无机纤维喷涂范文
时间：2023-03-29 19:48:23
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篇1
一、前言
目前市场上的防火保温隔热材料有岩棉、挤塑板、聚氨酯发泡、玻化微珠保温砂浆等，与这些保温材料相比，无机纤维材料因其质轻、无毒无味、隔热、耐火、隔音性能都相当不错而更占优势，这也是近年来无机纤维喷涂得以广泛应用的重要原因。近几年建筑保温引起的火灾频发，由以央视新址北配楼大火为大家所熟知，这些频发的火灾导致国内建筑界日益重视保温材料的防火等级。无机纤维喷涂保温材料防火A级的优势非常引人注意。在这样的形势下，无机纤维喷涂在保温领域发展非常迅速且很快形成较大市场。另外无机纤维喷涂还有着良好的环保性能，且施工方便，其外部装饰特别美观，其他材料基本无法与其相媲美。
无机纤维喷涂产品为人们的生活带来更加环保节能、更加优质和舒适的美好环境。
二、工法特点
1 无机纤维材料材质特点：（1）质轻、无毒无味；吸音，可提高音效；（2）防火保温性能：无机纤维材料，A级防火，可实现5h以上高耐火极限保护具有防火性能；（3）高效隔热保温节能作用：无机纤维喷涂的导热系数只有0.035W/m℃，而其他材料的导热系数相对较高；（4）抑菌环保；耐候性好；干燥使用快捷。
2无机纤维还有装饰效果，表面可进行不同颜色的处理，可与其它材料复合使用，增加美观和装饰效果。
3无机纤维主要采用喷涂式施工，适用于任何复杂及异型结构表面，可直接喷涂于钢材、混凝土、玻璃等材料表面。
三、适用范围
1适用于建筑物、隧道的防火保护，尤其是耐火极限要求较高钢结构的防火保护。
2适用于建筑物的吸音保温和机械设备的保温节能。
3适用于体育馆、演播厅、博物馆、工业厂房、地下车库等。
四、工艺原理
通过专用设备，对普通无机纤维进行特殊工艺处理后，采用高压风机通过管路输送到专用设备的喷头，与专用粘合剂无机纤维喷涂专用胶混合后喷涂至基体表面，以形成一层均匀无接缝，干燥后有一定硬度及粘结强度并具有装饰效果的多功能绝热涂层。可满足吸音、保温、防火保护的要求。
五、施工工艺流程和操作要点
1喷涂前的准备
5.1.1喷涂基体表面处理
1.对基体表面进行处理，确保基体适合喷涂作业。
2.纤维喷涂施工应在喷涂基体表面安装的其他各类吊挂件、开孔和拉铆安装后进行。
5.1.2喷涂施工准备
1.与图纸核对校验，确定喷涂和非喷涂部位。
2.安置喷涂机械、调验喷涂主机，保持运转稳定均匀。
3.调验喷涂胶泵，保持压力稳定均匀，联合调试主机和液泵系统，并进行局部试喷。
4.施工区拉设施工警戒线，严禁非施工人员进入穿行。
5.2总体工艺流程
基底预喷 喷涂施工 整形 清理
5.2.1基底预喷：喷涂棉和粘接剂混合喷涂之前，应使用已配好的喷涂粘接剂预喷基面。
5.2.1喷涂施工：按要求一次喷涂到预定厚度；如厚度不能满足，则须进行补喷。
5.2.3整形：用特制的压板或辊筒对已喷涂好的纤维棉层进行整形；应压至设计厚度(可使用特制钉板或针尺测量厚度)，并使表面平整。
5.2.4清理：现场回弹料清理；防护遮挡材料拆除；作业面成品擦拭清理。
5.3喷涂施工工艺
5.3.1调整工作风压和给料装置，使纤维棉输出率适宜，出棉量宜控制为0.8～1.25kg/min。
5.3.2保证纤维棉给料均匀，搅拌速度应均匀稳定。
5.3.3调节好水和胶量，按规范比例进行配比，比例为胶：水=1:10。
5.3.4喷涂角度应保持在60o～90 o之间，以便获得较大的压实力和最小的回弹，喷嘴应在循环形范围内做迂回直线连续移动，以保证喷涂均匀连续。
5.3.5正确掌握喷涂顺序:角隅处及檩条背面不应出现空洞或疏松,该部分应先喷涂或人工填塞。
5.3.6及时清除被喷面上的空洞或疏松，以便修补喷涂。；
5.3.7每次结束喷涂工作，须认真清洗喷嘴。
