芳砜纶混纺防护服织物的设计及性能研究

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POD纤维在防电弧混纺织物中的应用

POD纤维在防电弧混纺织物中的应用

POD纤维在防电弧混纺织物中的应用李冻;周晨宇;傅佳佳;王鸿博【摘要】为优化防电弧面料设计,基于防电弧面料Protera?的混纺原料和混纺比,纺制了不同混纺比的阻燃腈氯纶/芳纶1313/POD(聚芳嗯二唑纤维)/对位芳纶混纺织物,并对其强伸性、耐磨性、透气性、透湿性、阻燃、热稳定、热膨胀和热防护性能进行测试,探讨了POD纤维对其舒适性和防护性能的影响.研究结果表明:与芳纶1313相比,在稳定织物强力,增加耐磨性的同时,POD纤维改善了防电弧面料的舒适性和防护性能,其中,织物耐磨性是芳纶1313的两倍,透湿性增加了35%,电荷半衰期减少57%,热膨胀率增加了20%,热防护性能值(TPP)增加9.2%,但是损毁长度减少22%,热收缩率降低12%.【期刊名称】《丝绸》【年(卷),期】2018(055)011【总页数】5页(P48-52)【关键词】防电弧面料;POD;舒适性;防护性;优化设计【作者】李冻;周晨宇;傅佳佳;王鸿博【作者单位】江南大学江苏省功能纺织品工程技术研究中心,江苏无锡214122;江苏天华色纺有限公司,江苏无锡214413;江南大学江苏省功能纺织品工程技术研究中心,江苏无锡214122;江南大学生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡214122;江南大学江苏省功能纺织品工程技术研究中心,江苏无锡214122;江南大学生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡214122【正文语种】中文【中图分类】TS102.52电弧灼伤是继电击之外对社会生命财产安全造成严重威胁的电气事故,电弧事故产生的高强度热能是严重爆燃事故的3~4倍以上,持续时间低于2 s,瞬时温度高达13 000 ℃[1],同时伴随环境中气体和金属物的爆炸性扩张,强大作用力会把织物撕裂开来,使人身完全暴露在金属熔滴(1 600 km/h)和电弧的热量之下,增加热伤害程度,给工人的后续治疗或者抚恤问题造成巨大的经济损失[2-5]。

聚芳噁二唑纤维(POD)是指主链含有苯环和噁二唑环的一类芳杂环高分子材料,是中国于2009年成功研发具有自主知识产权的耐热纤维,且已经实现商品化。

海军作训服面料开发研究

海军作训服面料开发研究

海军作训服面料的开发研究【摘要】通过金属化处理能改善芳砜纶织物的抗静电性能而不降低其阻燃性能和其他服用性能,尤其是经镀银处理后,摩擦静电压已接近全棉织物的水平,表面电阻和面间电阻优于全棉织物的水平。

【关键词】海军作训服;面料;开发研究0.前言我国有广阔的领海及漫长的海岸线。

开发海洋资源、保卫领海主权都需要有一个强大的海军。

强大不仅体现在拥有各式兵种,现代化、门类齐全的舰艇和武器装备,更重要的是人员战斗力的提高。

海军指战员工作、生活在一种特殊的场合,尤其是在水面舰艇上,环境较为恶劣:海风、高温、日晒、雨淋、风浪甚至战火。

具有阻燃、拒污、耐高温、防紫外线、抗菌除臭、吸湿透气快干的舒适性作训服是保障海军指战员战斗力的一个重要方面,这种服装应能在各种恶劣环境条件下使着装者的身体保持舒适状态,以有充沛的体能。

我国第一首航母的下水,对海军作训服性能提出了更广更高的要求。

我国纺织工业的发展,已研究出了多种新型高性能纤维,这为研究开发我国具有特种功能的海军作训服面料打下了良好的基础,其中芳砜纶纤维在化学稳定性、耐热性和热稳定性、阻燃性、电绝缘性、染色性及穿着舒适性方面具有一定的优势,应用于特殊防护服(包括军服)有很大的发展前景。

1.海军作训服的使用要求军服按不同场合用途有礼服、常服和作训服之分,作训服是专用于作战和训练。

相比礼服和常服,它注重于服装的特殊功能性,特别是海军水面舰艇作训服,常年在含有盐份的海风海浪中浸润,在日晒雨淋中时干时湿,指战员在作训时会出大量的汗需要及时散发,而我国的海域又处于中低纬度区域,气候特点是高温湿热,这要求作训服化学稳定性好,具有防紫外线、抗菌除臭、吸湿透气快干的功能;大部分的舰艇构件是以金属(大量是钢铁)为原料,舰艇舱室(特别是水线下)封闭度高,环境温度较高,这要求作训服具有耐高温和耐磨的功能;在缺少淡水的情况下洗衣是一种奢望,这要求作训服具有拒污功能;为防止战火燃身,保护随身电子仪器,作训服应具有阻燃和电磁屏蔽功能;在电子操控室和弹药舱配备的作训服应具有抗静电功能,以防止静电高电压对电子仪器的干扰或静电火花引燃易燃易爆气体从而引爆弹药舱。

芳砜纶的市场开发与应用

芳砜纶的市场开发与应用
芳砜纶 属 于对位 芳 纶 系列 , 名 为聚 苯砜 对苯 学
收稿 日期 :0 7— 3— 9 20 0 2
作者简介 : 任加荣 , , 5 男 1 0年生 , 9 工程师。从 事特种纺织 品的
开 发研 究 。
维普资讯
综 述
产业用 纺织 品
总第 20期 0
其他公司所采用的以间苯二胺为第二单体 的传统 工艺路线 , 创造性地引入 了对 苯结构和砜基 , 使酰
胺 基和 砜基 相互 连 接对 位 苯 基 和 问位 苯 基 构 成 线 性 大分 子 。 由于 大分 子链 上 存 在 强 吸 电子 的砜 基 基 团 , 过苯 环 的 双键 共 轭作 用 , 其分 子 结 构 比 通 使
名 T N O 。芳砜 纶 是上 海市 纺织 科学 研究 院和 A L N) 上 海市合 成纤 维研 究 所 经 多 年 研 制 开发 的 拥有 独
二甲酰胺纤维 , 具有优 良的耐热性、 热稳定性 、 高温
尺寸 稳定 性 、 阻燃 性 、 电绝 缘性及 抗 辐射性 , 同时具 有 良好 的物理 机 械性 能 、 学稳 定性 和染 色 性 。 化
材料 进行 产业 化 , 终形 成并 推 动 以芳 砜 纶原 料为 最
我 国科技 人员 在研 制芳 砜纶 时 , 改变 了国际上
表 1 芳砜纶 的耐热性 能及 其与同类
产 品 的 比较


芳砜 纶 芳纶发展 。
1 芳 砜 纶 的性 能
维普资讯
20 07年 第 5期
、 ¨ ¨ 。 l l
产业 用纺 织品
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综述
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芳纶针织面料透气透湿及隔热性能研究

芳纶针织面料透气透湿及隔热性能研究

芳纶针织面料透气透湿及隔热性能研究
郑勇;马云龙;徐美琪;齐业雄
【期刊名称】《针织工业》
【年(卷),期】2024()1
【摘要】通过棉、蚕丝混纺纱,竹炭纤维、丙纶混纺纱和芳纶纱的科学搭配,由龙星制版系统进行双面针织物结构数字化设计,利用艺术设计方法有效地在结构和空间中进行科学合理的分配和排列,制备了纬编间隔织物和罗纹空气层织物,探讨了芳纶协同高舒适性双面针织物的透气透湿、隔热等性能。

结果表明:通过有效的数字化方法所设计的空气层组织中,芳纶与竹炭、丙纶混纺纱搭配织造的空气层织物透气性更好,纬编间隔组织中,芳纶与竹炭、丙纶混纺纱间隔织物比芳纶与蚕丝、棉混纺纱间隔织物的透气性好。

蚕丝的透湿性比竹炭纤维更好,更适用于制作服装纤维材料。

【总页数】4页(P31-34)
【作者】郑勇;马云龙;徐美琪;齐业雄
【作者单位】天津工业大学艺术学院;天津工业大学纺织科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TS186.2
【相关文献】
1.真丝复合针织面料透气透湿性能的研究
2.针织面料拉伸变形的透湿透气性能研究
3.拉伸对Lucool涤纶/氨纶针织物透气和导湿性能的影响
4.消防服用芳纶隔热层面料的热防护性能研究
5.高透气/透湿双组份微多孔涂层面料的制备及性能研究
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改善芳砜纶织物撕破性能的研究

改善芳砜纶织物撕破性能的研究
的方法 , 有效地改善 了芳砜纶织物的撕破性 能。采用梯形撕 裂测试方法 , 评价 了芳砜纶 防护织 物撕破强力 的改善效
果 。实验表明 , 加入 5 K v r 维 , % el 纤 a 配合 采用 方平 组织 , 对织 物进 行柔 软整 理 , 并 芳砜 纶织 物 的撕 破强 力可 达到 10N, 0 基本满足 G 1- 20 A 0 0 2对消防员灭火防护 服的要求 。 关键词 : 芳砜纶纤维 ; 织物 ; 撕破强度 ; 整理 ;性能;研究
(. 1东华大学 纺织 面料技术教育部重点实验室 , 上海 2 12 ) 06 0 (. 2 东华大学纺织学院 ,上海 2 12 ; . 0 6 0 3 上海新纺织产业用纺织品有 限公 司,上海 20 4 ) 0 0 2

