專利名稱：一種功能分擔的三復合層層合的防火布、制備工藝及用途的制作方法
技術領域：
本發明涉及ー種人體或環境溫度隔熱與防護的輕薄柔性復合材料技木，尤其涉及一種功能分擔的高效、智能、長效的復合防火織物，該復合防火織物的制備エ藝及應用，該復合防火織物是消防、軍事、探險、エ業等特殊場合的人體防護和環境隔熱的重要材料。
背景技術：
在明火火場等高溫強熱流環境中，熱輻射是進行熱交換的最重要方式。資料表明，由明火火源產生的熱流除少部分(低于30% )對流外，多以電磁波形式傳播的輻射熱向四周散熱。由于輻射熱穿透力強，很容易造成人體燒傷或灼傷，因此火場中的輻射熱防護一直是研究的重點問題。根據物理學輻射一反射機理，最有效的方法是采用表面反射結構層對織物表面進行金屬或金屬氧化物的涂層或層壓，將火場中的輻射熱盡可能多地反射。鋁箔·由于其優良的輻射熱反射性能和易加工性，在防火隔熱領域得到較為廣泛的應用。目前消防類熱防護服的重點在于減少輻射熱穿透，降低熱傳導，使防護服深層升溫速度減慢，以確保消防人員在高溫強輻射熱流的火場環境中長時間工作而不受燒傷。故而，消防類熱防護服不僅要表面具有高反射和耗熱隔熱功能，而且本身要耐火、耐高溫、隔熱，以實現對火源的高效隔絕和對人體的安全有效防護。對于表面具有熱反射功能的消防類服裝，近年來有較多的研究和專利。如消防員隔熱防護服面料(專利號CN200920211471. I)由鋁箔、PET聚酯膜和芳綸纖維平紋機織基布組成，其中鋁箔為7 y m厚的壓延鋁箔。該發明取得良好的抗輻射熱滲透效果，但由于厚度和PET聚酯膜熔點的限制，其熱防護效果甚為有限。抗熱輻射耐高溫阻燃防護服面料(專利號CN200920309275.8)采用由內向外的耐熱、阻燃織物纖維層、膠粘劑層和抗熱輻射的防護層的復合結構，其中抗熱輻射防護層為20 25 y m的聚酯鍍鋁膜。該發明的防護服面料具有較好的抗熱輻射性，且質輕、耐高溫、收縮率小，但聚酯鍍鋁膜耐高溫性能有限。鋁箔防火隔熱手套(專利號CN201020276197.9)由耐焰層、隔熱層和內里層組成的多層復合織物制成。其中耐焰層由鋁箔層和以芳綸與抗靜電棉按Rip stop規律混紡編織的織物層復合而成；隔熱層采用永久性阻燃無紡布。手套降低了與熱源接觸的危險，增強了對高溫的隔離防護。具有反射層、輻射層多重結構的隔熱涂層織物(專利號CN201020253770. 4)，由基布和涂覆在基布上的隔熱漿料制得，其中隔熱漿料為輻射功能層和含中空玻璃微球的反射功能層的兩層結構。涂層織物通過反射層的反射功能后再通過輻射層的輻射功能可實現良好的防火隔熱效果，但耐高溫性能有限且效能較低。消防服用阻燃相變隔熱層織物(專利號CN201010233816. 0)，是將由50 90%的芳綸1313纖維、5 20%的碳纖維及0 30%的阻燃粘膠纖維組合而成的非織造纖維氈浸入制得的阻燃相變燃微膠囊工作液中，經ニ浸ニ軋エ藝加工制備而成。所得織物雖具有較好的阻燃和調溫性能，但由于相變微膠囊的限制難于在高溫火場環境下使用。抗光熱輻射納米復合織物涂層材料(專利號CN200910181069. 8)，通過特殊エ藝可在織物表面形成陶瓷光熱反射層，納米鈦化合物反射層及穩定層，起到對近紅外線與可見光進行反射。測試結果表明復合納米織物涂層能夠反光熱輻射可達81%以上。