5.3.8喷涂后的部位平整，即在纤维固化前用压板进行压平整形处理。
5.3.9喷涂后的绝热纤维喷涂层应保持良好的通风、干燥维护，固化72小时后可进行修整。
5.3.10对喷涂后的施工现场应及时清理，将回弹料装袋清除现场。
5.4成品保护措施
5.4.1成品保护制度
1.设专职人员，随时进行现场巡视检查，保护成品和设施。
2.在制定计划时应统筹各专业要求、科学合理编制，防止不合理交叉施工，避免返工、交叉污染等现象发生。
5.4.2成品保护措施
因喷涂施工中有少量纤维棉回弹，为防止对其它成品、装饰面层、房间中的机械设备、管道等有污染，必须采取保护措施。
1.对于地面上的设备，装饰地面，其它成品等可用彩条布遮挡保护。
2.对于墙面装饰品，小型挂件等可用彩条布自上而下垂挂于墙面遮挡保护。
六、材料与设备
6.1主要设备计划：
依据实际施工量和工程进度随时进行调配。
6.2材料供应计划
依据工程施工量计划无机纤维保温喷涂材料量。
七、质量控制
7.1质量要求
7.1.1喷涂表面感观整体均匀，各区域表面覆盖方式大概一致。
7.1.2喷涂表面外观纹理基本均匀，异形部位喷涂层形状应与基底形状基本相同。
7.1.3当喷涂层完全干燥固化后，保温喷涂层不应产生明显脱落、分层、变形、开裂和飘洒现象。
7.1.4依据各部位喷涂厚度规定，采用针刺进行厚度检验，随机抽检部位每平方米均匀分布检测3～5处；重点部位检测5～8处；求平均厚度不允许有负偏差。
7.1.5喷涂施工、整形、补喷、修整并检验合格后，进行回弹料和修补部位以及地面清洁处理。
7.1.6施工质量和自检的书面记录，由施工负责人和质检员签字。
7.2质量保障措施
7.2.1认真熟悉图纸，认真做好图纸会审记录，做好技术资料编制工作。
7.2.2进场后应先试喷工程样板，及时请总包、监理及业主等相关单位主管人员进行样板工程认可及验收。
7.2.3控制好喷涂层的密度，应使其偏差控制在既定密度的10%以内；可通过对材料用量的实时监控加以控制及调整。
7.2.4控制好喷涂层的厚度。
7.2.5严格要求喷涂层的表观状态，并达到施工规范及施工验收标准。
7.2.6加强对原材料使用、配比和管理工作，回弹材料不准用于二次喷涂使用。
八、安全措施
8.1劳动力组织：
项目经理1名：负责工程全面管理；
安全员1名：负责现场施工安全管理；
电工1名：负责施工现场用电管理、维修；
技术工人数名：负责材料配制、喷涂、表面整形；
普工数名：负责成品保护、现场清理、材料配送、环境保护等。
说 明：以上工程管理人员可进行兼职担任，施工人员可根据施工实际进度进行增减调配。
8.2.安全措施
8.2.1认真贯彻“安全第一,预防为主”的方针,明确安全生产责任制。
8.2.2施工前编制有针对性的安全技术交底,并向施工作业人员进行交底。
8.2.3进入施工现场必须戴安全帽,高空作业应系好安全带,上班前不准喝酒、吸烟,不准在施工现场嬉戏打闹。
8.2.4施工中所搭设的架子要有支搭方案,并经验收合格后方可使用。
8.2.5按规范要求编制临时用电施工组织设计并严格贯彻实施。
8.2.6遵守总包的有关规章制度。
九、环保措施
9.1工程垃圾定点堆放并按规定清运。
9.2注意施工噪音的影响，必要时调整施工时间及程序，坚决做到不扰民。
十、效益分析
10.1 得到了业主等多方的认可，收到了良好的信誉。
10.2体积小质量较轻，搬运方便，出棉速度快、施工效率高，且经久耐用，具有很好的社会效益。
篇2
关键词：无机纤维；保温喷涂；地下车库；建筑材料；防火保温 文献标识码：A
中图分类号：TU74 文章编号：1009-2374（2015）29-0052-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.29.026
无机纤维喷涂作为一种可以进行喷涂的建筑材料，能够有效满足建筑防火保温的要求，在节能保温过程中实现最大的经济效益。