要: 撕破强力低 改变织 物组织 以及后整理
SH ANGH AIT XT L S ENC & T HNOL E IE CI E EC 0GY
兰! 至三 : 旦 蔓塑 堂 : 塑 里三
v I3 07.2 1 0. 8 N . o0
工 艺 研 究
改善 芳 砜 纶织 物 撕破 性 能 的研 究
李 玲 丁 , 辛 , 薛育龙。
L ig .D NG Xi I .XUE Y — n IL n I n 1 ul g o
( . e a o t yo eteSine& T cnlg , nsyo d ct n D nh aU ie i , hn hi 0 60, hn ) 1K yLbr o f x l cec ar T i ehooy Mi t E uai , o su nvr t S aga 2 12 C ia ir f o sy ( . o eeo Tx ls ogu nvrt, hnhi 06 0 C i ) 2 C l g f ete ,D nh aU ie i S aga 2 12 , hn l i sy a ( .h nh e eheteC . Ld, hnhi 0 0 2 C ia 3 S aga N wT ct i o, t.S aga 2 04 , hn ) i xl A s at Lw t r gs eg sa m o atf trrsit g t s fC i —m d o sl nrd br ( S bt c : o a n t nt i n ipr a o etcn h ue o hn r ei r h t n c ri e a ae pl u ar ef e P A) i lg y f r i o i n Ih i

芳砜纶纤维原料对其成纱及织物性能的影响

芳砜纶纤维原料对其成纱及织物性能的影响
力 比较低 , 成纱 毛 羽 问题 尤 为 突 出 , 毛 羽 多 , 而 影 长 从 响成纱质 量 。 目前 基本上 是通 过混纺及 添加 抗 静 电油剂 等方 式 提高其 可纺性 , 混纺 时 芳 砜 纶在 纱 线 中所 占比例 一 但 般都很 小 , 能满足阻 燃防护 织 物 的要 求 , 不 也不 能从 根 本 上解决 静 电问题 口 。 ] 近年来 有 很 多学 者研 究 过 纤维 长 度 的 问题 , 些 这 研 究 主要 集 中在 纤 维 长度 表 征讨 论 [ , 3 以及 纤 维 长度 ] 对成纱 质量 的 影 响 等I , 最终 的 目标 都 是 为 了得 4 其 ]
1 1 实验原 料 .
4 e 8tx纱线一 绕纱 一浆纱 一 穿综 一 穿筘 一 整经一
设 置参数一 织造 。 由于在 织造 过程 中芳砜纶 纱线 的静 电现 象 十分 严
本实验 所 用 原 料 由 特安 纶 公 司提 供 的芳 砜 纶 长 丝, 细度是 1 6 tx . 7de 。 将芳砜 纶 长丝 切 断成 不 同 的纤 维 长 度 , 别 为 : 分
化 不 大 , 维 长度 过 长 , 纤 则成 纱 条 干 明 显 恶 化 。 芳砜 纶 织 物 的 撕 破 性 能 变 化 与 成 纱 拉 伸 性 变化 趋 势 类 似 。芳 砜 纶 成 品 性
能 最佳 时 纤维 长 度 为 5 l。 2I T nI
关键词 : 芳砜 纶 ; 维 长度 ; 纱性 能 ; 纤 成 织物 性 能 中圈 分 类 号 : 12 5 TsO . 文献标识码 : B
行 纺纱对 比, 并对不 同长度芳砜 纶纤维纱织物的性能进 行对比得 出: 在纱支一定时, 芳砜 纶纱及 织物的拉伸性能随纤维长 度增 加 而增 加 ; 纤维 超 过 一 定 长 度后 拉 伸 性 能 下 降 , 纱毛 羽 则 是 先 减 少后 增 加 。成 纱条 干 在 一 定 的 纤 维 长度 范 围 内, 成 变

防护服材料的研究与应用

防护服材料的研究与应用

防护服材料的研究与应用第一章引言防护服是一种用于保护人员免受危险物质和环境的伤害的工作服。

防护服通常在医疗,军事和工业等领域应用,以保护工作人员的安全和健康,防止危害物质的接触和侵入。

在过去的几年中,防护服的研究和开发一直是工业和医疗界的热点问题。

本论文将探讨防护服的材料研究和应用,讨论其性能和优缺点,并探索未来研究方向。

第二章防护服的材料分类防护服的材料通常可以分为以下几类:1.非织造布材料:非织造布材料通常用于制造一次性防护服,这种材料具有良好的透气性和舒适性。

它们通常是由聚丙烯或其他纤维材料制成的。

2.涂层材料: 涂层材料包括涂层聚氨酯、涂层聚丙烯等材料。

涂层可以增强材料的防水性能和耐磨性能,从而提高防护服的使用寿命。

3.复合材料:复合材料是由不同类型的材料通过黏合或熔合制成的。

例如,复合纺织材料通常由聚酯或尼龙与薄膜材料或非织造材料复合而成。

4.功能性织物:功能性织物是一种双面或多面拥有不同功能的织物。

这些织物根据不同功能可具有防水、防火、防静电、隔热等功能。

第三章防护服的性能和应用防护服的性能直接决定了在各个工业和医疗领域的应用情况。

根据不同材料和工作行业的需求,各类防护服的性能也各不相同,下面将介绍不同材料的主要性能和应用。

1.一次性防护服一次性防护服通常由聚丙烯或纤维材料制成。

此类防护服具有较好的防水、防尘和防污性能。

由于其低成本、方便快捷等优点,这种防护服在医疗、清洁工作和卫生防疫等领域得到广泛应用。

2.涂层型防护服涂层型防护服主要是用于工业领域,其使用范围也逐渐扩大到医疗和环境工程领域。

这种防护服由涂层聚氨酯、涂层聚丙烯等材料制成,具有较好的耐磨性、抗损伤性、防水性和防化性能。

这种防护服的透气性不佳,有使用时间限制,而且不能达到100%防水。

3.复合型防护服复合型防护服是比较常见的一种防护服,由不同类型的材料通过黏合或熔合制成。

这种防护服适用范围较广,可用于医疗、工业和军事领域。

热防护性能测试仪用于消防服性能研究

热防护性能测试仪用于消防服性能研究

热防护性能测试仪用于消防服性能研究一、实验1、试样本文研究所采用的试样(如表1)均来自于消防服产品中普遍使用的织物品类,既有国外企业生产的间位芳纶Nomex和对位芳纶Kevlar(美国杜邦公司)、聚苯并咪唑(PBI)纤维(美国空气力学材料实验室,AFNL)的织物,也有国内企业研发的具有自主知识产权的间位芳纶New Star(烟台氨纶有限公司)、芳砜纶Tanlon(上海特氨纶纤维有限公司)等阻燃耐高温纤维的织物,如表l所示。

编号E1~E4的织物为间位芳纶与少量Kevlar、抗静电碳纤维混纺的织物(简称芳纶类织物)或纯间位芳纶织物,其中E1~E3织物采用的间位芳纶是Nomex,E4织物采用纯间位芳纶New Star;编号Fl~F3的织物采用的是Tanlon(简称芳砜纶类织物);编号Gl—G4的织物为国产阻燃棉织物(简称阻燃棉类织物);编号H1、H2的织物为PBI与Kevlar等混纺的织物(简称PBI/芳纶类织物)。

2、实验方法国际上普遍使用TPP值评价织物的热防护性能,通过对织物表面导致人体二度烧伤所需热能的测定来评价织物的总体热防护性能¨J。

TPP值越高,织物的热防护性能越好。

本文实验按照NFPAl971标准进行,采用美国CSI公司生产的TPP-026型号热防护性能测试仪。

实验时总热流量设定为8.4 J/(cm2·s),试样大小为150 mm×150 mm。

实验时将试样水平放置在设定热流量的热源上面,在规定的距离内,热源由热对流和热辐射两种不同形式发热,其中50%为热对流,50%为热辐射。

置于试样后的量热计温度值随热源作用的时间而变化,从而测量出造成人体皮肤二度烧伤所需要的时间,并以此评价服装的相对热防护能力。

实验中采用计算机数据采集软件程序精确记录铜制校准热量计的温度七升。

将温度上升的速率,或者沿时间轴的温度下降速率与热量计常数相结合进行热流量的计算。

rrPP值即为施加的热流量和已记录的基于二度烧伤所需耐热时间的乘积。

织物阻燃性能

织物阻燃性能

1、阻燃性能的概念阻燃纺织品是指在接触火焰或炽热物体后,能防止本身被点燃或可减缓并终止燃烧的劳动防护织物,适用于在明火、散发火花或熔融金属附近操作,或在有易燃、易爆物质、有着火危险的环境中作业。

