芳纶织物结构参数对其阻燃性能的影响

摘 要：为了探明芳纶交织型面料阻燃性能与其结构参数之间的关系，本课题选择芳纶1313作为经纱，芳纶1313与棉纱以一定的比例配置作为纬纱，通过改变织物的纬密、纬纱排列方式、织物组织等参数设计并成功试织了10种交织型芳纶阻燃面料，并对面料的阻燃性能进行了测试与分析。结果表明，织物纬密、纬纱排列方式、织物组织均影响芳纶织物的阻燃性能。在此基础上通过定量分析，探讨了芳纶织物结构参数对其阻燃性能的影响，发现芳纶含量与续燃时间之间具有良好的相关性。当采用缎纹时，织物的阻燃性能优于斜纹和平纹。

关键词：芳纶；阻燃；织物结构；交织

前 言

本课题的目的在于利用芳纶1313与其它纱线进行交织，通过改变纬密、纬纱排列方式、纬纱细度、组织结构等织物结构参数，设计不同的机织面料，进行阻燃实验测试，探讨原料含量、织物结构参数对织物阻燃效果的具体影响。并且能够得出合理的织物结构参数，优化芳纶面料的阻燃性能。

本课题的意义在于将芳纶1313纤维与低价格的天然纤维组合设计芳纶阻燃面料，从一定程度上弥补芳纶1313纤维的价格缺陷、染色性能和服用性能，为阻燃面料的设计和开发提供参考，并优化阻燃性能，对实际生产具有重要的指导意义。

第一章 芳纶纤维及其性能

1.1 芳纶1313纤维结构

间位芳纶纤维的化学名称为聚间苯二甲酰间苯二胺纤维。它是由酰胺桥键互相连接的芳基所构成的线型大分子。在其晶体里，氢键在两个平面内排列，从而形成了氢桥的三维结构。

1.2 芳纶1313纤维性能[1]

（a）热稳定性、（b）阻燃性、c）电绝缘性、（d）机械特性、（e）化学稳定性、（f）耐辐射性

第二章 织物阻燃机理及方法

2.1 纤维材料的燃烧与阻燃原理

合成纤维的燃烧是材料和高温热源接触，吸收热量后发生热解反应，热解反应生成易燃气体，易燃气体在氧存在的条件下，发生燃烧，燃烧产生的热量被纤维吸收后，又促进了纤维继续热解和进一步燃烧，形成一个循环。要达到阻燃的目的，可采取以下三类措施：（1）改变纤维的裂解过程。（2）因为燃烧是物质氧化反应所致，如减少附近氧气量或隔绝附近空气，可使分解产生的可燃气体不易燃烧。（3）吸热降温作用。

2.2 阻燃面料加工方法

研究织物的阻燃技术是指通过物理或化学的方法赋予织物一定的阻燃性能，降低材料的可燃性，减慢火焰蔓延速度，其实质是破坏织物中纤维的燃烧过程。近年来，世界各国主要从以下两个方面来开展对织物阻燃技术的研究：一是生产阻燃纤维；二是对织物进行阻燃整理[2]。

第三章 阻燃面料的研制

――方案（一）

3.1 原料准备

根据实验方案，准备了32s芳纶股线和40s涤纶股线，并对芳纶进行了强力和截面测试。

3.2 阻燃面料的织造

根据织物的结构参数完成了设计织物的织造。

3.3 阻燃测试

实验仪器：YG851垂直织物阻燃测试仪、剪刀、尺子、密封容器、医用脱脂棉

实验条件：温度24℃ 湿度85%

实验准备：准备300mm×80mm的试样，且需要在密封容器中调湿。

经过试验得出，采用涤纶纱作为经纱与芳纶交织形成的交织物不能达到阻燃效果。因为涤纶具有熔融和收缩性能，受热后会热熔而变成小的熔滴，当它与芳纶纱交织形成织物时，燃烧时芳纶纱发生炭化而形成骨架，形成熔滴的涤纶就会滴落在炭化的骨架上，对涤纶来说起了一种类似于灯芯的支架作用，干扰了芳纶的阻燃机理，于是促进了整个体系燃烧。而且，涤纶和芳纶纱的裂解产物相互热诱导，加速了裂解产物。