可拒油、耐洗滌的輕薄型消防服面料及消防服(專利號CN201110285062. 8)，從外至內，依次為由間位芳綸、對位芳綸、聚酰胺纖維和防靜電纖維制得的阻燃外層、中間拒油耐洗層、防水透氣層和隔熱層以及內部舒適層，經縫合線縫制而成。面料雖有較好的阻燃合防靜電性能，但在高溫火場實際使用時仍會較快導致人員燒傷、灼傷。隔熱復合膜(專利號CN200510024710. 9)是本專利申請人以前的發明專利，采用由高強低導熱系數的高聚物基膜、高反射性能的金屬層、高隔熱性的氧化金屬層和低導熱性可熱粘合的高聚物外覆膜復合而成的結構實現高低溫環境下(-150 200°C)的高效、輕質、柔性多功能熱防護，但該專利只是解決隔熱。隔熱保溫柔軟薄型復合織物(專利號CN200410066650. 2)也是本專利申請人以前的發明專利，一面采用耐高、低溫的高性能的涂層織物，另一面采用柔軟、舒適、防霜、防·凝露的涂層織物，中間采用多層隔熱的高聚物與金屬復合膜構成的復合織物，多層復合間可帶厚度、尺寸穩定的襯網織物，實現一面可承受高溫、低溫或高、低溫復合作用，一面保持5 35°C近室溫狀態；本發明的復合織物的自然厚度在3 12mm，平方米重量在150 550g/m2，可實現-130 120°C條件下的隔熱與防護。雖適用廣泛，但隔熱效果有限。該專利不是防火用途，并且既無明火高熱放射層，也無相變吸熱層。以上專利技術所制得熱防護織物或服裝雖然具有良好的抗輻射熱穿透性能，但在實際應用中，由于受到鋁箔聚合物基體和導熱性能的限制，人體在800°c的高溫火場實際穿著使用中仍會在極短時間發生燒傷或灼傷。

發明內容
本發明的ー個目的是提供ー種集反射隔熱、換能耗熱和絕熱舒適等功能分擔的三復合層層合的防火布。本發明的另ー個目的是提供一種上述的三復合層層合防火布的制備方法。本發明的另ー個目的是提供一種上述的三復合層層合防火布的應用。為了達到上述目的，本發明的原理是通過功能分擔且有方向性的反射隔熱層、耗熱限溫層和絕熱舒適層三者的復合層合而成的復合結構及其復合方式，實現防火絕熱的功能分解分擔和耗散。其中，以高反射率的金屬箔為主的反射隔熱層實現對明火強熱流環境大部輻射熱的反射和對高溫氣流的完全隔絕；以吸熱換能相變材料為主的耗熱限溫層實現對織物內部滲透輻射熱和傳導熱的耗散隔絕；以絕熱舒適層實現對剩余熱量的隔絕和保證人體接觸的舒適，并保持近人體皮膚的< 50°C的安全溫度。三復合層層合防火布具有輕質、柔性、高溫熱穩定性和輻射熱防護性能優良、可重復使用等特點。本發明的ー個具體技術方案是提供了 ー種功能分擔的三復合層層合的防火布，其特征在干由外向內依次由以下各功能結構層組成起輻射熱高反射和氣流隔絕作用的反射隔熱層、起吸熱換能作用的含相變材料的耗熱限溫層和起熱隔絕與舒適作用的絕熱舒適層。優選地，所述反射隔熱層由高反射率的金屬箔和耐高溫纖維增強底布復合而成；所述耗熱限溫層由耐高溫非織造氈、在200 400°C發生相變的固-液相變材料和防漏底布復合加工而成；所述絕熱舒適層由復合鋁膜、空氣隔層和舒適底布由外向內依次層合而成。