1 项目介绍
XX项目北区由E、F、G、H座四栋塔楼构成，结合项目前期的开发经验，确保合理的保温节能设计将有利于项目当前的工作推进，阻断“热桥”将有助于节能效果的实施。E、F、G、H座车库顶板保温层的使用是在南区B、D座基础上进行的优化，B、D座使用玻化微珠保温砂浆，其施工工序不但复杂，而且对施工质量要求较高，喷涂效果较为一般。经过对不同保温系统进行比较分析，北区E、F、G、H座采用了无机纤维保温喷涂施工，此工序简单，使用专业自动化设备一次成型，喷涂效果好，节省人工，降低成本。
2 无机纤维喷涂性能
无机纤维喷涂是一种较为环保的新型保温吸声材料，在建筑行业得到了广泛的应用。使用无机纤维喷涂技术可以针对构筑物复杂的结构形式、多类型的异性构造、冷热桥的出现等问题进行有效的处理，从而实现设计之初的目的。
2.1 保温绝热性
无机纤维喷涂的导热系数最低可以达到λ=0.035w/m・K，是一种具有高效绝热性能的高级保温材料。这可以保证很好的绝热性，特别是喷涂在异型结构和结构复杂的建筑上，将会使绝热层形成一个密闭无接缝的整体，从而使冷热桥被有效阻断，提高了保温效果，同时也降低了能源设备投资及消耗。
2.2 整体性
喷涂后的保温绝热层与一个皮肤式的整体相类似，确保建筑实体与外界之间的隔绝，有效地阻断热桥所带来的负效应，解决以往绝热型材容易脱落、容易变形、接缝较多、与基体粘贴不牢等不利问题，实现了建筑围护结构的保温效果。
2.3 降噪吸声性
对于建筑本身的降噪性来说，在建筑表面使用特殊工艺的无机纤维喷涂后，材料内部的纤维结构会交织在一起，形成三维的高强度立体网络，这样的结构形式具有相当强的韧性，可以极大地延长声波的传播渠道及传播时间，进而增加因声波使纤维振动而引发的声能向机械能转换时间。
2.4 抗阻尼性
如果将无机纤维喷涂在钢板之上，就会形成较为稳定的吸声层，这将对声音起到一定的声阻尼效果。
钢板自身的震动频率模式随之变化，中低频率的隔声能力得到了加强，确保了整栋建筑对声音的传播的
抵抗。
2.5 不燃性
作为具有发展前途的一种新型材料，不燃烧、不生烟、降低环境污染是必要的自身特点。经过检测，结合《建筑材料燃烧性能分级方法》（GB 8624-1997）的检测，无机纤维喷涂属于A级不燃材料的范畴。如果在钢结构、防火漆表层喷涂无机纤维，建筑结构的耐火极限可以得到有效延长。在高温状态时该物质将融化为液态，不会分解，不会释放有毒气体，满足《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》（GB 50067-97）防火等级的要求，这将与其他材料的性能有着明显的提高，填补了其他材料的特性不足。
2.6 装饰性
无机纤维制造的产品的另外一个特性是其可以完露于空气中，并具有良好的声学效果，表层部分可以不再粘、喷、附其他类型的材料，但是可以通过各种颜料对表层进行着色，配合其他建筑装饰材料的使用比较简单，可以增强建筑审美效果及装饰特性，给人们一种直观的美。
2.7 安全环保性
依据国家GB 18583-2001和GB 1741-1989包装标准及其他相关标准检测：该喷涂属于无机产品，无菌、无毒、无味、不霉变；无放射性、无粉尘漂浮物；即便在高温状态下也不会释放有毒气体及有毒物质，健康环保，pH值为7，属于中性，对基材无腐蚀。尤其需要注意的是，在喷涂施工中的废料可以100%回收，并循环
利用。
2.8 复杂结构的适应性
正常的装饰面喷涂需要与建筑基体紧密粘接，无机纤维保温喷涂系统与建筑基体的粘接程度能够达到7.4kPa，纤维结构比较轻，易飘洒，易脱落。由于无机纤维保温喷涂粘接牢固，上述易脱落的情况将得到有效的避免。此外，喷涂介质较多，可实现全自动机械化施工作业，针对特殊复杂的异性结构、管线、密集区域、装饰构件等部位也可轻易实现施工作业，有效避免因施工作业人员在难以到达的空间中无法施工的尴尬环境，进而保证工期，简便易行。