2、阻燃性能的分类阻燃织物主要通过两种方法获得:一种是对纺织品进行化学改性或阻燃后处理,该方法成本低,但阻燃性一般随着使用年限和洗涤次数的增加而逐渐降低或消失。

另一种方法是直接生产阻燃纤维或用耐高温阻燃纤维制成的织物,具有永久阻燃性。

高性能阻燃纤维主要有Kevlar、PBI、Nomex、芳砜纶、酚醛纤维、三聚氰胺纤维等。

3、阻燃整理方法阻燃整理主要是在纺织品的后整理加工过程中对织物进行处理,从而使织物具有阻燃性能。

织物阻燃整理工艺简单,投资少,见效快,适合开发新产品。

对织物进行阻燃整理,其加工形式主要有以下几种。

(1)浸轧焙烘法,该方法是阻燃整理方法中应用最多的一种,工艺流程为:浸轧→预烘→焙烘→后处理。

浸轧液中含有阻燃剂,一般适用于纤维素纤维织物的阻燃整理。

(2)浸渍烘燥法,工艺流程为:浸渍→干燥→后处理。

它是将织物放在阻燃液中浸渍一定时间,取出烘干即可,阻燃效果多是不耐久的;有时阻燃整理可与染色工艺同浴进行。

(3)涂层法,它是将阻燃剂混入树脂内进行加工。

根据机械设备的不同分刮刀涂层法、浇铸涂层法和压延涂层法。

不同的产品采用不同的加工方法。

刮刀涂层法:将混有阻燃剂的浆料用刮刀直接涂布在织物上。

阻燃剂大多先制成溶液或乳液后应用。

浇铸涂层法:将高聚物浇铸膜加压附着在织物上。

适用于阻燃剂含量高的大型帷幕和土木工程用品。

压延涂层法:将高聚物在压延机上制成薄膜,再与织物贴合,一般采用聚氯乙烯树脂、聚偏氯乙烯树脂及这类树脂的共聚物与阻燃剂的混合物,主要应用于工程帐幕的阻燃整理。

(4)有机溶剂法,用有机物将阻燃剂溶解,然后进行阻燃整理。

它能使整理时间缩短,但在操作过程中必须注意溶剂的毒性和燃烧性。

(5)喷雾法,凡不能用普通设备加工的厚幕布、大型地毯等商品,都可在最后一道工序做喷雾法的阻燃整理。

芳砜纶针织物抗静电性能论文

芳砜纶针织物抗静电性能论文

芳砜纶针织物的抗静电性能研究[摘要] 通过垂直燃烧实验证明,芳砜纶和10%羊毛进行混织生产的针织物,阻燃性能达到国家阻燃产品的标准要求,对纯芳砜纶以及芳砜纶和其他纤维混织的织物进行抗静电性能测试,结果证明,芳砜纶和10%羊毛混织以及芳砜纶与碳纤维的混织,其混织物的抗静电性能得到明显的改善。

而芳砜纶和阻燃粘胶纤维的混织物,抗静电性能最好。

[关键词] 芳砜纶针织物性能测试抗静电前言我国独立自主开发的有机耐高温纤维——芳砜纶,由于其具有优良的耐热性、热稳定性、高温尺寸稳定性、阻燃性、电绝缘性及抗辐射性,同时具有良好的物理机械性能、化学稳定性等优良性能,必将在我国国防、军工和现代工业上获得广泛的应用;特别是芳砜纶纤维的优良阻燃性能,可以用芳砜纶纤维开发消防防护服面料,但是用于石化和煤矿等行业的防护服不但要有优良的阻燃性能,还要增加抗静电性能的要求,本文通过实验的方法研究芳砜纶针织物在保持阻燃性能的情况下改善抗静电性能的方法。

1.芳砜纶针织物的阻燃性能研究1.1实验原理和器材在保持芳砜纶织物良好的阻燃性能的情况下,针对芳砜纶织物抗静电性能差的特点,采用抗静电性能好的天然纤维纱线和芳砜纶纱线混织,以改善芳砜纶织物的抗静电性能。

极限氧指数loi是表示纺织材料可燃性能的常用指标,loi数值越大,越难燃烧。

羊毛的loi值为25.2%,棉的loi值为20.1%,比腈纶、丙纶等化学纤维材料高[1],因此实验采用羊毛、棉和芳砜纶混织。

实验用的针织机为9号针织横机,用不同粗细、不同根数的芳砜纶纱线和天然纤维纱同时针织机,例如,用二根58tex的芳砜纶纱线和一根28tex 的毛纱喂入9号针织横机进行混合编织,则混织的羊毛含量约为10%。

