热防护织物面料的分类、防护机理和性能测试

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热防护织物thermal protective fabric

1.类型  
根据热防护织物的应用可作如下分类：
①热辐射防护织物，此类织物主要应用于高温辐射环境中，要求织物具有较强的反辐射表面，能较好地反射辐射热。一般是在织物表面涂上抛光金属膜，选用在高温下能抗熔融、抗黏附、抗软化的纤维，如芳纶、玻璃纤维和碳纤维等。
②耐熔融抗金属飞溅的防护织物，在高炉和浇注台旁及金属加工厂铸造车间和熔炼车间的工人，接触熔融金属的温度高达650～1565℃，在这种环境下，要求织物具有抗金属飞溅，耐熔融的性能，选用的纤维应具有抗碳化、抗热收缩、抗熔融、抗热传递、阻燃等功能。
③热绝缘织物，在与热物体接触的工作环境下，为避免因热传导而引起烧伤、烫伤，要求织物具有良好的热绝缘性能。
④防火织物，消防队员穿着的防护服要求用防火织物制作，因此，要求织物具有良好的耐辐射性和热绝缘性。所用织物具有阻燃性和耐收缩、耐熔融的性能。以避免身体受伤害。

2.防护机理
①隔热，当固体内部有温度差存在时，热量会从高温传向低温。在单位时间内通过单位面积所传递的热量与导热系数成正比，导热系数越小，则传递的热量越少。这样，在设计耐热织物时，选用导热系数小的织物即可达到热防护的目的。
②反射，根据辐射机理可知，如果某一物体的反射系数为1，则照射到物体表面的热量将全部被反射回去。利用这一机理，可以选用金属纤维或在织物表面作金属化涂层或层压，利用复合技术生产织物以提高织物表面的反射系数；
③增加织物的透气性，在高温环境下工作，热量很容易积聚在织物和身体表面的空间内，如织物的透气性不佳，则会影响热量的散发，严重时将影响穿着者的舒适性。

3.性能测试

热防护织物除测试强力、弹性、耐磨等指标外，更重要的是测试其耐热性。耐热性测试主要有两个方面：

①耐高温性测试，有两种方法，一是动态燃烧测试：这是测定面料在受力状态下的耐燃性的方法。即在火源的强度和面料所承受的张力相对稳定的情况下，测定该面料破裂的最短时间，由此表示该面料在受力情况下耐高温的程度。这对服装的某些受力部位，如肘部和膝部的性能测试更有意义。二是服装或面料的受热开裂试验，以定量的热流冲击布面，测定使面料出现开裂现象所需的暴露时间，同时观察表面被破坏的情况。面料受热后，炭化或熔融收缩，如出现破洞，即表明局部防护的失效。

②热防护性测试，热防护性能的测试简称TPP测试法。这是一种测定面料隔热性能的实验方法。在进行测试时，热量直接冲击面料（以两种不同的传热形式出现，50%为热对流，50%为热辐射）。热传感器测定穿透织物的热量大小，计算机计算热量，以模拟人体受热皮肤受烧伤的情况。

TT值：热量冲击面料后，在人体皮肤上形成二度烧伤所需的时间（s）。

TPP值：形成二度烧伤时的所需热量（习惯上单位为卡/厘米2，换成法定单位1卡/厘米2=4.18 J/cm2）。

FFF值：单位重量的TPP值（习惯上单位为卡/克，换成法定单位1卡/克=4.18 J/g）。

以上三个参数基本上反映织物的热防护性能。目前，TPP测试已成为耐热服装较为重要的测试标准，由于它将材料的热防护性与人体的感受联系起来，较为客观地预测服装在应用中的实际效果。对研究新材料和控制防护服的质量有重要意义。