2.9 抗拉强度
根据《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》（JG/149-2003）检测方法进行检测，检查结果垂直于保温层表面的抗拉强度为3.28kPa，满足建筑施工的需要。
3 综合单价分析
经测算，无机纤维喷涂保温在XX项目北区E、F、G、H座车库的应用，节约成本约32万元，实现了效益与效果的双丰收。
4 推广应用前景
立足国家有关节能政策与规范，进一步降低能源消耗，减少人们对建筑物的热量损失、二氧化碳排放量增多的误解，当前的建筑节能指标已经比以前提高了很多，达到了65%。无机纤维保温喷涂已日益成为一项最基本的保温隔热技术，无论是在采暖区还是在非采暖区，此项技术的应用都是符合热工设计规定的，都将成为建筑节能保温的有力保障。
XX项目北区E、F、G、H座车库顶板保温采用无机纤维保温喷涂是在南区B、D座玻化微珠保温棉的基础上进行的优化，在满足保温要求的同时，增加节能环保性及安全使用性，成本方面也有较大幅度的节省。
篇3
关键词：无机颗粒、纤维、喷涂吸声材料、基面处理
Abstract: A new type of inorganic particles spraying sound-absorbing material, the material is expanded perlite, inorganic cementitious material, organic reinforcing agent and the waterproof material made of a mixed configuration, avoiding the use of fiber materials as sound absorption material with a number of shortcomings; the same time through Add a primary surface in the construction of fixed parts and steel mesh, an increase of inorganic particles with the wall coating materials, the combination of strength and their overall performance materials, coating of inorganic particles to provide good sound absorption material way the application.
Key words: Inorganic particles, fibers, spraying sound-absorbing material, the base surface treatment
1. 引言
90年代后国内一些企业开始从国外引进纤维喷涂设备及技术从事纤维喷涂炉衬开发应用于工业炉耐火绝热,并取得了明显的效益。这类进口喷涂设备使用的是未经粒化的散状棉[1]。当时喷涂吸声材料主要应用于化工、石化、炼油、冶金等行业的工业炉窑的炉衬[2]。进入新世纪，特别是国家大剧院、北京奥运会场馆等大型工程建设给纤维喷涂技术带来了巨大的发展。纤维喷涂技术逐渐向吸声方向转换，由于其良好的吸声性能、卓越的绝热性能、复杂结构的高适应性、完美的密闭包裹性、施工基面的多样性[2]，在吸声市场迅速占有一席之地。但目前市场上的纤维吸声材料，由于其主材纤维的自身缺点，如防水性差、强度低等致命缺陷，限制了在市场进一步发展，只能满足室内进行施工。
