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                      功能性納米纖維:小身材賦予個體防護服裝大能量!

                      [2018-01-17 16:42]

                        個體防護服裝需要適宜人體的生理條件,同時作為屏蔽介質對有毒物質如氣溶膠粒子、有害氣體和液態物等起阻隔作用;诩{米級金屬氧化物添加劑和聚合物納米纖維材料開發的新型防護服裝,具有質輕、反應活性高以及添加制劑受熱狀態下無毒性氣體逸出等性能,對化學制劑、生物制劑以及農用殺蟲劑等表現出十分寬的防護和凈化能力。

                        自潔功能納米纖維在防護服裝材料上的使用

                        有毒生化制劑可污染服裝,進而與皮膚接觸,當環境溫度升高,汗液和皮膚的分泌物亦會加速有毒污染物的擴散。對進行危險作業和軍事戰斗的人員來說,自潔功能織物可以提供有效的個人防護。美國得克薩斯大學的研究人員使用聚氧乙烯(PEO)和納米級MgO配置了PEO水溶液,采用靜電紡絲工藝制得的納米纖維網,可作為危險化學品的防護基材,其吸附性能可以做到定量化。含有TiO2的聚合物納米纖維膜材可賦予纖維制品對農用殺蟲劑的自潔功能,采用共軸靜電紡絲工藝制成的皮芯型結構的TiO2/PAN納米纖維具有自潔功能,可用作軍事、醫療和農業生產人員的個體防護服裝材料。

                        納米纖維在微波防護織物上的使用

                        在功能性納米纖維的研究中,輕質PANI原料的低成本、碳納米管的高導電性(電導率為104 S/cm)和熱穩定性(導熱系數超過200 W/(m·k))特點也廣為研究人員注意。我國哈爾濱工業大學和美國Lamar大學合作開展了PANI/PAN/MWCNT多組分納米纖維的研究,采用靜電紡絲工藝,在PANI質量分數為0.2%、PAN質量分數為8%的紡絲液中,當MWCNT組分添加量為 3%、5%或7%時,PANI/PAN/MWCNT 納米纖維的電導率分別提升到1.79、3.26或7.97 S/m,具有良好的電磁波吸附性能。

                        納米纖維在農用防護服裝上的應用

                        納米纖維農用防護服在阻隔農田作業中可能出現的危險液態物方面取得了明顯效果。聚氨酯(TPU)納米纖維農用防護服裝的應用數據顯示,其可有效地抵御農田作業中的各種化學液態物,且服裝的透氣性、水汽傳輸性和穿著舒適感得到肯定。將TPU納米纖維組分層直接鋪敷在100%聚丙烯(PP)紡粘底布上,當TPU納米纖維網材的克重為1.0 g/m2時,防護服空氣透過率相應為170 cm3/(cm2·s);克重為2.0 g/m2時,空氣透過率為120 cm3/(cm2·s)。個人防護服的空氣透過率大都介于 0 ~ 100 cm3/(cm2·s)之間。因此,TPU納米纖維農用防護服功能層的克重可控制在1.0~2.0 g/m2之間。

                        納米顆粒物及懸浮物(氣溶膠)環境下的個人防護服裝

                        空氣中的懸浮顆粒物多以灰塵、霧、煙等形式存在,會嚴重影響大氣的能見度和氣候環境,亦危及人們的正常生活甚至健康,因此需對在有害懸浮顆粒物(特別是納米粉末)環境下作業的人群進行安全防護。此外,化學戰場上的有害物質也極易以氣溶膠形式存在,故人體防護和面部防護裝備亦是保障士兵戰斗力的重要工具之一。

                        研究人員使用聚酰胺6(PA6)為原料,以甲酸/乙酸為混合溶劑系統,采用靜電紡絲工藝制得了納米纖維網,經熱熔方法鋪敷在粘膠纖維非織造布上,在氯化鈉溶液的穿透測試中,粒子的阻隔效率明顯,加大納米纖維網厚度,粒子的阻隔效率可以提高到99%。美國陸軍Natick士兵中心利用聚合物納米纖維網和TPU熔噴非制造布制得了多層復合結構的面料,用于抵御極端環境下可能出現的生化懸浮物危害。

                        功能性納米纖維在消防服上的使用

                        納米纖維加工技術的進步,也為高性能、低成本阻燃纖維材料的開發提供了機會。美國得克薩斯大學的研究人員以PA6為原料,添加了諸如阻燃劑、MWCNT和納米級粘土等3種組分,以共混方式制得了PA6阻燃納米纖維,用于制作消防服裝,展現出優良的阻燃性能。印度Rangasamy技術學院的研究人員選用納米級MgO粉末為添加劑,成功制得了PA6納米纖維,具有十分好的阻燃性和抗霉菌性,直接鋪敷于棉織物上,可用作消防員或士兵服裝面料。

                        美國DuPont(杜邦)公司立足于芳香聚酰胺纖維(Nomex®)開發出新一代消防服裝面料即“DuPontTM Nomex®Nano”產品系列。該產品將納米級粉末添加劑混入Nomex®纖維中,進而加工成Nomex®納米纖維織物,用于消防服面料中,空氣透過率6.4 m3/(m2·min),極限氧指數(LOI值)達40%,耐洗次數超過25次。芳香族聚酰胺納米纖維消防服表面用紗由60%的普通Nomex®長絲和40%的芳香族聚酰胺納米纖維與蘭精公司阻燃纖維(LenzingTM FR)的混紡紗構成。據介紹,這種芳香族聚酰胺納米纖維消防服具有輕質特點,織物厚度可比市場普通產品降低40%,吸濕性提高30%,屏蔽性能提高近 4 倍,熱防護功能(TPP)提高25%,且明顯改善了消防員活動的自如性,用作新一代消防服取得了市場青睞。

                      》》織物熱防護輻射性能測試儀

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