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消防服是保护消防员的主要装备,其性能的好坏关乎消防员的工作效率和生命安全。消防员在执行任务时,火场环境非常复杂,消防服在正常使用中,不可避免地会因热辐射、火焰、热液体、摩擦等因素而发生性能的改变。目前,在消防服的研究领域里还没有一个完善的用于评估消防服用织物在受损伤后的性能变化规律体系,因此本文旨在通过使用改造后的TPP热防护性能测试仪和自主发明的热防护织物模拟损伤摩擦器对当前四种主流消防服用织物进行实验室损伤模拟,研究热辐射和摩擦对其性能的影响,并在研究过程中探讨织物纤维表面结构变化及高聚物热老化机理,为消防服的性能评估和实际使用提供理论指导。本文选取四种消防服外层面料,芳纶IIIA织物、芳纶982织物、芳纶与阻燃粘胶混纺织物和Kevlar-PBI织物进行实验。实验主要分两项,第一项利用改造后的TPP热防护性能测试仪,以20kw/m2的热辐射强度对织物分别进行30s和90s的热辐射,同时利用NI仪器记录热辐射时传感器接收到的热流量变化。第二项利用热防护织物模拟损伤摩擦器对受过热辐射损伤前后的织物进行穿着过程中的摩擦损伤模拟,并测量穿着模拟前后织物的性能变化。通过对受损前后织物纤维表面结构的变化,织物结晶度的变化和织物组成材料化学结构变化的研究,分析织物性能变化机理。实验结果显示,织物的热防护性能会在受到热辐射后有所上升。织物在受到热辐射损伤后会发生收缩,织物的收缩会造成织物的厚度增加,织物的厚度增大后其热防护性能会上升,实际消防服的热防护性能变化并不一定符合此规律。织物制成消防服后,织物收缩会使消防服收缩,人体与防护服之间的空气层整体性减小,从整套消防服的角度来看,其热防护性能会明显的降低。织物受到热辐射后可能不会立即表现出明显性能变化,而一旦在穿着过程中被摩擦,其热防护性能就会出现明显下降。摩擦会使织物变薄,降低消防服外层面料的热防护性能。织物的厚度和克重在受到摩擦损伤后都会下降,而且摩擦对受过辐射损伤的织物的影响更明显。织物的透气性能和透湿性能在经过穿着模拟后都会上升,摩擦对受过热辐射损伤的织物影响更明显。织物受过热辐射损伤后,纤维表面会因受热而产生碳化层,此时摩擦会破坏这些碳化层。随着纤维碳化程度的加深,摩擦可以更轻易的破坏织物纤维外层,对纤维的影响也越大。织物的拉伸强力和撕破强力均会随着辐射时间的增加而有明显的下降。织物经穿着模拟后,其拉伸强力和撕破强力都会下降,而且摩擦对受过辐射损伤的织物的影响更为明显。在热辐射强度为20kw/m2的条件下,90s内,Kevlar-PBI织物和芳纶982织物纤维的结晶度受热辐射影响不大。受热辐射后,芳纶IIIA织物和芳纶与阻燃粘胶混纺织物的结晶度会随着辐射时间的增加而下降,从而导致其强力下降。受到热辐射损伤后,织物纤维会发生热降解。聚合物发生热降解后,其机械性能会发生明显变化。织物受摩擦损伤前后的红外光谱曲线和结晶度图谱基本没有变化,即聚合物受到摩擦损伤后基本不会发生降解,织物的结晶度在受到摩擦损伤后基本不会变化。