本文主要介绍一种无机膨胀珍珠岩为主要骨料的喷涂材料，这种喷涂吸声材料不仅可以应用于室内，在室外桥面、铁路站台侧等均可以应用。主要由于该材料在防污染、粘接力和防水性能较纤维吸声材料具有较大程度的优化，属于颗粒状喷涂吸声材料，该材料应用于武广城际高铁站台两侧的施工，为类似颗粒状喷涂吸声材料的施工提供参考。
2. 主要原材料及原理
新型喷涂材料主要原材料：无机珍珠岩颗粒、蛭石、无机胶凝剂、有机增强剂、防水剂、生产用水等；
新型喷涂吸声材料主要是利用无机颗粒经过化学处理后，能够满足防水、增加强度的需要，在外加剂的作用下，快速凝结。基本过程为首先将无机颗粒+外加剂+防水剂在无水条件下充分搅拌，得到无机颗粒拌合物。同时用无机凝结剂+有机凝结剂+生产用水制作胶凝剂，将两组拌合物分别置于预先准备的两个桶中，通过喷涂设备的鼓风机将两组分别喷出，两组物质同时在基面上，通过胶凝剂的快速凝结性能，使得无机颗粒迅速在基面上凝结，并形成强度。
3. 施工技术
3.1 施工设备
气流输送设备和专用胶粘液体泵两部分组成，是对材料进行输送、混合、喷涂施工的专门设备。
3.2 喷涂材料配制
喷涂材料配制成两组，一组为无机颗粒+外加剂+防水剂；另一组为无机胶凝剂+有机增强剂+生产用水，两组分别搅拌均匀。
3.3 施工工艺流程
施工前准备喷涂基面处理喷涂施工喷胶表面修整 喷涂场地清理质量验收喷涂层养护
3.4施工方法
3.4.1基面处理应方法
（1） 喷涂作业前，应清除喷涂表面的脂、油脂及其他不纯物。
（2） 用棉制材料清除施工作业基面的明水，扫去表面浮尘及黏结力较差的灰尘及杂质。
（3） 选用合格的防水材料对施工基层漏、渗水部位进行堵漏处理。
（4） 用水泥等填充物对施工基层表面较大裂痕及坑洼处和凹陷处进行填补，削平金属尖 锐突起物。
（5） 在基面上植入15mm 高度的钢筋，钢筋布置间距为500mm，并固定钢筋网，钢筋网孔直径不小于30mm；
（6） 检查基面无上述情况后，方可进入下道工序。
站台侧面固定件安装示意图 站台侧面加固网片安装示意图
站台侧面固定件安装实景图站台侧面喷涂材料实景图
3.4.2气流无机骨料输送机的设定
（1） 将所有开关均放置在关的位置，将气流纤维输送机接上电源。将纤维输送软管的一端接到气流纤维输送机出口上，并确保输送机出口及输送软管内无堵塞。
（2） 将气流纤维输送机调节控制装置设定到13，设定出风量。
（3） 将遥控线接到控制板上。确认遥控装置上的气流纤维输送机开关处于“关”的位置。
（4） 旋转机器端部位于气流纤维输送机过滤器上方的手摇曲柄，调节滑板门上的指针指示器到#2位置，设定出料量。
3.4.3胶凝液体泵的设定
（1） 将电源连接到泵上。
（2） 将液体管道接到泵体上的一个出口软管上。确认第2个软管出口阀处于关闭状态。
（3） 释放调节手柄，起动泵机，使其在无压下运行约一分钟。
（4） 卡住安全泄压阀的调节手柄，将压力表调到400-650kg/m2的位置上。
3.4.4施工位置
喷嘴最好离喷涂表面保持约50cm的距离，喷涂表面和喷嘴的角度以45度为最佳[3]。
3.4.5喷涂作业
（1） 厚度标记
在开始进行喷涂作业前，依据材料消耗表，固定一测量棒，标记厚度，为操作者显示要求的喷涂厚度。
（2） 基面底漆
开始喷涂之前，先把基面用粘结剂和硬化剂稍微喷一喷，这样可以使超细岩棉和粘合剂迅速粘到表面上，还可避免粘合剂向下流淌。同时，喷涂表面附有尘土时或者表面过于干燥时，可增加表面附着力。
（3） 喷涂施工
打开喷嘴座上的两个喷嘴，并通过开关1启动喷涂机，当粘合剂用泵和鼓风机运作后，顺时针打开开关2，启动无机颗粒拌合物进给，通过管道吹到喷嘴处，在喷嘴处无机颗粒拌合物和粘结剂、硬化剂混合。喷涂初期一定要调节气流，开始喷涂时无机颗粒拌合物的进给十分大，如果堵塞，一定要增加空气压力，为了降低喷嘴的空气进入，鼓风机入口的开放程度一定要降低，当一切正确调节完毕，喷涂完成后，表面会直接干燥。
3.4.6 细部处理
