阻燃尼龙厂家—阻燃材料在军用纺织品的应用及发展趋势

在各类军需装备中武器是最受人们关注的,然而在军需装备品中有一大类便是纺织品,从军服到相关软质纺织品材料是保证战斗力的根本。军用纺织品不仅仅是指军装,还有一些其他的军用必备物资,如单兵防护装备、卫生急救用品、枪械用纺织品等。由于军警工作人员特殊的工作环境,阻燃材料在军用纺织品方面的应用十分广泛,如阻燃迷彩作训服、普通的阻燃工作服、防爆毯、排爆服等。

1阻燃纤维分类

随着高科技在现代战争中的应用与发展,对装备的防护水平要求不断提高,在战场上,高温火焰是造成官兵丧失战斗力和导致人身伤害的一种主要因素。因此,阻燃作战服作为抵御烈火和高温的最后一道防线,可以延续战斗力和赢得生存机会,阻燃纤维材料被广泛地应用在各类军用纺织品上。

阻燃纤维包括本质阻燃纤维和改性阻燃纤维。纤维材料在燃烧时可视作热氧降解和燃烧两个阶段,由于受热会在空气中分解成可燃物,当温度与其浓度达到着火点时便产生燃烧现象。在整个燃烧过程中,有热对流、热辐射和热传导等过程。依据纤维材料的燃烧状态,可将其划分为易燃纤维、可燃纤维、难燃纤维和不燃纤维。阻燃类纤维是指极限氧指数大于25%的纤维。

本质阻燃纤维主要包括芳纶1313、芳砜纶、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚芳噁二唑、PBO、PBI等高性能阻燃纤维。目前我国也逐步拥有了芳纶1313、芳砜纶、宝德纶、聚酰亚胺等生产技术,但价格偏高,多数用户还难以接受,另外其染色困难,原液着色纤维价格更高。

改性阻燃纤维是指在纤维中添加阻燃剂,主要包括阻燃粘胶、阻燃维纶、腈氯纶、阻燃涤纶等,但这些中低价位的阻燃纤维也存在着强度低、可纺性差、发烟多甚至有毒、舒适性差等缺点。阻燃涤纶等热塑性纤维容易产生熔滴,存在致人烫伤的可能性。因此,需要多种纤维的复配,方可实现阻燃功能的高性价比。

2阻燃材料在军用纺织品方面的应用

军用纺织品的重要组成部分为军用服装,包括通装和特装两大类。另外,还有一些装备,像卫生急救用品,如三角巾、担架布、纱布、绷带;枪械用纺织品,如弹药袋、炮衣、炸弹遮盖布、擦枪炮揩布;运输用纺织品,如车篷、直升飞机避尘罩;单兵防护装具,如防弹背心、救生衣、避雷靴、防弹头盔、背包、降落伞、装备用带和背带、登山用绳索等,都是与纺织密不可分的。

2.1阻燃材料在军用服装上的应用

士兵无论是在训练或是在战场上,暴露在室外环境的时间都比较长,普通人、室外工作者及士兵室外活动时间比例为3：8：20。因此不同于人们日常的服装,军服在抵御外界环境的能力方面要求较高,同时应具备某些特殊功能,以适应训练和战场上的需要。军服的根本作用是适应战争的特定场合,在作战中发挥优势,在硝烟炮火的冲锋中,军服必须具备一定的防火阻燃功能。目前,发达国家军队不但为装甲兵、陆军航空兵等有作战平台承载的战士配备了阻燃作战服,美军步兵甚至美国警察也都使用阻燃防护服装。阻燃服装在我国的武装力量装备中尚属于少数,除火箭军作战服、战斗机飞行服、武警战训服、航母甲板识别服和救援服等部分群体人员外,大多数的士兵穿着的为普通作训服,并不具备阻燃功能。因此,阻燃作训服已经成为亟需研发的重要军用纺织纤维制品。