本实验采用我国目前对于服装阻燃性能测试常用的gb/t5455-1997《纺织品燃烧性能试验垂直法》。

其原理是将一定尺寸的试样垂直置于规定的燃烧试验箱中,用规定的火源点燃12秒,除去火源后测定试样的续燃时间和阴燃时间,阴燃停止后,按规定的方法测出损毁长度。

消防服的研究进展--基于web of science数据库的citespace分析

消防服的研究进展--基于web of science数据库的citespace分析

研究与技术DOI:10.3969/j.issn.1001 ̄7003.2019.11.007消防服的研究进展基于WebofScience数据库的CiteSpace分析江㊀舒1ꎬ田㊀苗1ꎬ李㊀俊1ꎬ2(1.东华大学a.服装与艺术设计学院ꎻb.现代服装设计与技术教育部重点实验室ꎬ上海200051ꎻ2.同济大学上海国际设计创新研究院ꎬ上海200092)摘要:为了解消防服研究进展㊁预测未来发展趋势ꎬ利用CiteSpace信息可视化软件对WebofScience数据库中1991 2018年的550篇有关消防服研究的论文进行数据可视化处理ꎮ从文献计量学的角度ꎬ对消防服研究的国家㊁机构合作网络㊁共引文献㊁研究热点和前沿等信息的可视化图谱进行分析ꎮ结果显示ꎬ针对消防服最主要的研究方向为材料科学ꎬ来源期刊涉及纺织材料㊁人体工程学等领域ꎻ物质传递㊁热应力㊁冷却装置研究是最活跃的三个主题ꎮ未来的研究方向将会涉及采用新兴科技开发适用于消防服的功能性面料ꎬ以及运用通风散热手段以降低热应激等方面ꎮ关键词:知识图谱ꎻ信息可视化ꎻCiteSpaceꎻ消防服ꎻ热应力中图分类号:TS941.733.4㊀㊀文献标志码:A㊀㊀文章编号:1001 ̄7003(2019)11 ̄0036 ̄10㊀㊀引用页码:111107Researchprogressonfirefighter sprotectiveclothing:CiteSpaceanalysisbasedonWebofSciencedatabaseJIANGShu1ꎬTIANMiao1ꎬLIJun1ꎬ2(1a.SchoolofFashion&ArtDesignꎻ1b.KeyLaboratoryofClothingDesignandTechnologyꎬMinistryofEducationꎬDonghuaUniversityꎬShanghai200051ꎬChinaꎻ2.ShanghaiInternationalInstituteofDesignandInnovationꎬTongjiUniversityꎬShanghai200092ꎬChina)Abstract:Inordertounderstandtheresearchprogressoffirefighter sprotectiveclothingandpredictfuturedevelopmenttrendsꎬvisualizationsoftwareꎬCiteSpaceꎬwasadoptedtoperformvisualizationofthedatain550papersaboutfirefighter sprotectiveclothingintheWebofSciencedatabasefrom1991to2018.Fromtheperspectiveofbibliometricsꎬthevisualizationmappingofthenationꎬinstitutionꎬauthorcooperationnetworksꎬco ̄citedliteraturesꎬresearchhotspotsandfrontierwererespectivelyanalyzed.Itwasfoundthatthetopresearchdirectionforfirefighter sprotectiveclothingismaterialscienceꎻthemainpublicationscoverawiderangeoffieldsꎬincludingtextilematerialsscienceandergonomics.Masstransferꎬthermalstressandcoolingdeviceresearcharethethreemostactivetopics.Inthefutureꎬemergingtechnologieswillbeappliedtodevelopfirefighter sclothingfabricsandventilationtechnologywillbedevelopedtoreduceheatstress.Keywords:knowledgemappingꎻinformationvisualizationꎻCiteSpaceꎻfirefighter sprotectiveclothingꎻheatstress收稿日期:2018 ̄12 ̄31ꎻ修回日期:2019 ̄10 ̄12基金项目:国家自然科学基金面上项目(51576038)ꎻ中央高校基本科研业务费专项基金项目(2232018G ̄08)作者简介:江舒(1995)ꎬ女ꎬ博士研究生ꎬ研究方向为服装舒适性与功能服装ꎮ通信作者:田苗ꎬ讲师ꎬtianmiao@dhu.edu.cnꎮ㊀㊀消防服是保护消防员人身安全的重要防护装备ꎮGA10 2014«消防员灭火防护服»标准规定了消防服须具有4层织物结构ꎬ分别为外层㊁防水透气层㊁隔热层和舒适层ꎮ其用途与结构的特殊性决定了它具有较好的耐高温与阻燃隔热性能ꎮ在复杂多变的火场中ꎬ消防服降低了高温辐射对消防员的直接伤害ꎬ保障了作业人员的生命安全与消防工作的效率ꎮ随着工业化进程的深入ꎬ消防工作将面临更多严峻的考验ꎬ深入研究消防服有着重要的实用价值ꎮ20世纪50年代ꎬ消防服相关研究逐渐系统化[1]ꎮ国内外学者[1 ̄5]针对适用于消防服的耐热阻燃材料及面料的不同组合开展了诸多性能测试研究ꎬ目的在于提高消防服整体的热防护性ꎮ目前ꎬ除了市场中常见的消防服用面料ꎬ如Nomex(芳纶1313)㊁PSA(芳砜纶)等纤维织物ꎬ已有研究[6 ̄10]考虑将相变材料与气凝胶运用于消防服面料中ꎬ结果表明材料可提高消防服的热防护效率ꎬ增加保护时间ꎮ然而ꎬ高热阻与低透湿性的特点使长时间处于热暴露中的消防服及衣下空间蓄积热量[11]ꎬ存在皮肤烧伤风险ꎮ人体在热应力的作用下产生体温升高㊁大量排汗等生理反应ꎬ甚至出现严重的热应激效应损害人体健康[12]ꎮ因此ꎬ许多学者探究了穿着消防服作业时的人体生理变化[13]ꎬ从调整执行任务的方式[14]㊁采用多种主动冷却手段[15]等方面ꎬ研究如何降低热应变ꎬ减少消防员受到的伤害ꎮ消防服的研究侧重防护功能ꎬ但活动性与舒适性的需求依然不可忽视ꎮ厚重宽大的消防装备在一定程度上阻碍了人体活动ꎬ降低消防作业效率ꎮ探究着装人体活动变化ꎬ优化消防服结构与功能设计ꎬ使之更符合人体工效学是目前的研究热点之一[16 ̄17]ꎮ随着研究体系的完善ꎬ消防服研究领域形成了多样化的研究中心与前沿分支ꎮ为更好地理清消防服研究的发展脉络ꎬ可以使用文献计量法剖析消防服研究现状ꎮCiteSpace知识可视化软件是一种知识图谱绘制工具ꎬ可以将一个学科领域的研究发展过程展现于引文网络图谱ꎬ并标识出作为知识基础的引文节点文献和共引聚类所表征的研究前沿[18]ꎮ目前ꎬCiteSpace已运用于服装领域[19 ̄20]ꎬ用以考察学科的研究动态ꎬ但尚无针对消防服这一具体类别的分析ꎮ本文选取了1991 2018年WebofScience核心合集中有关消防服研究的500余篇文献ꎬ利用CiteSpace软件进行合作网络㊁共现网络㊁共被引网络等可视化图谱分析ꎮ目的在于把握该领域的发展现状㊁研究热点及动态前沿ꎬ预测未来发展趋势ꎬ为深入开展相关研究提供参考ꎮ1㊀数据与方法1.1㊀数据来源与处理本次研究对象为消防服ꎬ在WebofScience核心合集数据库中对主题为消防服的文献进行检索ꎬ检索策略如表1所示ꎬ共获得文献555篇ꎮ设置时间跨度为1991 2018年(至2018年10月28日)ꎬ包含过去28年的检索记录ꎮ数据下载为全纪录与引用的参考文献纯文本格式ꎬ便于软件在合作网络㊁关键词共现㊁文献共被引分析中的数据处理ꎮ表1㊀检索策略Tab.1㊀Searchstrategy(firefightORfirefight)cloth主题OR(firefight∗ORfirefight∗)ensembleƔ主题OR(firefight∗ORfirefight∗)uniformƔ主题OR(firefight∗ORfirefight∗)turnoutƔ主题OR(firefight∗ORfirefight∗)garmentƔ主题㊀㊀用CiteSpace中的数据处理工具对下载的所有数据记录进行除重ꎬ最终过滤出文献共550篇ꎬ用于后续的分析ꎮ1.2㊀研究方法将获得的数据记录导入CiteSpace5.3.R4ꎮ设置参数:时间分区1991 2018年ꎬ切片单位1年ꎬ主题词来源默认全选ꎬ阈值选择Top50ꎬ不剪枝ꎬ可视化默认系统选择ꎮ节点类型分别选择机构㊁国家合作网络㊁关键词共现㊁文献㊁作者㊁期刊共被引ꎬ单独绘制可视化图谱ꎮ软件生成的图谱由节点和连线组成ꎮ节点代表选择的作者㊁国家㊁机构㊁被引文献等元素ꎬ连线表示其两端元素具有合作㊁共现或共被引的关系ꎮ连线与节点颜色表示首次出现或被引的时间ꎮ节点外圈颜色代表中介中心性ꎬ用以发现与衡量文献的重要性ꎻ中心颜色表示文献的爆发性ꎮ节点大小表征了出现或被引频次[21]ꎮ2㊀文献统计分析使用WebofScience中 创建引文报告 功能ꎬ对555篇文献进行处理ꎬ获得2442篇去除自引的施引文献ꎬ分别按出版年进行分析(图1)ꎮ研究期间内ꎬ发表文献数量和施引文献数量整体均呈增长趋势ꎮ该现象表明有关消防服的学术成果日渐丰富ꎬ学者们越来越关注消防安全问题ꎮ1991 