3.4本章小结

通过采用芳纶1313与涤纶交织形成的织物。而对织物设置三个变量即纬密、纬纱排列、组织结构，每个变量设三个水平进行对其阻燃性能比较分析可知，涤纶具有熔融和收缩性，当芳纶的含量大于62.7%才有可能使交织物达到阻燃效果。

第四章 阻燃面料的研制

――方案（二）

4.1 原料准备

本方案准备了四种纱线，分别是32s/2 芳纶、60N苎麻、27tex麻、20s棉，对芳纶纱进行了捻度测试与定捻处理。

4.2 阻燃面料的设计

（1）根据所用的原料种类、纱线的细度以及阻燃面料所需达到的要求设计8块面料。

（2）根据所设计面料的组织图，设计小样的穿综图、穿筘图、纹板图。

4.3 阻燃面料的织造

操作要点：采用摇纱穿综穿筘穿入纬纱输入参数上机织造的方法完成织造。

4.4 阻燃测试

实验仪器：YG851垂直织物阻燃测试仪、剪刀、尺子、密封容器、

实验条件：温度23℃ 湿度85%

从试验可以得出，续燃时间与芳纶的含量存在相关关系，芳纶含量越大，续燃时间越短，织物的阻燃效果越好。当组织、纬密、经密都相同时，纬纱排列不同时，芳纶织物的阻燃效果不同，纬纱中棉纱的比例小，芳纶比例大，续燃时间和阴燃时间短，能够达到好的阻燃效果。当组织、纬纱排列、经密都相同时，纬密不同会影响织物的阻燃效果。当纬密小时，织物中芳纶的含量大，续燃时间和阴燃时间短，织物的阻燃效果好。当纬密、纬纱排列、经密都相同时，组织结构不同会影响织物的阻燃效果。缎纹的阻燃效果最好，斜纹次之，平纹最差。当组织结构、纬密、经密都相同时，采用不同粗细的纬纱织造时阻燃效果会不同。

4.5 本章小结：

通过对芳纶与棉、芳纶与麻进行交织形成的织物的阻燃性能的探究可知，组织结构、纬密、纬纱细度、纬纱排列方式均影响织物的阻燃性能。芳纶含量（X）与续燃时间（Y）的线性关系为：Y=22.7061-23.6079X，其相关系数r=0.8658，表明芳纶纤维织制而成的机织物芳纶含量与续燃时间这两个性能具有一致性，芳纶含量越大，续燃时间越短，织物的阻燃效果越好。三种基本组织中，缎纹组织阻燃效果最好，斜纹次之，平纹最差。

第五章 结论

通过上面两个方案的测试与分析，可以得出：

1.经纱采用涤纶纱，纬纱采用芳纶与涤纶以一定的比例形成织物时，纬密、纬纱排列、组织结构会影响织物的阻燃效果。且芳纶与涤纶交织时，芳纶的含量至少大于62.7%才可能达到阻燃效果。

2.经纱采用芳纶纱，纬纱采用芳纶与棉或麻以一定的比例形成织物时，纬密、纬纱排列、组织结构会影响织物的阻燃效果芳纶含量与续燃时间存在良好的相关性，其相关系数r=0.8658，表明芳纶纤维织制而成的机织物芳纶含量与续燃时间这两个性能具有一致性，芳纶含量越大，续燃时间越短，织物的阻燃效果越好。可以根据此相关性来确定当性价比最佳时，芳纶所需的含量。

参考文献

[1] 张增强，叶毓辉.芳纶1313阻燃织物的加工技术及其展望.现代纺织技术[J]，2008（2）：58-60

[2] 合成纤维阻燃改性的技术与市场发展 化纤园地[J] 2006（6）：35-36