TPP热防护性能测试仪阻燃性解析

    本文研究了新型消防服用多层织物系统在高温下的综合热保护性能，并与传统消防服的综合热保护性能进行了比较，探讨了消防服的层次结构和材料对整体热保护性能的影响，为开发耐高温阻燃性能更强的消防服提供了一些参考。消防服是一种特殊的功能性服装，其作用是保护消防员在火灾环境中免受高温伤害，一般由外层、防水透气层、隔热层和舒适层组成。

    一、试验阶段。

    1.材料。

    根据正交试验设计原则，取外层、防水透气层、隔热层之间的所有水平组合，以考察各种组合对整体热保护性能的影响。测试安排如表2所示。在10、15组织面料组合中，用1层三维阻燃间隔织物代替传统消防服结构中的防水透气层和隔热层，其余各组模拟传统消防服的4层结构，依次为外层、防水透气层、隔热层和舒适层。15组面料的舒适层采用普通阻燃棉布。

    二、测试方法。

    1.垂直燃烧试验。

    利用垂直燃烧法测试纺织品的阻燃性能。采用LFY.601国家标准垂直燃烧器，按照GBT5455-1997规定的测试方法，测量阻燃织物的损坏长度、续燃时间和阴燃时间。将样品切割成300mm×80mm，测试前在温度(20±2)℃和相对湿度(65±2)%的环境中平衡放置8~24小时，然后放入密封器中。测试时，将燃烧器中的火焰高度调整到(40±2)毫米，将样品放入样品夹中，垂直悬挂在试验箱中，用点火器点燃样品。12s后，点火器复位，用续燃计算样品的续燃时间和阴燃时间。阴燃结束后，取出样品，测量损坏长度。采用垂直燃烧法测试外层织物的阻燃性能。对于三种外层面料，每种面料准备三个样品，每种面料进行三次燃烧试验，取其平均值。

    2.TPP试验。

    TPP试验是热辐射和热对流混合防护性能试验，主要测试织物的综合热防护能力。测试方法是将样品水平放置在特定的热源上。在规定的距离内，热源以两种不同的传热形式——热对流和热辐射，而放置在样品另一侧的铜热流计测量样品背面的温度。测试时，要求火焰与样品直接接触，到达织物表面的热流量为84kW/m2。铜热流计测量温度并获得升温曲线，将其与Stoll标准曲线进行比较，可获得二次烧伤所需时间t2，从而获得TPP值。

    TPP=t2×q(1)

    公式:q=2.0×4.187J/(cm2.s)，为规定辐射热流量；t2是造成二次烧伤所需的时间，s。

    TPP值越大，织物的热保护性能越好，得到了ASTM、ISO和NFPA的认可。

    在实际穿着中，消防服的舒适层靠近人体，所以为了模拟人体的出汗情况，每组织物在燃烧前将舒适层完全浸泡在水中。对于15组样品，每次做3次TPP测试，取3次平均结果。由于多层面料的最外层与热源直接接触，舒适层与铜热流计紧密贴合，各层面料之间基本没有空气层。因此，试验没有考虑织物层之间空气层对整体热保护的影响。

    第二，结果预测。

    1.阻燃性能。

    考虑到织物经纬向燃烧性能的一致性，本文只测试了织物阻燃机制的复杂性，可以考虑将芳砜纶纤维与其他纤维混纺，以改善其燃烧脆化，这将是消防服用的理想外层织物。2.TPP值。

    TPP测试结果见表4。可见，各组样品的综合TPP值集中在40~50之间，最高TPP值达到51.9，最低TPP值达到43.2，符合GA10-2002阻燃消防服TPP值≥28的标准。在各层面料中，保温层的TPP值最大，可见保温层对多层面料的综合热保护性能起着重要作用。

    三、结论。

    1.垂直燃烧试验结果表明，芳砜纶织物的阻燃性优于Nomex11IA和Kennel织物，但燃烧后表面脆化严重，不适合直接制作消防服外层；虽然NomexmA织物的损坏长度略大于芳砜纶，但碳化层坚固，无孔洞，适合制作消防服外层；Kennel织物的损坏长度大于芳砜纶和NomexmA织物，但燃烧后没有孔洞，也可用于制作消防服外层。

    2.三维阻燃间隔织物具有良好的热保护性和透湿性，重量轻于传统消防服中的防水透气层和隔热层之和，可考虑用于消防服设计，减轻消防员负担。

    3.隔热层在消防服的整体热保护中起着重要作用。