2000年ꎬ发表文献数量较少ꎬ10年内年平均文献数量低于5篇ꎮ施引文献的数量与变化与发表文献相似ꎮ此时消防服研究还处于起步阶段ꎬ学者们集中于开发评估消防服热防护性的测试方法ꎬ考察消防员作业时生理及心理的变化ꎮ2001 2009年ꎬ研究步入发展期ꎮ发表文献数量的年平均增长率为23.3%ꎬ其中2007年与2009年存在小幅度的负增长ꎬ但在合理的波动范围内ꎮ施引文献数量的年平均增长率为22 1%ꎬ与发表文献相似ꎮ文献数量呈逐年递增趋势ꎬ但增长率却逐年递减ꎬ表明2006 2009年内研究发展速度放缓ꎮ2010 2017年ꎬ年均发表文献数量超过40篇ꎬ年均施引文献数量超过200篇ꎬ研究进入相对繁荣期ꎮ2018年因文献记录不完整而不纳入分析ꎮ图1㊀出版文献及引文数量Fig.1㊀Numberofpublishedarticlesandreferences使用WebofScience中 分析检索结果 功能ꎬ获得99种不同的研究方向ꎬ主要研究方向为材料科学(38.6%)㊁工程学(32.8%)㊁公共环境职业健康(14.6%)㊁心理学(8.3%)㊁体育科学(7.7%)等ꎮ结果表明ꎬ消防服研究广泛应用于多种领域ꎬ常使用材料科学㊁工程学的研究办法来改善职业健康ꎬ包括消防员的生理与心理问题ꎮ获得文献来源出版物共270个ꎬ主要期刊为TextileResearchJour ̄nal(5.8%)㊁Ergonomics(5.0%)㊁FireTechnology(4.0%)㊁JournalofOccupationalandEnvironmentalHygiene(3.1%)等ꎬ涉及纺织材料㊁人体工程学㊁消防技术㊁职业卫生与医学等多种领域ꎮ前10种主要期刊平均影响因子(ImpactfactorꎬIF)为1.951ꎮ因此ꎬ消防服研究常伴随着多学科的交互融合ꎬ且目前仍围绕纺织科学和人体工效学两大主题展开研究工作ꎮ然而ꎬIF反映该领域在学术界的认可度并不高ꎬ主要是由纺织服装学科的性质决定(表2㊁表3)ꎮ表2㊀主要研究方向文献数量Tab.2㊀Mainresearchdirectionsandnumberofarticles工程学182公共环境职业健康81心理学46体育科学43生态环境科学38计算机科学31生理学25表3㊀主要期刊文献数量Tab.3㊀NumberofmainpublicationsandarticlesTextileResearchJournal32Ergonomics28FireTechnology22TextileBioengineeringandInformaticsSymposiumProceedings19JournalofOccupationalandEnvironmentalHygiene17AppliedErgonomics13MedicineandScienceinSportsandExercise12FibersTextileinEasternEurope11EuropeanJournalofAppliedPhysiology103㊀共引网络分析3.1㊀国家㊁机构合作网络节点类型同时选择国家和机构ꎬ绘制出国家㊁机构合作网络图谱ꎬ共80个节点㊁138条连线ꎬ网格密度为0.0437ꎮ如图2所示ꎬ中介中心性较强的国家依次为美国(0.18)㊁中国(0.1)㊁加拿大(0.1)ꎬ在消防服研究领域具有重要影响力ꎮ节点与连线颜色表明美国与加拿大开展相关研究工作较早ꎮ出版文献数量与高质量的学术成果反映了美国在消防服研究领域的重要地位ꎮ由于美国㊁加拿大两国地广人稀ꎬ森林覆盖面积大ꎬ夏季持续高温干燥的气候易导致破坏性极大的森林火灾ꎬ做好消防工作㊁保障消防员安全一直是当地的热点问题ꎮ中国针对消防服的研究虽然起步较晚ꎬ但文献数量仅次于美国ꎬ表现出较高的研究热度ꎮ国家合作网络显示ꎬ美㊁中㊁加三国之间学术交流密切ꎬ且与英国㊁法国㊁瑞士等国家建立了合作关系ꎮ前5位高产机构依次为东华大学(41)㊁北卡罗来纳州立大学(23)㊁阿尔伯塔大学(16)㊁匹兹堡大学(14)与美国职业安全与卫生研究所(13)ꎮ除东华大学来自中国外ꎬ其他四所均为美国研究机构ꎮ机构合作网络显示ꎬ东华大学㊁爱荷华州立大学㊁阿尔伯塔大学㊁天津工业大学等机构间存在学术合作关系ꎬ但整体机构间合作还有待加强ꎮ3.2㊀核心作者共被引作者由两个作者共同被其他文献引用产生ꎬ高影响力作者的学术成果总是被引次数多ꎬ中心性高代表该作者的研究内容是研究领域内重要的转折点ꎮ生成的作者共被引网络图谱共489个节点ꎬ1987条连线ꎬ网格密度0.0167ꎮ图3显示了聚类后图2㊀国家㊁机构合作网络Fig.2㊀Nationalandinstitutionalcooperationnetworks图3㊀作者共被引网络Fig.3㊀Co ̄citedauthornetwork的图谱ꎮ软件识别出最大的5个集群依次为热防护性㊁热应力㊁补液㊁步态㊁通风ꎬ轮廓值(S值)分别为0.814㊁0.685㊁0.872㊁0.843㊁0.948ꎬ均接近1ꎬ表明以上聚类的内部同质性较高ꎬ获得的结果可信ꎮ图3可以直观地发现ꎬ#0热防护性和#1热应力是拥有被引作者最多的两个集群ꎮ通过局部放大图可知ꎬTor ̄viDA㊁SongGW㊁BarkerRL和RossiR是研究消防服及服用面料热防护性能的核心作者ꎮHolmerI㊁MclellanTM㊁HavenithG㊁BarrD和CheungSS在研究穿着消防服时人体受到的热应力方面有着突出贡献ꎮ表4为出现频次与中介中心性分别排名前5位的共被引作者ꎮ出现频次最高的作者RossiR主要致力于热生理模型的研究ꎬ还涉及热防护性能测试㊁衣下空气层形态及分布㊁服装微气候中热传递过程等多方面[22 ̄25]ꎮBarkerRL研究内容广泛ꎬ主要讨论了不同暴露条件下消防服的热防护性能[26]ꎬ以及消防服材料的传热与储热等内容ꎮTorviDA不仅具有高出现频次ꎬ且呈现出强中心性ꎬ其研究内容具有很高的价值ꎮ20世纪90年代末期ꎬ他基于小尺寸台式测试ꎬ分析了织物与传感器间空气层的对流㊁传导㊁辐射热传递过程ꎬ并建立了 织物 ̄空气层 ̄传感器 系统一维热传递模型[27]ꎮ在此基础上ꎬSongGW[28]开发了一种数值模型ꎬ能够预测服装与假人皮肤间空气层的热传递过程ꎮCheungSS㊁BarrD㊁SimthDL与MeclellanTM均是消防服热应力研究的核心作者ꎮ此外ꎬ以上作者致力于降低人体的热应激反应ꎬ常涉及冷却方法与装置的研究ꎬ因此具有很强的中介中心性ꎮCocaA来自聚类#4步态ꎬ他注意到消防装备对人体活动的限制ꎬ专注于消防服活动性与舒适性的研究ꎮ分析发现ꎬ除CocaA以外的其他作者均来自最大的两个聚类ꎬ高被引频次与强中心性再次验证了热防护性与热应力是消防服领域最活跃的两个研究主题ꎮ表4㊀按频次和中心性排序的共被引作者Tab.4㊀Co ̄authorssortedbyfrequencyandcentrality特定的研究领域可以被概念化为从研究前沿到知识基础的时间映射[29]ꎮ若将数据库中获得的论文作为研究前沿ꎬ那么被引文献则形成了相应的知识基础ꎮ文献共被引分析方法被广泛地应用于挖掘特定领域的研究进展ꎮ利用CiteSpace提取参考文献9948篇ꎬ选择每个时间切片中常被引的前50篇绘制共被引文献网络图谱ꎬ共429个节点ꎬ1167条连线ꎬ网格密度0.0127ꎮ聚类后ꎬ模块值(Q值)为0.8303ꎬ显示划分出的集群结构显著ꎮ网络平均轮廓值(S值)仅0.2966ꎬ这是由于小规模集群的轮廓值过小导致ꎮ主要集群的S值均大于0.5ꎬ显示聚类合理ꎮ因此本文以分析有效集群为主ꎬ小集群仅作为参考ꎮCiteSpace依据谱聚类算法提供自动聚类的功能ꎬ选择从标题中提取聚类关键词ꎬ使用对数似然比(log ̄likelihoodratioꎬLLR)算法提取的关键词表现集群的独特性ꎬ图4是获得的聚类网络ꎮ研究主题包括#0物质传递㊁#1多伦多消防员㊁#2个人冷却装备㊁#4生理职业标准㊁#5外层服装组合㊁#6热应力㊁#7消防服㊁#9相变材料涂层织物ꎬ其中#0㊁#1和#2是软件识别出的最主要消防服研究主题ꎮ最大集群S值为0.819ꎬ表现出最高的同质性水平ꎬ集群包含66篇参考文献ꎬ平均引用时间为2012年ꎬ主要研究消防服的质传递过程ꎮ从主要文献及代表作者可以发现ꎬ实验法和数值模拟是研究面料层间及衣下空气层质传递的重要手段ꎮ第二大聚类S值为0.803ꎬ包含45篇文献ꎬ引用高峰期在2005年ꎮ该聚类与热应力的结构位置相近ꎬ表明两个集群联系密切ꎮ其研究内容是通过研究多伦多消防员作业时的生理变化ꎬ衡量人体受到的热应力水平ꎮ#2个人冷却装备与#1多伦多消防员存在重叠部分ꎮ冷却装置是消防服领域的重要研究内容ꎬ利用#9相变材料降低人体热应力被证实为一种有效的方法ꎮ改变聚类词方法ꎬ集群#7出现 动作 步态 等主题ꎬ可以确定该聚类主要关注消防服对人体肢体活动及步态特征影响的生物力学研究ꎮ使用软件的 突发性检测 功能获得14篇具有高突发性的参考文献ꎬ表5显示了前10篇的具体信息ꎮ2008年ꎬKeiserC等[30]研究了穿着消防服时出汗假人躯干表面的水分分布与多层织物间的水分传递过程ꎮSONGG[31]利用三维人体扫描及逆向工程技术测量了不同消防服下的空气层ꎬ利用燃烧假人评估空气层与热防护性的关系ꎮ因此ꎬ不同功能的假人及三维扫描技术逐渐应用于检测消防服的性能ꎮ图4㊀文献共被引网络Fig.4㊀Co ̄citedliteraturenetwork表5㊀参考文献的突发性检测Tab.5㊀BurstdetectionofreferencesKEISERCꎬ2008ꎬTEXTRESJꎬV78ꎬP6043.38332013 2015SONGGꎬ2007ꎬJINDTEXTꎬV36ꎬP1935.02232012 