優選地，所述金屬箔為厚度為5 10 y m的純鋁箔或鋁合金箔；所述耐高溫纖維增強底布由玄武巖纖維或玻璃纖維制得，用于所述金屬箔的增強、穩定和平整；所述耐高溫非織造氈由耐高溫纖維制成，用于所述固-液相變材料的附著固定；所述固-液相變材料用于對傳導至織物內部熱量的吸收和耗散；所述防漏底布用于防止相變粉末在加工和使用中的泄漏以及防火布的第二道增強作用層；所述復合鋁膜為由光滑表面高聚物膜、鍍鋁層和粗糙表面高聚物膜三層復合而成的復合膜；所述空氣隔層為經編網支撐形成；所述舒適底布為阻燃棉或阻燃滌綸布。優選地，所述耐高溫纖維為玻璃纖維或芳綸纖維。優選地,該防火布的自然厚度為5 15mm,實際壓緊厚度為3 IOmm ;平方米重量在 450 1500g/m2 ；優選地，所述反射隔熱層的平方米重量< 250g/m2 ;所述耗熱限溫層的厚度< 4mm，平方米重量< 500g/m2 ;所述絕熱舒適層的厚度< 2mm，平方米重量< 250g/m2。
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本發明的另ー個技術方案是提供了ー種上述的功能分擔的三復合層層合的防火布的制備エ藝，其特征在干先經過高溫粘結劑粘結或縫合的方式形成反射隔熱層、耗熱限溫層和絕熱舒適層，再將反射隔熱層、耗熱限溫層和絕熱舒適層通過高溫粘結劑粘結或縫合的方式復合層合成形。本發明的另ー個技術方案是提供了ー種上述的功能分擔的三復合層層合的防火布的應用，其特征在于用于高溫強輻射熱流火場環境條件下使用的人體防護和隔熱材料。防火布的使用具有方向性，其面向熱源的次序為面向火焰的高反射率金屬箔為主的反射隔熱層、當中的高吸熱換能相變材料為主的耗熱限溫層和接觸人體的高隔熱反熱復合膜為主的絕熱舒適層，由此三復合層構成高效、輕質、柔性的防火絕熱體系并實現對人體的高效安全防護。與現有技術相比，本發明具有如下優點I、防火布為功能分擔的三復合層合復合結構，集反射隔熱、耗熱隔熱和絕熱舒適等功能于一體，可在高溫強熱流火場環境下實現對人體的安全有效防護；2、防火布功能合理、完整反射隔熱層、耗熱限溫層和絕熱舒適層等各功能結構層對火場的高溫強熱流實現合理的分解和分擔；3、防火布為輕薄、柔性材料，且加工簡單，可用于火場、戰場等搶險救生環境的服裝，也可用于航空航天防護材料。


圖I是功能分擔的三復合層層合的防火布的層狀結構示意圖。圖中I-反射隔熱層，面向明火源，其中包括11-金屬箱，12-增強底布；2-耗熱限溫層，其包括21-非織造氈，22-相變粉末，23-防漏底布；3-絕熱舒適層，其包括31-復合鋁膜，32-空氣隔層，33-舒適底布。
具體實施例方式為使本發明更明顯易懂，茲以優選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。如圖I所示，本發明提供了一種功能分擔的三復合層層合的防火布，其由外向內依次由以下各功能結構層組成起輻射熱高反射和氣流隔絕作用的反射隔熱層I、起吸熱換能作用的含相變材料的耗熱限溫層2和起熱隔絕與舒適作用的絕熱舒適層3。該防火布的自然厚度為5 15mm，實際壓緊厚度為3 IOmm ;平方米重量在450 1500g/m2。更為優選的方案是反射隔熱層I的平方米重量< 250g/m2 ;所述耗熱限溫層2的厚度< 4mm，平方米重量彡500g/m2 ;所述絕熱舒適層3的厚度彡2mm，平方米重量彡250g/m2。反射隔熱層I由高反射率的金屬箔11和耐高溫纖維增強底布12復合而成。金屬箔11為厚度為5 IOym的純鋁箔或鋁合金箔，對火場高溫強輻射熱流環境的光、熱輻射具有優良的反射性能和氣流隔絕性能。