阻燃面料主要通过两种方式制得,一种是采用普通纤维制成面料,再经阻燃后整理工艺制得。另一种是采用本质阻燃纤维通过纺织、染整等工艺制成阻燃面料。

普通纺织纤维及其织物均属于可燃或易燃的高分子材料。通过后整理工艺将阻燃剂整理到织物上,从而可将普通织物制成阻燃面料。另一种是在人造纤维纺丝加工的过程中通过接枝共聚、嵌段共聚或共混添加各种阻燃剂(包括磷系、硅系、卤系、硼系、氮系阻燃剂及复配物),实现纤维的阻燃性。前者所制得的阻燃面料可染色性能优异,为阻燃迷彩面料的染色带来便利,并且价格较低,但普遍存在强力低,特别是撕破强力偏低,手感发硬,阻燃效果不耐洗涤等问题。后者如果在设计阻燃剂配方过程中形成多元素协同效应,便可显著提高其阻燃性能,但是改性阻燃纤维是以普通的人造纤维为基础材料,耐温性和强度都较差,并且燃烧时伴随烟雾且有毒,例如腈氯纶纤维、阻燃粘胶纤维。改性阻燃涤纶、阻燃锦纶等热塑性纤维在遇热时存在熔融滴落等问题,带来皮肤烫伤威胁。

本质阻燃纤维本身具有优异的阻燃和耐高温性能,如间位芳纶、聚酰亚胺纤维、芳砜纶、聚芳酯纤维、聚芳噁二唑纤维、聚醚醚酮纤维、聚酰胺灢酰亚胺纤维、聚对苯撑苯并双噁唑纤维等。但是,有的品种国内尚未能工业化生产,有的品种价格极高,不适合应用于纺织品。间位芳纶、芳砜纶和聚芳噁二唑纤维目前在我国已实现了工业化生产,并且价格在普遍接受范围。但是,本质阻燃纤维遇紫外光容易变色并且强力下降,且手感偏硬、不易染色、舒适性差,价格比改性阻燃纤维高出一倍。适用性最广的“93-5-2配方”,即间位芳纶占93%、对位芳纶占5%及有机导电纤维占2%,占比5%的对位芳纶1414在燃烧过程中主要起到稳定织物结构的作用,但是对位芳纶1414的加入使得织物整体的强度降低。欧洲国家普遍采用聚酰胺灢酰亚胺纤维/兰精阻燃粘胶纤维50/50混纺配比制得的阻燃面料,聚酰胺-酰亚胺纤维的价格与芳纶1313相当甚至更贵,且聚酰胺-酰亚胺纤维不可染色,因此采用纤维原液着色的方法进行生产。美军曾采用阻燃粘胶/对位芳纶/锦纶60/25/15的混配比例制造阻燃作战服面料,由于芳纶1414的断裂伸长较小,织物易出现破裂的情况。武警特种战训服和救援服自2012年以来,采用国产的芳纶、高强阻燃维纶和聚芳噁二唑纤维等阻燃纤维混配研制的阻燃面料,指标符合国标GB8965.1—2009之A级水平。现已成功应用于武警特战服和救援服、原济南军区赴苏丹救援部队以及企业的阻燃工作服。

2.2阻燃材料在防弹服及防弹头盔上的应用

防弹衣是指能够有效地防护各种弹道发射物的防护服装,第二次世界大战以后逐渐出现了现代版的防弹衣,目前防弹衣已经成为军队必不可少的物资装备[9]。防弹衣用硬质材料具有质量重不便穿戴的缺点,如以前防弹背心采用的材料是多层“防弹暠尼龙织物,这种材料的主要缺点是太重,而且弄湿后防弹性能变差,容易形成不透气层。后期研究人员将纺织纤维材料用于防弹衣的制作,明显减轻了重量,可设计性较强并且可以实现大面积的防护优势,因而应用广泛。目前用的最广泛的防弹材料以芳纶、超高分子量聚乙烯纤维和液晶聚合物基材纤维等为主。对位芳纶1414因其具有较好的耐热阻燃、高强高模的特性,使其在安全防护领域广泛使用,用量逐年递增。

PBO纤维是一种优于芳纶纤维的本质阻燃材料,具有卓越的耐热、阻燃、耐剪、耐磨等特性,其冲击最大载荷和能量吸收远远高于碳纤维和芳纶,因此亦用以制作战斗机机身、防弹衣、防弹头盔等。

2.3阻燃材料在其他军用装备的应用

在现代战争中,新型火炮与核、化学、生物等各类危害较大的威胁武器目前已经远超过普通武器。因此,防护服广泛的配备到各类单兵准备中。在军用装备中,例如救生筏、帐篷、伪装网、战术掩蔽所、装备用带、刚性墙、睡袋、油布、充气船、车罩和炮衣、燃油箱、可携带式软