2014COCAAꎬ2008ꎬEURJAPPLPHYSIOLꎬV104ꎬP3513.41872011 2012VONHEIMBURGEꎬ2006ꎬERGONOMICSꎬV49ꎬP1114.74192009 2013GIESBRECHTGGꎬ2007ꎬAVIATSPACEENVIRMDꎬV78ꎬP5614.48992009 2011CHITRPHIROMSRIPꎬ2005ꎬHEATMASSTRANSFERꎬV41ꎬP2064.74192009 2013BARKERRLꎬ2006ꎬTEXTRESJꎬV76ꎬP27ꎬ5.37542008 2014DREGERRWꎬ2006ꎬERGONOMICSꎬV49ꎬP9113.92492007 2012SELKIRKGAꎬ2004ꎬJOCCUPENVIRONHYGꎬV1ꎬP5219.25062006 2012且这些文献大多数仍来自最大的两个主题集群ꎮ突发持续时间表明RossiR㊁SelkirkGA㊁DregerRW和BarkerRL发表成果持续高被引达6年以上ꎬ而邻近的几篇文献的突发性持续时间大大缩短为2~3年ꎬ2015年后未再检测出具有突发性的文献ꎮ4㊀研究热点与前沿相较文献共被引需通过聚类词和关键文献分析获得结果ꎬ共词分析获得的网络图谱更加直观ꎬ利于研究者对研究领域的热点主题进行分析ꎮ使用关键词共现方法ꎬ可以获得消防服的热点主题ꎮCiteSpace提供了两种提取关键词的方法:第一种是文献的原始关键词ꎻ第二种是从标题㊁作者关键词㊁摘要中共同提取并处理后的名词术语ꎮ本文选择的是第一种方法ꎬ可视化方法选择时区视图ꎬ从时间维度上展现研究的演进ꎮ表6分别显示了前十位高频与强中心性的关键词ꎮ出现频次最高的是消防员㊁防护服ꎬ界定了研究领域ꎮ其次是性能㊁运动㊁热应力ꎬ分别指出了研究表6㊀按频次和中心性排序的关键词Tab.6㊀Keywordssortedbyfrequencyandcentrality的目的㊁条件与指标ꎮ针对消防服的研究主要目的是提高服装的防护性与舒适性ꎬ相关实验通常是在模拟消防工作的运动中完成ꎻ在此过程中ꎬ采用生理指标衡量热应力水平ꎬ从中心性列表中也可以获得温度㊁心率等相关指标ꎮ另外ꎬ对面料本身结构㊁性能等的研究也必不可少ꎮ暴露是中心性最强的关键词ꎬ学者们常探究不同暴露条件下的消防服性能ꎬ如低辐射热暴露㊁高辐射热暴露㊁冷暴露等ꎮ根据发表文献数量ꎬ将研究期分为4个时间段(阶段Ⅰꎬ阶段Ⅱꎬ阶段Ⅲ和阶段Ⅳ)ꎬ图5显示了四个阶段的共现词网络ꎬ可获得不同时期的研究主题ꎮ图5㊀共现词网络Fig.5㊀Collocatenetwork㊀㊀1)阶段Ⅰ: 防护服 热应力 及生理指标是最主要的关键词ꎮ热应激的预测常基于人体热调节模型ꎬ如Stolwijk的25节点模型㊁Gagge的双节点模型㊁15区段的Fiala模型等ꎬ预测皮肤温度㊁核心温度等生理参数ꎬ评估消防员的热应激反应ꎮ国际标准化组织(ISO)制定了一系列热应力与热应激评估的标准[32]ꎮ其中ꎬISO7243 2017提供了基于WBGT(湿球温度)指数的评估热环境的简单方法ꎮ通过人体热平衡方程计算获得的热应激指标(PHS)可用于热应力与最大暴露时间的分析ꎬ这种方法被ISO7933 2004采用ꎮ在极端热环境中ꎬ为了评估暴露于热环境中的热应力ꎬISO9886 2004规定了生理参数及生理反应的测量方法ꎮ此外ꎬMoranDS[33]于1998年提出了基于核心温度和心率的PSI(physiologicalstrainindex)生理应激指标ꎮ多次人体实验验证了在大多数环境条件和活动水平下ꎬPSI指标可以较好地反应人体的热应激水平ꎮHavenithG探究了人体生理参数与热应激反应的关系ꎬ在人体皮肤出汗的研究上做出了巨大贡献ꎮ2)阶段Ⅱ:新增了 热 暴露 等关键词ꎬ以及 闪火 皮肤烧伤 等次级词ꎮ消防服的热防护性能的研究主要利用皮肤烧伤等级和达到二级烧伤的时间作为评价指标ꎬ常基于皮肤传热模型(Pennes生物热传递模型㊁生物热波模型)与皮肤烧伤预测模型(Henriques烧伤积分模型㊁Stoll二级烧伤准则)ꎮ皮肤模拟传感器被开发以更好地模拟皮肤并获取皮肤表面的热信息ꎮISO与ASTM国际标准机构制定的织物热防护性能测试标准的热暴露类型包括明火和辐射热暴露ꎬ热流密度设置在5~84kW/m2ꎬ包含了低热至高热多种情况ꎮ燃烧假人测试方法实现了三维人体不同部位的烧伤预测ꎬ统一规范的实验方法被纳入ASTMF1930 2000与ISO13506 2008ꎮ3)阶段Ⅲ:研究步入繁荣期ꎬ水分对热防护性的影响㊁空气层的热传递及负荷下的步态稳定等内容成为消防服研究的热点ꎮ目前ꎬ对水分的探究尚处于织物实验阶段ꎬ常在热暴露前润湿织物或使用蒸汽发生装置进行研究ꎮ内外层织物的水分对热传递的影响有着显著差异[34]ꎮ在6.3kW/m2低辐射暴露下ꎬ含水量为织物质量的15%时ꎬ热防护性最差[35]ꎮ这些结论显示了水分对消防服热防护性能的复杂影响ꎮ衣下空气层厚度的大小及分布显著影响传导㊁对流和辐射传热ꎮ非接触式三维人体扫描被用于获得衣下空气层的分布情况ꎬ以研究与服装热防护性能的关系[31]ꎮ由于难以通过实验获得空气层的传热过程ꎬ学者们建立了一维及多维的空气层传热模型[27 ̄28]ꎮ基于面料收缩与运动产生的空气层厚度的变化ꎬ动态的传热模型开始确立[36]ꎮ在消防服对人体步态影响方面ꎬ利用三维动作捕捉系统获得消防员穿着消防服㊁消防靴ꎬ佩戴自给式呼吸器(SC ̄BA)时的关节活动角度(ROM)ꎬ以评估装备对人体活动性的影响[37 ̄38]ꎮ近年来ꎬ足底压力中心(COP)的运动轨迹及速度变化被用于考察穿戴消防装备后的步态稳定性ꎬ提示了负重可能带来的身体疲劳与骨肌损伤风险[39]ꎮ4)阶段IV:水分对热防护性能的影响研究显示出较强的持续性ꎮ多种热暴露条件㊁多层织物性能㊁水分分布与含量㊁空气层厚度及位置被更多地列入讨论ꎮ模拟人体的圆柱出汗躯干和出汗假人被广泛地用于研究高温液体㊁蒸汽与低辐射热对消防服热防护性的影响[30ꎬ40]ꎮ由于火灾环境的危险性ꎬ针对消防服的研究无法使用真人进行测试ꎬ数值模拟成为建立热湿传递模型㊁预测温度及烧伤的主要手段ꎮ由以上演化路径可知ꎬ热应力是贯穿始终的经典主题ꎮ随着研究的深入ꎬ产生了多样化的学科分支ꎬ近年来出现了 微胶囊 通风 自然对流 等关键词ꎮ由此推测ꎬ未来的研究方向将会涉及采用新兴科技开发适用于消防服的功能性面料以增加热防护性能ꎬ以及运用通风散热手段以降低热应激等方面ꎮ5㊀结㊀论本文利用CiteSpace软件对1991 2018年消防服研究的相关文献进行数据可视化处理ꎬ剖析了研究现状与动态前沿ꎮ发表文献和施引文献数量整体均呈增长趋势ꎬ局部存在合理波动ꎮ近年来ꎬ年均发表文献数量超过40篇ꎬ年均施引文献数量超过200篇ꎬ表明消防服已引起学术界的广泛关注ꎮ主要研究领域为材料科学与工程学ꎬ期刊涉及纺织材料㊁人体工程学㊁消防技术㊁职业卫生与医学等学科ꎬ反映了较强的学科交叉特点ꎮ美国㊁中国㊁加拿大是消防服研究的主要国家ꎮ出版文献数量与高质量的学术成果反映了美国在消防服研究领域的重要地位ꎮ东华大学㊁北卡罗来纳州立大学㊁阿尔伯塔大学作为高产机构ꎬ其研究成果具有重要影响力ꎮTorviDA㊁SongGW㊁BarkerRL和RossiR是研究消防服热防护性能的核心作者ꎮHol ̄merI㊁MclellanTM㊁HavenithG㊁BarrD和CheungSS在消防服热应力的研究中具有突出成就ꎮ物质传递㊁热应力㊁冷却装置研究是最重要的主题ꎮ基于人体热调节模型ꎬ预测皮肤温度㊁核心温度㊁心率等生理参数以评估消防员的热应激反应ꎬ包含多层织物㊁水分含量与分布㊁空气层厚度和位置的热湿传递理论日渐确立ꎮ数值模拟方法已成为评估消防服热防护性能的主要手段ꎮ未来的研究方向将会涉及采用新兴科技开发适用于消防服的功能性面料以增加热防护性能ꎬ以及运用通风散热手段以降低热应激等方面ꎮ参考文献:[1]周亮.消防服材料热舒适性与热防护性的研究[D].上海:东华大学ꎬ2012:10.ZHOULiang.StudyoftheThermalComfortandThermalProtectivePerformanceofFirefighterClothingMaterials[D].Shanghai:DonghuaUniversityꎬ2012:10.[2]UDAYRAJꎬTALUKDARPꎬDASAꎬetal.Heatandmasstransferthroughthermalprotectiveclothing:areview[J].InternationalJournalofThermalSciencesꎬ2016ꎬ106:32 ̄56.[3]MANDALSꎬSONGG.Anempiricalanalysisofthermalprotectiveperformanceoffabricsusedinprotectiveclothing[J].AnnalsofOccupationalHygieneꎬ2014ꎬ58(8):1065 ̄1077.[4]李俊ꎬ王云仪ꎬ张向辉ꎬ等.消防服多层织物系统的组合构成与性能[J].东华大学学报:自然科学版ꎬ2008ꎬ34(4):410 ̄415.LIJunꎬWANGYunyiꎬZHANGXianghuiꎬetal.Propertiesandcombinationofmultilayeredfabricsoffirefighterprotectiveclothing[J].JournalofDonghuaUniversity:NaturalScienceEditionꎬ2008ꎬ34(4):410 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我国消防服的研究现状及发展趋势