耐高溫纖維增強底布12的溫度適應性為室溫 800°C，由玄武巖纖維或玻璃纖維制得，用于金屬箔11的增強、穩定和平整。增強保證材料·受勾掛、刺扎時不易破壞，使整個防火織物功能不失效；穩定和平整保證金屬箔11的高反射效率和直接反射功能，避免光在金屬箔11上的多次反射而發生吸收增強熱能負擔現象。耗熱限溫層2由耐高溫非織造氈21、在200 400°C發生相變的固-液相變材料22和防漏底布23復合加工而成。耐高溫非織造氈21由耐高溫纖維制成，在耐高溫纖維的表面和內部含有大量的微小孔洞，用于固-液相變材料22的附著固定。耐高溫纖維為玻璃纖維或芳綸纖維等。固-液相變材料22用于對傳導至織物內部熱量的吸收和耗散。防漏底布23用于防止相變粉末在加工和使用中的泄漏以及防火布的第二道增強作用層，以保證吸熱耗熱功能的存在和防火布的防刺扎、勾掛的破壞，以使防火布在火場搶險的復雜環境中不至于破壞失效而危及施救人員的安全。絕熱舒適層3由復合鋁膜31、空氣隔層32和舒適底布33由外向內依次層合而成。復合鋁膜31為由光滑表面高聚物膜、鍍鋁層和粗糙表面高聚物膜三層復合而成的復合膜，詳見專利隔熱復合膜(專利號CN200510024710.9);空氣隔層32為經編網支撐形成，以保證空氣層不因彎曲和壓縮而消失，影響隔熱效果，詳見專利隔熱保溫柔軟薄型復合織物(專利號CN200410066650. 2);舒適底布33為阻燃棉或阻燃滌綸布，能夠很好地吸濕與低熱傳導，又能耐熱和不燃，以保持穿著的舒適與安全。本發明還提供了ー種上述三復合層層合的防火布的制備エ藝，其步驟為先經過高溫粘結劑粘結或縫合的方式形成反射隔熱層I、耗熱限溫層2和絕熱舒適層3，再將反射隔熱層I、耗熱限溫層2和絕熱舒適層3通過高溫粘結劑粘結或縫合的方式復合層合成形。實施例一采用本發明的功能分擔的三復合層層合的防火布。其中反射隔熱層采用6 的金屬鋁箔(平方米重量為15. 7g/m2)和玄武巖纖維增強底布(厚度為0. 26mm，平方米重量為212. 8g/m2)經粘合劑復合而成；耗熱限溫層的自然厚度為2. 32mm，平方米重量為318. 2g/m2 ;絕熱舒適層自然厚度為0.59mm，平方米重量為194. 6g/m2。最終制得的防火布的壓緊厚度為2. 76mm，平方米重量為821. 5g/m2，其外側在1000°C的明火高溫強熱流環境下持續8min,可保持內側溫度在45°C以下。實施例ニ
采用本發明的功能分擔的三復合層層合的防火布。其中反射隔熱層采用9 的金屬鋁箔(平方米重量為20. 4g/m2)和玻璃纖維增強底布(厚度為0. 23mm，平方米重量為196. 9g/m2)經粘合劑復合而成；耗熱限溫層的自然厚度為2. 51mm，平方米重量為325. Ig/m2 ;絕熱舒適層自然厚度為0.52mm，平方米重量為188. 3g/m2。最終制得的防火布的壓緊厚度為2. 84mm，平方米重量為803. 6g/m2，其外側在800°C的明火高溫強熱流環境下持續lOmin，可保持內側溫度在50°C以下。·
權利要求
1.一種功能分擔的三復合層層合的防火布，其特征在于由外向內依次由以下各功能結構層組成起輻射熱高反射和氣流隔絕作用的反射隔熱層(I)、起吸熱換能作用的含相變材料的耗熱限溫層(2)和起熱隔絕與舒適作用的絕熱舒適層(3)。
