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消防服是消防员灭火救灾最重要的装备,其性能优劣直接决定消防员的工作效率和生命安全,因此有必要在重视消防服热防护性能的同时加强对舒适性能的研究。本文以热防护和舒适性为出发点,从外层、防水透气层、隔热舒适层到四层织物组合,实现了从单层到多层的深入研究,并采用基于MATLAB计算程序的密切值法对外层和织物组合的热防护和舒适性进行综合评价。同时为从热防护和舒适性两方面综合提高织物组合系统的性能,在四层组合的基础上引入反热辐射层,探究了反热辐射层的位置及孔洞率对组合系统综合性能的影响。本文选用8种外层织物、2种防水透气层和1种隔热舒适层织物,外层主要以芳纶1313和1414混纺织物为主,防水透气层为芳纶1313/1414混纺的无纺布贴PTFE膜,隔热舒适层由芳纶无纺毡和起舒适作用的芳纶/阻燃黏胶混纺底布缝合而成,对它们的热防护和舒适性能进行测试与研究。主要结论如下:(1)单层织物方面,各层织物基本性能的测试结果均符合GA 10-2014《消防员灭火防护服》标准要求,该四层织物可用于消防服结构组成。对A1芳纶IIIA织物、A2和A3芳纶1414织物、A4和A6芳纶1313织物、A5芳纶双层织物、A7和A8芳纶1313/1414混纺织物这8种外层织物的热学性能和舒适性能进行综合评价,得到外层织物的综合性能由优到劣依次为:A5>A7>A8>A2>A3>A1>A6>A4。(2)外层织物面密度与断裂强力、热阻和湿阻的相关系数分别为0.487、0.252和0.516,存在正相关关系;面密度与阻燃性能的损毁长度、织物透气性的相关系数分别为-0.564和-0.509,存在负相关关系。(3)8种四层织物组合的热防护性能(TPP值)由优到劣依次为S2>S5>S3>S7>S4>S8>S1>S6。提取外层织物热收缩的三维特征值,织物组合热防护性与外层热收缩率、收缩高度的相关系数分别为-0.610和0.401,即在织物组合中的外层织物热收缩程度越严重,整体组合的TPP值就越低。其总热损失由大到小依次为S1>S5>S7>S3>S4>S8>S6>S2。其中织物组合的实测热阻(y)可以由各单层织物热阻的算术加和(x)线性表示,回归方程为y=-0.00322+0.97792x。通过多元回归分析,织物组合的克罗值和透湿率可以独立表示织物组合的总热损失,其多元线性回归方程为总热损失Q_t=162.9-147.263K+0.342W。(4)8种织物组合以TPP值、热收缩率和总热损失为评价指标,组合的综合性能由优到劣依次为S2>S5>S3>S7>S4>S1>S8>S6,采用模糊聚类分析得到,当k=0.9044时,织物组合分为两大类:{S1,S2,S3,S5,S7,S8}和{S4,S6},聚类结果与实际情况相符。(5)反热辐射层的最佳位置在外层与防水透气层之间,此时组合系统的热防护效果最好;当孔洞率为26个/cm~2时,织物组合的热湿舒适性最好。将织物组合的TPP值和总热损失作为评价指标时发现反热辐射层孔洞率为26个/cm~2时,织物组合的综合性能最好,优于原始织物组合。