我国消防服的研究现状及发展趋势

我国消防服的研究现状及发展趋势作者:刘旺,郑明远来源:《轻纺工业与技术》 2014年第5期刘旺1,郑明远2(1.石家庄市消防支队,河北石家庄050000;2.河北科技大学纺织服装学院,河北石家庄050018)【摘要】消防服是消防员进入火场最重要的个人防护装备之一,可使消防员免受高温、火焰等外界环境伤害。

现主要论述了消防服的结构原理及其性能要求,并对目前国内外普遍应用于消防服装的高性能防护纤维进行了阐述,最后对我国消防服装的发展趋势进行了探索,并指出了消防服研究中的不足。

【关键词】消防服;材料;高性能纤维;发展趋势Doi:10.3969/j.issn.2095-0101.2014.05.029中图分类号: TS941.733+.4 文献标识码: A 文章编号: 2095-0101(2014)05-0071-03随着社会经济的发展,人口与建筑密度日益增大,火灾发生的概率越来越大,扑救难度也越来越高。

对于工作在一线担负扑救火灾与抢救人员的消防员来说,火灾现场的突发情况随时都有可能威胁其人身安全,在世界各国每年都有成千上万起消防员受到烧伤的事故,因此加强消防员的个人防护尤为重要。

因此消防服作为消防第一线的消防队员人身安全的重要装备品之一,不仅是火灾救助现场的必需品,也是保护消防队员身体免受伤害的防火用具[1,2,3]。

1消防服材料的要求消防员在进行作业的时候,必然会受到来自环境外部的损伤,同时也会受到来自自身新陈代谢的压力,所以消防服的作用就必须同时协调解决这两者之间的联系与矛盾,这就要求消防服装也必须满足人体工效学的要求[4]。

传统消防服为三层结构:外层为防火层,使用高性能防火材料并经拒水整理形成一道坚实的外壁;中间层为防水透湿层,防止水分接触皮肤发上烫伤,并把人体新陈代谢产生的水汽挥发出去;第三层为隔热湿舒适层,主要是用热阻较大的材料来阻挡外界热量进入人体,且对人体接触舒适。

消防服的发展的总体趋势是全面防护,实现由单一危险因素防护到多种危害因素的综合防护,由强调防护性向重视人体工效学特征与舒适性的转变。

芳砜纶的性能及其应用

芳砜纶的性能及其应用

芳砜纶的应用 4.蜂窝结构材料
芳砜纶的蜂窝结构材料可在飞机夹层材料、赛 艇夹层材料、隔音隔热和白熄材料、护墙材料、复 合材料等方面广泛应用。蜂窝结构具有良好的经强 度和比刚度,同时具有热交换作用、隔热作用和冲 击吸收作用。 与铝蜂窝相比,芳砜纶蜂窝材料发生局部屈曲 的几率要小得多,因为蜂窝的壁相对要厚一些。另 外.因为芳砜纶材料不导电,不存在接触腐蚀的问 题。但是和其它芳纶产品一样.它不能抵抗紫外线 的侵蚀,使用时外部通常需要覆有面板。起到一定 的防护作用。
三、芳砜纶的应用
2.过滤材料
芳砜纶是制作袋式除尘器配套滤袋的优良材料, 其不仅具有良好的耐热性,而且还具有优良的抗热氧 老化的稳定性,热收缩小,热保持良好的尺寸稳定性, 以及良好的抗酸性能等,可在230℃以内长期使用, 非常适用于高温滤料,价格相对P84、PPS、Nomex也 较便宜。 芳砜纶纤维的摩擦系数小,用其制成的滤袋,清 灰容易。 由于芳砜纶耐温较高,可与聚四氟乙烯(固化温 度260℃)热压粘合制成过滤效果好且稳定的覆膜滤 料。
芳砜纶的性质
芳砜纶的性质
3. 其他性能 芳砜纶除了具有优良的耐热性、热稳定性、高温尺寸稳定 性、阻燃性、舒适性外,还具有良好的电绝缘性能、物理机 械性能及化学稳定性等。
芳砜纶的应用 1.防护制品
采用芳砜纶特种纤维加工而成的面料、服装.具有永 久的防火隔热功能,在高温高湿等恶劣气候条件下始终 能保持足够的强度和服用性能遇火及高温下不会产生融 滴,面料尺寸稳定,不会强烈收缩或破裂;具有耐磨损 、抗撕裂、重量轻和穿着舒适等综合特性。因此,芳砜 纶新型防护制品不仅可作为特种军服被大量使用,更被 广泛使用于各类宇航服、消防服、警用镇暴服、赛车服 、石油化工防火工作服、森林工作服和电工服等众多行 业的专业服装及其配套产品,同时也在宾馆用纺织品及 救生通道、防火毯、防火手套、儿童睡衣及床上用品等 一般民用市场上占据一席之地。

芳砜纶性能及其应用

芳砜纶性能及其应用

三、芳砜纶的应用
2.过滤材料
芳砜纶是制作袋式除尘器配套滤袋的优良材料, 其不仅具有良好的耐热性,而且还具有优良的抗热氧 老化的稳定性,热收缩小,热保持良好的尺寸稳定性, 以及良好的抗酸性能等,可在230℃以内长期使用, 非常适用于高温滤料,价格相对P84、PPS、Nomex也 较便宜。 芳砜纶纤维的摩擦系数小,用其制成的滤袋,清 灰容易。 由于芳砜纶耐温较高,可与聚四氟乙烯(固化温 度260℃)热压粘合制成过滤效果好且稳定的覆膜滤 料。
芳砜纶的性质
芳砜纶的性质
3. 其他性能 芳砜纶除了具有优良的耐热性、热稳定性、高温尺寸稳定 性、阻燃性、舒适性外,还具有良好的电绝缘性能、物理机 械性能及化学稳定性等。
芳砜纶的应用 1.防护制品
采用芳砜纶特种纤维加工而成的面料、服装.具有永 久的防火隔热功能,在高温高湿等恶劣气候条件下始终 能保持足够的强度和服用性能遇火及高温下不会产生融 滴,面料尺寸稳定,不会强烈收缩或破裂;具有耐磨损、 抗撕裂、重量轻和穿着舒适等综合特性。因此,芳砜纶 新型防护制品不仅可作为特种军服被大量使用,更被广 泛使用于各类宇航服、消防服、警用镇暴服、赛车服、 石油化工防火工作服、森林工作服和电工服等众多行业 的专业服装及其配套产品,同时也在宾馆用纺织品及救 生通道、防火毯、防火手套、儿童睡衣及床上用品等一 般民用市场上占据一席之地。
芳砜纶的应用 4.蜂窝结构材料
芳砜纶的蜂窝结构材料可在飞机夹层材料、赛 艇夹层材料、隔音隔热和白熄材料、护墙材料、复 合材料等方面广泛应用。蜂窝结构具有良好的经强 度和比刚度,同时具有热交换作用、隔热作用和冲 击吸收作用。 与铝蜂窝相比,芳砜纶蜂窝材料发生局部屈曲 的几率要小得多,因为蜂窝的壁相对要厚一些。另 外.因为芳砜纶材料不导电,不存在接触腐蚀的问 题。但是和其它芳纶产品一样.它不能抵抗紫外线 的侵蚀,使用时外部通常需要覆有面板。起到一定 的防护作用。

芳砜纶的特点

芳砜纶的特点

芳砜纶的特点?芳砜纶的特点摘要:芳砜纶是我国自行研究开发的芳香族聚酰胺类耐高温纤维。

本文介绍了耐高温芳砜纶的一些主要性能,以及它在电绝缘材料上应用的性能分析,耐高温绝缘材料在中国的市场前景分析等。

1前言芳砜纶纤维是上海市纺织科学研究院和上海市合成纤维研究所经多年研制开发的拥有独立自主知识产权的有机耐高温纤维。

芳砜纶属于芳香族聚酰胺类耐高温材料,它的问世填补了我国耐250℃等级合成纤维的空白。

芳砜纶在国防军工和现代工业上有着重要的用途,是我国急需的高科技纤维。

从重要战略物质和产业新材料核心技术的角度出发,已被列入国家“十一五”科技产业重点领域指南。

在国家有关部门的支持下,上千吨级的芳砜纶纤维的生产线正在建设并即将建成投产。

上海特安纶纤维有限公司是上海纺织(集团)有限公司的全资企业,该公司承担着芳砜纶纤维的产业化任务,其主要产品为芳砜纶纤维(商品名TANLON)。

作为高科技的基础材料,芳砜纶形成规模化生产后,将有力促进如高性能绝缘纸等复合高性能材料等下游高科技产业链的发展。

2芳砜纶纤维的化学、物理机械性能聚砜酰胺纤维(Polysulfonamide fiber)简称芳砜纶(PSA),是一种在高分子主链上含有砜基(-SO2-)的芳香族聚酰胺纤维(见图1),它由4、4′二氨基二苯砜、3、3′二氨基二苯砜和对苯二甲酰氯低温溶液缩聚,经湿法纺丝成形,高温牵伸制得。

纤维呈淡米黄色且富有光泽。

该纤维不仅具有良好的耐热性和电绝缘性,而且还具有耐腐蚀、耐辐射、难燃性和良好的尺寸稳定性等特点,尤其在抗热氧老化性能上十分突出。

图1芳砜纶的分子结构2.1一般物理机械性能表1芳砜纶的常规物理性能项目聚砜酰胺断裂强力(克/旦)3.0-4.0湿强力(%)85-90环扣强度(%)80左右伸长(%)20-25湿态伸长(%)25-30模量(公斤/毫米2)760回潮率(%)RH65%20-25℃6.28比重(克/厘米3)1.4160芳砜纶纤维,经切片试验,置于显微镜下观察,其纵截面呈光滑棍棒形状:其横截面呈十分均匀的圆形。

织物湿扩散系数的实验研究

织物湿扩散系数的实验研究

织物湿扩散系数的实验研究周宇;朱方龙【摘要】为对人体着装稳态情况下织物内水分传输特性进行有效的测定及评价,采用三步法分别测试了不同液面高度下装置的总湿阻、织物上表面空气层1湿阻、织物下表面与水表面之间的空气层2湿阻,利用回归方法确定水蒸气在空气层2的等效扩散系数,进而计算出有空气层存在情况下织物的有效湿扩散系数.此方法能有效规避空气层对织物透湿性测试精度的影响,测试结果能反映出织物传质的特性.【期刊名称】《纺织学报》【年(卷),期】2013(034)012【总页数】5页(P55-59)【关键词】扩散系数;透湿杯;织物;湿阻【作者】周宇;朱方龙【作者单位】中原工学院纺织学院,河南郑州450007;中原工学院纺织学院,河南郑州450007【正文语种】中文【中图分类】TS101.923透湿性能作为服装湿舒适性的重要因素,有众多的评价指标。