对喷涂完的表面进行边角处理，去掉应喷涂区域外的多余喷涂材料，进行边角修整时，从顶端向下进行。对于未能喷覆的管根等隐蔽部位或由于人为或其它原因造成的成品脱落，面积小时可选用手工修补，大面积时应重新机械喷涂修补。
4、总结
篇4
关键词：隧道 ; 隧道火灾 ;防火措施
中图分类号：U458
Research Progress of Tunnel Fire Prevention Measures
CHANG Chuan-peng1,2，XIE Jin-de2，HOU Zi-yi1
（1.School of Civil Engineering，HeBei University of Technology,Tianjin300401，China；
2.Research Insititute of Highway Ministry of Transport，Beijing 100088，China)
Abstract: With the rapid development of tunnel linings construction in China，the fire safety of tunnel linings is attracting growing attention．This paper from the causes of tunnel fire ，characteristics， points out the necessity of tunnel fire, according to the fire characteristic，puts forward effective fire prevention measures, and many kinds of fire protection measures are discussed in this paper. To ensure the safety of tunnel lings to provide some reference, further research needs on fire safety of tunnel structures are proposed．
Key words: Tunnel linings; Tunnel fire; fire prevention measures
0 前言
随着国民经济和公路交通的迅猛发展，东部地区为了节约土地资源缓解交通压力，西部地区为了便利交通跨越山领，隧道建设越来越多，其渐渐成为了交通的咽喉要道。在公路方面，据国家统计局《2011年公路水路交通运输行业发展统计公报》，全国公路隧道为8522处，625.34万米，比上年末增加1138处，113.09万米。其中，特长隧道326处，143.32万米；长隧道1504处，251.84万米。隧道作为管状结构，内空间结构狭窄，能见度较低，再加上入洞时的黑洞、黑框效应，易引起车辆碰撞，车辆抛锚等交通事故，导致汽车可燃材料燃烧而引发火灾。隧道火灾发生概率尽管很小，但无论公路、铁路隧道一旦发生火灾，如救援人员不能及时发现并扑救，将造成严重的经济损失和人员伤亡。而我国是世界上公路隧道最多的国家[1]。因此对隧道进行防火处理显得尤为重要。
最近几年国内外的隧道事故
1隧道火灾特点
随机性大
隧道火灾的发生不受人所控制，从它引发的原因出发，可能在隧道任何地点、任何交通运行期间发生火灾事故 [2]。正是由于这种原因，导致人们无法估计或者预测火灾可能发生的规模大小，不能及时采取补救措施造成更大的经济损失。
（2）烟雾大，温度高
发生在隧道等地下工程中的火灾，处于这种近似于密闭状态的狭小空间内，热量急剧发展形成热冲击，造成照明系统破坏，同时不完全燃烧的烟雾颗粒布满空间，能见度降低，扑救火灾几乎不可能。瑞士阿尔卑斯山区隧道火灾案例中，高温热冲击以及大的烟雾使得救援人员进入火灾场地的尝试多次失败[3]。
