毁长度依次为
7.91mm㊁6.27mm和5.38mm，洗涤后的经向=================================================
损毁长度分别为8.24mm ㊁8.10mm 和6.35mm ；洗涤前的纬向损毁长度分别为
9.13mm ㊁9.07mm 和6.17mm ,
bad的比较级洗涤后的纬向损毁长度分别为11.29mm ㊁10.26mm 和9.13mm ㊂三种织物洗涤前后的续燃时间和阴燃
时间都为0s
㊂从以上结果可以看出，三种织物都属于不可燃织物㊂在测试阶段，三种织物都没有熔融㊁滴落现象，均满足灭火消防服的行业标准阻燃指标㊂可以看出，织物B 的燃烧损毁长度不论是洗涤前还是洗涤后，都较织物A 偏短一点；这是因为两
种织物的线密度虽然接近，织物紧度也相似，但双股线毛羽较少，纱线条干均匀度好，所以织物B
的阻燃性能略优于织物A ;
织物C 由于其特殊的方平组织结构，使其织物厚度最大，且织物也是由毛羽更少的双股线织造，因此其燃烧后的织物损
毁长度更小，因此织物C 的阻燃性能最好㊂4 结论
好好活著(1
)力学性能测试中，织物A 和织物B 均满足了行业标准的织物拉伸断裂强力要求，但撕破强力性能都不能满足行业标准要求；织物C 的强力性能均能满足灭火消防服外层织物的要求，但
耐磨性较织物A 和织物B 稍差㊂
(2)保暖性测试结果表明，三种织物的克罗值均在0.3以上，其保暖性良好；织物C 厚度最大，其保暖性能更加优异；透气性试验测试结果表明,
织物C 的透气性最好；透湿性试验结果表明，三
种织物的透湿性能一般，差异不大㊂
(3)
垂直燃烧法测试结果表明，织物C 因为方平组织结构的原因，其燃烧的损毁长度最小，织
物A 和织物B 的燃烧损毁长度大致接近㊂参考文献:
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[2] 陈英韬，张清华.聚酰亚胺纤维的制备与应用研究进展[J ].高分子通报,2013(10):71-79.[3] 陈培玉.阻燃用聚酰亚胺纤维混纺纱的开发与工艺研究[D ].上海：东华大学,2015.[4] 张其海,
苗岭，王士华，等.干纺工艺对聚酰亚胺初生纤维生产及其性能影响研究[J ].
高科技纤维与应用,2014,39(2):60-62.
[5] 李利君，李风.耐高温阻燃防护服研究进展[J ].消防技术与产品信息,2009(4):12-16.
[6] 王肖杰.基于聚酰亚胺纤维灭火防护服外层面料的设计与开发[D ].上海：东华大学,2016.[7] 严成，刘佳明，唐闻涛.聚酰亚胺防护面料的阻燃性能研究[J ].现代纺织技术,2018,26(6):91-94.[8] 付立凡，谢春萍，刘新金，等.聚酰亚胺纤维纺纱工艺研究[J ].棉纺织技术,2017,45(7):45-47.[9] 宋延鲁，张强，杨荣杰，等.纺织品阻燃性能测试方法分析探讨[J ].中国纤检,2015(12):79-81.[10
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玻璃钢/复合材料,2018(11):117-121.
[11
]尹朝清，徐园，张清华，等.聚酰亚胺纤维及其阻燃特性[J ].纺织学报,2012,33(6): 116-120.
㊃革新改造㊃
F A 334型条卷机毛板的改造
我公司于2000年 2005年间为扩大生产,
先后购进F A 334型条并卷机4台，使用中发现机后导条罗拉下的毛板容易损坏，其价值高，损坏量大㊂通过观察和尝试，我们对毛板进行了改造，改造后效果明显㊂
具体改造方法步骤：去掉两边毛板支架；将原来梯形板改成平板，在中间加一条0.5mm 的木条，粘上毛布；在改造毛布上两边打上直径6mm
孔；用长350mm 长螺钉穿过毛板上直径6mm
孔；用MM 型铁板扣在罗拉上，并在铁板上粘上
毛布㊂
通过改造，减轻了工人劳动强度，降低疵品产生，提高产品质量，降低机物料消耗㊂每个毛板的成本降低100元,
每台车6个毛板㊂4台车每月按4个消耗计算，月节约达400多元，节约毛布支架8个共80元㊂合计每月节约达480元,
年节约5760元㊂
河北力科纺织有限责任公司 罗玉民
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