其中透湿量、透湿率、蒸发阻抗(湿阻)、扩散阻抗用于评价织物的透湿性能;透湿指数、蒸发散热效率、透水指数作为评价服装的透湿性能指标。

这些评价指标有相应的测试方法,如测试湿阻的出汗热盘法[1-2]能较精确地模拟人体皮肤与服装之间热传递条件下的透湿状态,因此被广泛应用。

根据ISO 11092—1993 《稳态条件下纺织品热和水蒸气透过阻力的测试》(出汗防护热板测试),出汗热盘法测试的是织物对水蒸气热传递的阻力,蒸发阻抗越高,织物的水蒸气透过性越差;反之,则透水气性能越好。

然而,目前国内既缺乏权威的测试机构,又不能生产该方法所需的出汗平板仪设备,实验所需设备需国外进口[3]。

一方面,不同厂家生产的热板仪的测试结果有差异;另一方面,测试中需要一种防水透湿高分子膜,然而标准中未对其规格做详细说明,致使不同厂家选用的薄膜存在差异,必然引起实验误差[1-3]。

出汗假人法(皮肤模型法)[4-5]与热盘法类似,用来测试服装湿阻。

出汗假人法可以模拟人体的形状和尺寸,测试过程可以考虑多个变量的影响,因此假人测试具有很强的实际意义。

主要高性能纤维的特性和应用

主要高性能纤维的特性和应用

主要高性能纤维的特性和应用裘愉发【摘要】简介了列入"十一五"科技攻关的PAN基碳纤维、芳砜纶、玄武岩纤维及其复合材料、聚苯硫醚纤维、高强高模聚乙烯纤维等高性能纤维及PBO纤维、聚酰哑胺纤维和聚四氟乙烯纤维的性能及其可开发的纺织产品,并指出了这些高性能纤维的开发前景.【期刊名称】《现代丝绸科学与技术》【年(卷),期】2010(025)001【总页数】4页(P17-19,24)【关键词】高性能纤维;产品开发;发展前景【作者】裘愉发【作者单位】上海市纺织工程学会,上海,200060【正文语种】中文上世纪初世界上就研究开发出再生纤维中的粘胶纤维,1930年代又开发出合成纤维中的尼龙,并在以后相继研发出聚酯、聚丙烯等纤维,但它们的强度和模量一直维持在一个低的水平。

直到1970年代初刚性链聚芳酯芳纶和1970年代末柔性链聚乙烯、高强高模聚乙烯纤维的出现,纤维的强度和模量才发生了根本性的突破,从而使高性能纤维如雨后春笋般地发展。

高性能纤维是指与传统的棉、毛、丝、麻等天然纤维及涤纶、锦纶、丙纶、腈纶等合成纤维相比,具有高弹性系数、高强度、耐热性、耐摩擦性、耐化学药品性、电绝缘性的新型化学纤维,并对外部的作用不易产生反应,它属于高科技纤维,可分有机纤维和无机纤维两大类。

1 主要的高性能纤维列入我国《“十一五”科技攻关和产业化项目指南》的高性能纤维是:碳纤维、芳纶、玄武岩纤维及其复合材料、聚苯硫醚纤维和高强高模聚乙烯纤维等。

1.1 PAN基碳纤维碳纤维(ACF)的生产原料有粘胶纤维(Rayon)、聚丙烯腈纤维(PAN)、酚醛纤维、沥青纤维等,各种碳纤维的性能如表1所示,而PAN基碳纤维因其具有的高强度、高刚度、重量轻、耐高温、耐腐蚀、优异的电性能等特点,在与其他纤维的竞争中具有较大发展优势。

表1 常用碳纤维品种的物理性能碳纤维品种碳含量/%拉伸强度/MPa杨氏模量/GPa体积质量/(g/cm3)电阻率/Ω.cm单丝直径/μm聚丙烯腈基碳纤维9539002301.8000157沥青基碳纤维≥90≥34541.6-0004⁃000710⁃15粘胶基碳纤维≥901800751.7-6.5聚丙烯腈(PAN)基碳纤维有两大类,即大丝束碳纤维(LT)和小丝束碳纤维(CT)。

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第 39卷 第 11期 2011年 11月
挥 蝠织 枝 术
Cotton Textile Technology
芳 砜 纶 混 纺 防护 服 织物 的设 计 及 性 能研 究
陈振 宏 梁宏 伟 李 瑞 洲
(河 北 科 技 大 学 )
刘 超 荆、晶 晶
(天 津 工 业 大 学 )
polysulfonam ide content increases. W hen the specifications are sam e,tear strength of anti-tear plaid is better than that of
hopsack fabric. After comprehensive comparison,it is considered that the cost of anti—tear plaid with 75/25 blended ratio
carried out by diferent blended yarn and fabric weaves that made by polysulfonam ide and domestic Aramid 1 3 1 3,then
fabric tear strength and flam e retardance were tested. The result shows that fabric flame retardance can be improved as
基 金 项 目:石 家 庄 科 技 局 重 点 课 题 (10119391A) 作 者 简 介 :陈 振 宏 (1985一),女 ,在 读 硕 士 研 究 生 ,石 家 庄 ,050018 收 稿 日期 :2011.06-07
1 织 物 设 计 与 试 织
GA634- 2006(消 防员 隔热 防 护 服》规 定 ,消 防 员隔 热 防 护 服 外 层 面料 的撕 破 强 力 不 应 小 于 98 N。因此 ,提高 织 物 的 撕破 强 力 是 关 系到 芳 砜 纶 纤维应 用 于 防护服 面料 的关 键 因素之 一 。织物 的 工艺规 格设 计 除 了应 达到 消 防服 面料 应有 的风 格外 ,也 主要 是着 重从有 利 于这项 指标来 考虑 。 1.1 原 料 规 格 及 性 能
Liu Chao Sun Jingfing (Tianjin Polytechnic University)
A bstract To improve tear strength of polysulfonamide blended fabric,design and weaving of protective suit were
认 为 ,芳砜 纶 芳 纶 1313混 纺 比为 75/25的 防 撕 裂 格 子纽 织 织物 成 本 最 低 。
关 键 词 : 芳 砜 纶 ;芳 纶 13l3;混 纺 纱 ;防 护 服 ;撕 破 强 力 ;损 毁 长 度 中图分 类号 :TS106.6 文献 标志 码 :A 文章 编号 :i001—7415(2011)11—0001—04
摘 要 : 为改善 芳砜 纶混纺织物的撕破强 力,选用芳砜纶和 国产芳纶 l3l3不 同混纺 比纱线和织物组 织结 构 ,进 行 了 防护 服 织物 设 计及 试 织 ,并 测 试 了 织物 撕 破 强 力 和 阻燃 性 能 。 结 果 表 明 :随 着 混 纺 纱 中 芳 砜 纶 含 量 的 增加 ,织 物 的 阻燃 性 能得 以 改 善 ;同等 规 格 的 织 物 ,防撕 裂 格 子 布 的撕 破 强 力优 于 方 平 组 织 织 物 。 经 综 合 比较 后
Design and Property Research of Polysulfonam ide Blended Protective Fabric
Chen Zhenhong Liang H ongwei Li R uizhou (Hebei University of Science and Technology)
所选 用 的芳砜 纶芳 纶 1313混纺纱 ,混 纺 比为 50/50、75/25,纱线 线 密度为 42 tex,捻系数为 319。 其 中 50/50混 纺纱 断裂 强度 为 23.5 cN/tex,3 mln 毛羽 为 22.59根/m,条 干 CV值 为 10.86% ;75/25 混 纺纱 断 裂 强 度 为 18.3 cN/tex,3 mill毛 羽 为 20.08根/m,条 干 CV值 为 11.36% 。 1.2 织 物 组 织
is the lowest.

K ey W ords P0ly§ulf0nam ide,Aramid 1 3 1 3,Blended Yarn,Protective Fabric,Tear Strength,Damage Length
芳砜 纶 是我 国 自行研 制开 发且 已有 一定 生产 规模 的芳 香 族 聚酰 胺 纤 维 ,由 4,4 一二 氨 基 二苯 砜 、3,3 一二 氨基二 苯砜 和对 苯 二 甲酰氯 通 过低 温 缩 聚而成 ,其 化学 结构 中含 有芳 环 、砜 基 及酰 胺基 等 有 机 官能 团 。因 此 它 不 仅具 有 良好 的耐 热 性 、 电绝 缘性 、耐 腐蚀 性 、耐 辐 射 性 、耐 燃 及 尺寸 稳 定 性 ,且 抗热 氧 化性 能优 于芳 纶 l3l3和芳 纶 1414。 作 为有 机 耐高 温材 料 ,芳 砜 纶织 物有 着 国外 同类 织 物无 可 比拟 的优 势 ,但 是芳 砜 纶 自身 的物 理 性 能 却 限制着 它 的织物 强 度 。芳 砜 纶织 物 的力学 特 性 ,特别 是 撕破 强力 至今 没有 深入 的研 究 ,如何 提 高 芳砜 纶织 物 的撕破 强力 是 现 阶段 需要 研 究 的重 要 内容 。本 文试 图 通 过 芳 砜 纶 与 国产 芳 纶 1313 混纺 以及 织 物组织 结 构设 计来 改善 织物 的撕 破强 力 ,并 分 析讨 论 了不 同织物 的 阻燃性 能 。
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