（3）火灾类型多样化
隧道火灾发生并不是单一固定的，相反火灾形势多样，主要涉及气体可燃物的火灾、固体可燃物火灾、液体可燃易燃物火灾等多种类型［4］。并且随着火势的蔓延，多种火灾形式就有可能同时发生。剧烈的火灾有可能会使隧道混凝土结构承受不住高温而爆裂、脱落，导致隧道坍塌，带来更加严重的后果。
隧道火灾造成的浓烟、车辆拥堵以及灾难事故
2隧道防火必要性
在早期地隧道建中，建筑隧道所用的混凝土材料本身不燃能够有效防火，再者人们对隧道以及相关安全的认识不足，一般认为能够满足耐火要求，另外考虑到隧道建设工期的缩短、经济的节约等就省略了安装防火板材或者喷涂防火涂层的工序。而正是由于这些原因隧道火灾造成了更大的经济损失、人员伤亡。特别是处于软弱地层或者海底高压等情况下的隧道结构，隧道的支撑结构、密封及防水结构在火灾下可能受到破坏而失效，使得隧道发生涌水、甚至坍塌。作为隧道建筑材料的混凝土，虽然本身不燃并具有良好的耐热性，但是超出他所承受的极限，材料受到破坏，混凝凝土强度就会下降，导致结构破坏。
对于混凝土强度随温度变化国外研究比较明确，美国国家标准和测试协会(NIST)指出：普强混凝土(CSC)温度达到300℃时，强度损失为10 ％ ～20 ％ ；达到600℃时，强度损失为60％～75 ％。 高强混凝土(HSC)在450℃时，抗压强度损失达到40 %，当温度达到600℃时，抗压强度损失约为75 %。而隧道发生火灾时温度一般在1000℃以上，隧道砌体结构难以承受如此高温，严重部分就容易垮塌[5-6]。
为了保证隧道安全运营，就需要采取必要的防火措施保护好隧道结构，避免或者减少隧道火灾造成的巨大损失。
3隧道防火措施
鉴于隧道火灾带来的灾难损失，人们在材料应用方面及隧道结构设计方面进行了一系列有意义的研究并提出了有效地改善措施。
3.1材料方面
为了避免火灾对隧道结构的破坏，隧道防火材料方面人们采取了如下的一些防火措施。
3.1.1隧道防火板材
在隧道壁面上为了降低火灾对隧道结构地破坏，根据隧道截面特点而铺设粘贴地耐火板材。防火板材的防火原理在于火灾高温环境下，板材表面会损失一部分结晶水，从而降低隧道壁面的温度上升趋势。隧道防火板材优点较多，他自身具有良好的耐久性、作为防火板材隔热保温性好、热量传递较慢。提高了隧道的耐火极限。防火板材厚度不同耐火时间也不尽相同， 1.0-4.0 h的耐火极限,板材厚度通常在10-50mm [7]。
荷兰Westerschelde Tunnel
3．1.2喷射无机纤维
喷射无机纤维防火材料国外研究比较靠前，早在20世纪60年代就已经问世。喷射无机纤维另辟蹊径，是利用无机纤维中耐火性能较好的材料，如矿棉、岩棉和玻璃棉等材料，是以另外一种形式应用到防火上的新技术。这种在国内被视为的新兴隧道防火技术在国外已是相当成熟。喷射无机纤维防火原理在于通过喷射施工方式将粒状的无机纤维, 喷打在隧道衬体结构(表面)上, 粒状棉之间相互聚集，在衬砌结构表面形成保温、隔热的防火纤维材料层。同样不同地喷射厚度耐火时间也不尽相同，喷涂层1.0-4.0 h耐火极限，需要喷涂厚度在10-50 mm[8]。
3.1.3隧道防火涂料
如今应用最普遍的则是隧道防火涂料，其本身能够有效的隔热、阻燃，降低热量传递速率或者有效吸收热量，减少火灾热冲击对隧道衬砌结构的破坏。隧道防火涂料略与上述两种防火方式不同，对于非膨胀型隧道防火涂料，厚度一般是7-30mm，耐火极限可达1-3个小时[7]，膨胀型防火涂料则不是按厚度衡量耐火性。在火灾高温下，膨胀型防火涂料体积逐渐增加，需要消耗体系的内能，内能地消耗导致体系温度地降低，使得混凝土结构在一定时间内保持低温，有效阻止燃烧进行[9]。
