一种轻薄型高性能隔热防护服面料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种轻薄型高性能隔热防护服面料及其制备方法，其由以下各功能结构层由靠近火源方向至靠近人体方向依次复合而成：起阻燃作用的阻燃外层、起防水透湿作用的防水透湿层和起热隔绝作用的隔热层；所述隔热层为三层复合结构，内外两层均为无纺布层，中间层为气凝胶与微胶囊相变材料混合层。该结构不仅具有良好的高隔热性能，还有效地降低了服装的自然厚度和重量，从而为消防员提供了优良的防护性能和穿着舒适性能；该轻薄型高性能隔热防护服面料质轻、组合成形方便，重复使用性能好，适用领域广，可用于火场、战场等抢险救生环境的服装，也可用于航空航天防护材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种轻薄型高性能隔热防护服面料及其制备方法，具体涉及一种具有优良隔热性能、舒适性能和减缓热储存能释放的热防护面料及其制备方法，属于纺织复合材料和功能技术用纺织品领域。
技术介绍
防护服常用来保护人体免受危害，如各种热危害和化学危害等。其中，消防服是消防员在进行灭火战斗或火场救援时穿着的防护服装，通常除具有很高的阻燃和耐热性能外，还需要优良的隔热性能，以避免消防队员被烧伤和灼伤。目前我国所使用的消防服结构设计主要包括四层，依次为阻燃外层、防水透气层、隔热层和舒适层。这种多层结构使消防服具有很高的热阻，极大地提高了服装的隔热性能。然而，这些防护性能显著降低了消防服的舒适性能，特别是透湿性能，阻碍汗水的排出和蒸发，限制人体出汗所释放的潜热。在战斗救援过程中，随着消防员身体新陈代谢产生能量和外部环境的热量影响，消防服装内部会积聚大量的热量。如果服装透湿性较差，内部热量不能及时地散发，会导致消防员承受巨大的热荷载，从而使舒适性大幅下降甚至会出现热应激。此外，传统的多层结构也使得服装很厚、很重，从而一定程度上降低了舒适性能，增加了热应激，热应激会影响消防员的临场判断，降低作战效率，进而增加对人体的伤害。随着热防护技术的发展和对热防护要求的提高，热防护服不仅应具备较好的热防护性能和使用性能，还应具备良好的穿着舒适性。但是，在热防护服研究开发中，增强热防护性能与减少人体新陈代谢热负荷总是相互矛盾的，前者要求隔热阻燃防护服对外来热量具有良好的阻隔作用，后者要求服装具有一定的热湿传递能力，以利于人体热量散失和汗液蒸发。目前，在消防服装的研究和产品开发中，同时兼顾热防护性能和穿着舒适性能仍然是一个巨大的挑战。已公开的专利很少关注消防服的舒适性能。此外，目前普遍使用的消防服仍然比较厚重，势必会影响消防员的移动舒适性能。因此，开发轻薄、无移动障碍且具有优良热湿舒适性能的新型消防服，能有效降低消防员热应激和心理的不舒适感，可以保证消防员更加专注、安全的完成救援任务，提高作战效率，减少消防员所受到的伤害。近年来，将相变材料(PhaseChangeMaterials,PCM)新技术应用于消防服的研究逐渐引起科技工作者的关注。相变材料作为一种新型智能调温材料，是一种能够在特定温度下发生可逆相态转变的材料(如固-液态转变)，在相转变过程中可从周围环境吸收或释放大量的热，并保持自身温度恒定。含相变材料的热防护服是一种新型智能火灾安全防护服，服装层内包含的相变物质能够根据火灾环境温度的变化发生液-固可逆变化，从环境中吸收热量储存于纺织品内部，从而有效地减少热量传递到人体皮肤的表面，保护人体皮肤不受烧伤。同时，消防服中热储能的释放也会导致皮肤烧死。因此，需要通过开发特殊的表面结构来阻止热储能的释放，进而提高其热防护性能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种具有轻薄、优良隔热和舒适性能的防护消防员的轻薄型高性能隔热防护服面料。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种轻薄型高性能隔热防护服面料，所述防护服面料包括三层：由外向内依次为阻燃外层、防水透湿层和隔热层，所述隔热层为三层复合结构，内外两层均为无纺布层，中间层为气凝胶与微胶囊相变材料混合层。所述隔热层面向人体的外层还设有辅助隔热层，所述辅助隔热层为规则的罗纹编织结构；所述罗纹编织结构使用具有隔热性能的聚合长纤维编制而成，其中纬向上使用精细纱线，经向上使用粗糙纱线，且单位面积上纬纱比经纱多。所形成的具有规则的罗纹编织结构使得织物表面具有较大粗糙度，从而具有较高接触热阻。所述无纺布为芳纶Nomex。所述阻燃外层为芳纶混纺或Kevlar-PBI织物中的一种。所述防水透湿层为附于100％芳纶毡上的PTFE膜材料，其克重为110g/m2。所述相变材料为在30～60℃发生相变的固-液相变材料；优选的，所述相变材料为碳原子数为25、26和27的石蜡中的一种，其熔点分别为49.4℃、56.3℃和58.8℃。