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聚苯并咪唑(PBI)纤维是一种高性能有机纤维,具有优异的阻燃、耐高温性能,在航空航天、军工国防、防护服装等领域有着广泛的应用前景。本文从聚苯并咪唑织物在消防服上作为外层面料的应用出发,选取有代表性的面料,按照消防服相关法规,探讨织物的基本服用性能、热舒适性能和热防护性能,并模拟消防服的多层复合系统,对单层面料进行组合试验,分析外层面料对多层复合系统的影响。文中选择国内外典型的PBI织物,并选择消防服常用的阻燃棉、NomexⅢ面料作为对比分析,选用不同克重的芳纶针刺无纺布作为隔热层,以阻燃棉面料为内层,以不同面料的层次组合来进行测试分析。首先按照消防服相关法规,对面料的基本服用性能进行测试,包括织物表观外貌观察、红外光谱分析、坚牢度测试、尺寸稳定性、织物风格测试。测试结果分析表明:通过红外光谱分析,特征峰与PBI和NomexⅢ分子结构相符;扫描电镜(SEM)观察到两种PBI织物纱线结构较松散,纤维截面呈圆形和三角形;PBI织物断裂强力能达到1500~2000N,比NomexⅢ和阻燃棉织物大很多,但断裂伸长率很小,在承受较大外力时易发生脆性破裂;PBI织物的抗折皱性比NomexⅢ织物好,表面抗起毛起球性能好(达4~5级);PBI织物的尺寸稳定性优异,特别是耐高温稳定性,在260°C高温下尺寸基本不变;通过对织物风格的测试,PBI织物的各项指标匀满足服用性要求。舒适性研究,主要对单层及复合多层织物的保暖、透气、透湿以及织物的热阻、湿阻进行测试分析。测试结果分析表明:PBI面料的热传系数较小,隔热性能好;对于透气性,两种PBI面料的透气量较小,透气性较差;外层面料的透湿量除国产PBI面料(1-4)较小外,其它四种面料相差不大,多层复合后整体透湿量比单层面料小很多;采用总热量散失(THL)值对热阻、湿阻综合分析,对于单层面料,两种PBI面料的THL值最小,两种NomexⅢ面料的THL值较大,并且通过分析,得出织物厚度与THL值呈负相关性,而透气性与THL呈正相关性。并且外层织物THL值对多层复合织物的THL值呈正相关性。阻燃和热防护测试分析,从DSC/TG曲线看出,PBI纤维熔点达到580°C,比NomexⅢ熔点(430°C)更高,且高温下失重更小,耐高温性能更优异;PBI纤维的极限氧指数达到41~42,属于不燃纤维;损毁长度只有10mm左右,比NomexⅢ织物(85mm)小很多;5种外层面料中PBI织物的TPP值较大,热防护性能较好。穿着舒适性和阻燃热防护性综合分析,5种外层面料中,PBI面料的穿着舒适性相对阻燃棉、芳纶面料差别不大,但阻燃热防护性能明显优于阻燃棉、芳纶面料,综合性能优异;而对于两种PBI面料来说,1-5进口PBI面料的穿着舒适性和热防护性能都优于1-4国产PBI面料;对于复合多层面料,以PBI面料为外层的复合多层面料的穿着舒适性和其它复合多层织物相当,但热防护性能优于以阻燃棉、芳纶为外层的复合多层织物。