2.如權利要求I所述的一種功能分擔的三復合層層合的防火布，其特征在于所述反射隔熱層(I)由高反射率的金屬箔(11)和耐高溫纖維增強底布(12)復合而成；所述耗熱限溫層(2)由耐高溫非織造氈(21)、在200 400°C發生相變的固-液相變材料(22)和防漏底布(23)復合加工而成；所述絕熱舒適層(3)由復合鋁膜(31)、空氣隔層(32)和舒適底布(33)由外向內依次層合而成。
3.如權利要求2所述的一種功能分擔的三復合層層合的防火布，其特征在于所述金屬箔(11)為厚度為5 10 的純鋁箔或鋁合金箔；所述耐高溫纖維增強底布(12)由玄武巖纖維或玻璃纖維制得，用于所述金屬箔(11)的增強、穩定和平整；所述耐高溫非織造氈(21)由耐高溫纖維制成，用于所述固-液相變材料(22)的附著固定；所述固-液相變材料(22)用于對傳導至織物內部熱量的吸收和耗散；所述防漏底布(23)用于防止相變粉末在加工和使用中的泄漏以及防火布的第二道增強作用層；所述復合鋁膜(31)為由光滑表面高聚物膜、鍍鋁層和粗糙表面高聚物膜三層復合而成的復合膜；所述空氣隔層(32)為經編網支撐形成；所述舒適底布(33)為阻燃棉或阻燃滌綸布。
4.如權利要求3所述的一種功能分擔的三復合層層合的防火布，其特征在于所述耐高溫纖維為玻璃纖維或芳綸纖維。
5.如權利要求I所述的一種功能分擔的三復合層層合的防火布，其特征在于該防火布的自然厚度為5 15mm，實際壓緊厚度為3 IOmm ;平方米重量在450 1500g/m2。
6.如權利要求I所述的一種功能分擔的三復合層層合的防火布，其特征在于所述反射隔熱層(I)的平方米重量< 250g/m2;所述耗熱限溫層(2)的厚度< 4mm，平方米重量(500g/m2 ;所述絕熱舒適層(3)的厚度彡2mm,平方米重量彡250g/m2。
7.—種如權利要求I所述的功能分擔的三復合層層合的防火布的制備工藝，其特征在于先經過高溫粘結劑粘結或縫合的方式形成反射隔熱層(I)、耗熱限溫層(2)和絕熱舒適層(3)，再將反射隔熱層(I)、耗熱限溫層(2)和絕熱舒適層(3)通過高溫粘結劑粘結或縫合的方式復合層合成形。
8.—種如權利要求I所述的功能分擔的三復合層層合的防火布的應用，其特征在于用于高溫強輻射熱流火場環境條件下使用的人體防護和隔熱材料。
全文摘要
本發明涉及一種功能分擔的三復合層層合的防火布、制備工藝及用途，該防火布是由面向火焰的高反射率金屬箔為主的反射隔熱層、當中的高吸熱換能相變材料為主的耗熱限溫層和接觸人體的高隔熱反熱復合膜為主的絕熱舒適層構成。反射隔熱層可將明火強熱流環境的輻射熱大部反射隔絕；吸熱限溫層通過相變材料的相變換能截止溫度與吸熱耗能；絕熱舒適層通過多層復合膜的隔熱反熱和內襯阻燃舒適底布實現絕熱與舒適。三層均為復合層，經完全密閉地縫制、粘合成復合結構的防火布。其自然厚度為5～15mm，壓緊厚度為3～10mm；平方米重量在450～1500g/m2。可用于消防、軍事、探險、工業等高輻射熱特殊場合的人體防護和環境隔熱。
文檔編號B32B15/20GK102785432SQ20121029269
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月16日 優先權日2012年8月16日
發明者于偉東, 杜趙群, 王科, 王魯州, 郝立才, 陳金靜 申請人:東華大學