所述气凝胶为粒径80nm～3μm的粉体材料，所述粉体材料为硅系或碳系气凝胶粉体材料。所述隔热防护服面料的自然厚度为5～14mm，实际压紧厚度为3～8mm，平方米重量在200～800g/m2。所述阻燃外层的自然厚度≤1mm，平方米重量≤280g/m2；所述防水透湿层的自然厚度≤1.2mm，平方米重量≤200g/m2；所述隔热层的自然厚度≤3mm，平方米重量≤300g/m2。相对于现有技术，本专利技术所述的轻薄型高性能隔热防护服面料具有以下优势：(1)该轻薄型高性能隔热防护服面料的隔热层采用三明治结构，首次同时引入相变材料与气凝胶，该结构不仅具有良好的高隔热性能，还有效地降低了服装的自然厚度和重量，从而为消防员提供了优良的防护性能和穿着舒适性能；(2)该轻薄型高性能隔热防护服面料与人体接触的内层采用辅助隔热层，能够减少面料与人体的接触热阻，进而降低隔热层中热储能的释放，从而实现对人体的最佳热防护；(3)该轻薄型高性能隔热防护服面料质轻、组合成形方便，重复使用性能好，适用领域广，可用于火场、战场等抢险救生环境的服装，也可用于航空航天防护材料。本专利技术的另一目的在于提出一种轻薄型高性能隔热防护服面料的制备方法，以解决现有技术存在的问题，满足实际需求。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种所述的轻薄型高性能隔热防护服面料的制备方法，步骤为：第一步、通过渗流法将粉体微胶囊相变材料均匀分散在气凝胶层状结构中，以防止微胶囊相变粉末在加工和使用中的泄漏；第二步、将外层和里层无纺布通过层叠缝合技术与气凝胶与微胶囊相变材料混合中间层相结合，形成隔热层，使所述隔热层具有良好的使用性能；第三步、将阻燃外层、防水透湿层和隔热层等通过层叠缝合技术层层叠合，以形成轻薄型高性能隔热防护服面料。采用上述制备方法制备的隔热防护服面料与上述轻薄型高性能隔热防护服面料相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术所述的轻薄型高性能隔热防护服面料的层状结构示意图；图2为本专利技术实施例所述的轻薄型高性能隔热防护服面料的隔热层的结构示意图。附图标记说明：1-阻燃外层，2-防水透湿层，3-隔热层，31-无纺布层，32-微胶囊相变材料，33-气凝胶材料；4-辅助隔热层。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。本专利技术提供一种轻薄型高性能隔热防护服面料，其由以下各功能结构层由靠近火源方向至靠近人体方向依次复合而成：起阻燃作用的阻燃外层1、起防水透湿作用的防水透湿层2以及起热隔绝作用的隔热层3和辅助隔热层4(其中所述辅助隔热层4的设置为本专利技术中主要技术方案的优选方案，辅助隔热层4所形成的具有规则的罗纹编织结构使得织物表面具有较大粗糙度，从而具有较高接触热阻，可以比只包含阻燃外层1、防水透湿层2和隔热层3的防护服具有更舒适、更佳的隔热效果)。该轻薄型高性能隔热防护服面料的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轻薄型高性能隔热防护服面料，其特征在于，所述防护服面料包括三层：由外向内依次为阻燃外层、防水透湿层和隔热层，所述隔热层为三层复合结构，内外两层均为无纺布层，中间层为气凝胶与微胶囊相变材料混合层。

【技术特征摘要】
1.一种轻薄型高性能隔热防护服面料，其特征在于，所述防护服面料包括三层：由外向内依次为阻燃外层、防水透湿层和隔热层，所述隔热层为三层复合结构，内外两层均为无纺布层，中间层为气凝胶与微胶囊相变材料混合层。2.根据权利要求1所述的轻薄型高性能隔热防护服面料，其特征在于，所述隔热层面向人体的外层还设有辅助隔热层，所述辅助隔热层为规则的罗纹编织结构；所述罗纹编织结构使用具有隔热性能的聚合长纤维编制而成，其中纬向上使用精细纱线，经向上使用粗糙纱线，且单位面积上纬纱比经纱多。3.根据权利要求1所述的轻薄型高性能隔热防护服面料，其特征在于，所述无纺布为芳纶Nomex。4.根据权利要求1所述的轻薄型高性能隔热防护服面料，其特征在于，所述阻燃外层为芳纶混纺或Kevlar-PBI织物中的一种。5.根据权利要求1所述的轻薄型高性能隔热防护服面料，其特征在于，所述防水透湿层为附于100％芳纶毡上的PTFE膜材料，其克重为110g/m2。6.根据权利要求1所述的轻薄型高性能隔热防护服面料，其特征在于，所述相变材料为在30～60℃发生相变的固-液相变材料。7.根据权利要求1～6任一项所述的轻薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋国文，任海涛，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12