[发明专利]逐级相变耗热与金属增强散热的智能防火织物及制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种人体或环境温度隔热与防护的轻薄柔性智能复合材料技术，尤其涉及一种逐级相变耗热与金属增强散热的智能防火织物及其制备工艺，该智能防火织物可适用于消防、军事、探险、工业等特殊场合的人体防护和环境隔热。

背景技术

火场等高温特殊环境(探险、明火高温施工、战争)是比较复杂的环境，传导热、对流热和辐射热三种传热方式并存。对火场环境的测量研究表明，火场热流中辐射热发挥着主导作用，其所占的比例为50～60％，而热流中的对流热所占比例尚不足30％。辐射热以电磁波的形式传播，火场高温强热环境下辐射热通量很容易超过人体生理正常平衡过程的承受能力，造成人体皮肤烧伤甚至死亡。所以防火绝热类织物或服装一直以来是研究的重点和热点问题。

由于在人体暴露于火场高温强热流环境时，渗透的辐射热和周围的高温空气在内层服装材料上的积累，会造成服装内升温，从而影响消防人员的工作并可能危及人身安全。因此，防火绝热类服装主要是尽量降低辐射热的渗透，减缓热传导，使服装深层升温速度减慢，从而确保消防人员在正常施救和灭火时的人身安全。

防明火绝热织物由于其要经人体实际穿着使用，故而不仅要轻质、柔软和无移动障碍，而且本身要耐火焰冲击、耐高温且具有优良的防辐射热渗透性能，以实现对明火火源或强辐射热源的高效隔绝和对人体的安全有效防护。

对于各种防火绝热类材料、织物或服装，近年来有较多的研究和专利。如消防员隔热防护服面料(专利号CN200920211471.1)由铝箔、PET聚酯膜和芳纶纤维平纹机织基布组成，其中铝箔为7μm厚的压延铝箔；该发明取得良好的辐射热发射效果，但由于厚度和PET聚酯膜热稳定性的限制，其在明火火场中的热防护效果甚为有限。抗热辐射耐高温阻燃防护服面料(专利号CN200920309275.8)采用由内向外的耐热、阻燃织物纤维层、胶粘剂层和抗热辐射的防护层的复合结构，其中抗热辐射防护层为20～25μm的聚酯镀铝膜；本发明的防护服面料具有较好的抗热辐射性，且质轻、耐高温、收缩率小，但聚酯镀铝膜耐高温性能极为有限。

铝箔防火隔热手套(专利号CN201020276197.9)由耐焰层、隔热层和内里层组成的多层复合织物制成。其中耐焰层由铝箔层和以芳纶与抗静电棉按Ripstop规律混纺编织的织物层复合而成；隔热层采用永久性阻燃无纺布。手套降低了与热源接触的危险，增强了对高温的隔离防护，但辐射热防护性能较差。

具有反射层、辐射层多重结构的隔热涂层织物(专利号CN201020253770.4)，由基布和涂覆在基布上的隔热浆料制得，其中隔热浆料为辐射功能层和含中空玻璃微球的反射功能层的两层结构。涂层织物通过反射层的反射功能后再通过辐射层的辐射功能可实现良好的防火隔热效果。

抗热辐射耐高温面料(专利号CN201020644530.7)，由外向内分别为厚度为20-25μm的耐高温的聚酯镀铝薄膜防护层、厚度为2-6μm的聚氨酯胶粘剂胶黏层和硅酸铝纤维层复合而成。这种面料主要是针对辐射热防护，聚酯镀铝薄膜虽具有一定的高温稳定性，但在面对火场高温强热流环境时很容易被熔融破坏。抗热辐射阻燃防护服面料(专利号CN201010299299.7)从外到内依次由高温隔离纤维织物层、抗热辐射防护层、耐热阻燃纤维织物层和隔热层复合而成，但其主要是针对辐射热和阻燃，而难以在火场高温环境中长时间安全使用。抗光热辐射纳米复合织物涂层材料(专利号CN200910181069.8)，通过特殊工艺可在织物表面形成陶瓷光热反射层，纳米钛化合物反射层及稳定层，起到对近红外线与可见光进行反射。测试结果表明复合纳米织物涂层能够反光热辐射可达81％以上。

消防服用阻燃相变隔热层织物(专利号CN201010233816.0)，是将由50～90％的芳纶1313纤维、5～20％的碳纤维及0～30％的阻燃粘胶纤维组合而成的非织造纤维毡浸入制得的阻燃相变燃微胶囊工作液中，经二浸二轧工艺加工制备而成。所得织物虽具有较好的阻燃和调温性能，但由于相变微胶囊的限制难于在高温火场环境下使用。

隔热复合膜(专利号CN200510024710.9)是本专利申请人以前的发明专利，采用由高强低导热系数的高聚物基膜、高反射性能的金属层、高隔热性的氧化金属层和低导热性可热粘合的高聚物外覆膜复合而成的结构实现高低温环境下(-150～120℃)的高效、轻质、柔性多功能热防护。