隧道防火涂料的发展趋势,针对防火涂料的缺陷不足进行改进。针对防火涂料涂层太厚，研究开发薄型、超薄的防火涂料，但是耐火性能却不能降低；针对防火涂料耐水性较差，开发研究防水隧道防火涂料，避免隧道潮湿而造成防火涂料地脱落；针对防火涂料的燃烧可能产生毒性气体，开发研究绿色环保的隧道防火涂料。各种隧道防火涂料在研究开发中，这将会更加有利于隧道防火的成效。
3.1.4 耐火纤维混凝土的应用
（1）纤维混凝土是在混凝土中加入纤维，改善混凝土的性能。一般加入聚丙烯纤维，聚丙烯纤维是一种半透明状的塑料纤维,材料色质为白色,一般是束状单丝结构或网状结构,在建筑混凝土应用中一般分散成单丝状，以便均匀分布于混凝土中。作为一种新型的合成纤维混凝土,加入少量的纤维，混凝土的抗冲击性、耐久性、收缩性能[10],延缓了高温下混凝土在裂缝地产生和发展[11]。
（2）耐火纤维混凝土的优缺点
纤维应用具有以下优点 [8]，考虑到纤维混凝土本身耐火特性，在隧道建成之后，通常认为满足耐火的要求，这样就省下喷涂防火涂层或者安装防火板这些施工工序，间接缩短建造工期；减少了上述施工工序，相对而言隧道空间扩大了，或者掘进横断面的直径减少，使得有效减少开挖体积12]，从而减少建筑成本；本身具有良好耐久性的纤维混凝土，通常认为满足隧道设计年限的要求，从而减少了更换和维修，以及对周边环境和隧道内部管线铺设等影响；同时隧道运营过程中对衬砌结构裂缝观测以及强度检测更为方便。
其不足在于比普通混凝土略高的造价, 根据材料不同, 一般超出5%- 10% 左右[13],加入纤维的混凝土渗透性变大，聚丙烯本身并不存在毒性，但是在一定温度下，聚丙烯纤维不完全燃烧，其分解物会产生有害物质。
（3）耐火纤维混凝土的发展
目前推陈出新地应用新举措，耐火纤维混凝土还可以部分加入纤维，部分不加纤维，在表面受到火灾影响的部分加入纤维大约占到1/3左右厚度。既减少了纤维的加入，减小了渗透性，又保证了纤维混凝土在火灾中抗裂性能[14]。
耐火纤维混凝土如今研究的大都是单一的纤维，取得了很好的效果，对增强混凝土性能各自发挥着独特的作用，但是性能大都比较单一也存在着许多不足之处，那么能否将纤维相互结合，使得性能互补，使用效能和经济效益互补[15]。利用不同性能和优点的纤维掺杂与混凝土拌合得到更高性能的混凝土，实现优势互补，产生混杂效应[16]。所以多掺纤维混凝土将成为研究防火混凝土的新方向。
3.2结构方面
3.2.1隧道混凝土结构的破坏
混凝土爆裂的机理尚未完全揭示[17],目前对此解释主要有两种一是热应力机理，一是蒸气压机理。热应力机理是指发生火灾，高温下热传递使得混凝土内外引起了温度梯度,伴随温度梯度变化，而产生的热应力引发爆裂由表及里；蒸气压机理是火灾高温下，结构内水分蒸发混凝土阻止内部水蒸气的逸出，从而内部蒸气压逐渐升高,而混凝土的抗拉强度有极限，当超过这个极限就会产生爆裂，即引发高温爆裂。而复杂的火灾场景下两种爆裂机理可能相互作用.混凝土内部的蒸气压力和热应力相互结合，使得混凝土突发爆裂[18-19]，使得隧道衬砌结构受到破坏，甚至出现坍塌。
混凝土爆裂的几个控制因素[20]。（1）混凝土的湿度（含水量），一般混凝土胀裂的含水量不低于2%，这是混凝土爆裂的决定性因素。（2）混凝土的强度，一般而言混凝土的强度大就意味着混凝土密度大愈加密实，密实结构的混凝土，孔径少，水蒸气溢出的途径少，爆裂几率更大。（3）多孔性，骨料级配、引气剂、水胶比等因素都影响混凝土的孔隙分布。孔隙分布越多，蒸汽压力就越小，爆裂几率就越小。
3.2.2设置混凝土牺牲层
混凝土牺牲层的防火原理在于建筑附加的混凝土层作为防火牺牲结构，火灾破坏牺牲层结构却维持了隧道内部结构的整体性，从而阻止隧道结构在火灾中破坏倒塌[21]。该施工方法一定程度上缩短建设周期，降低了建造成本。但是混凝土牺牲层的厚度较大，一般而言耐火极限有限，耐火时间要达到2h，厚度增加至少50mm，缺点显而易见。较大厚度减少了隧道的必要空间，更严重的是，火灾高温会造成大量的混凝土爆裂、剥落，可能造成路线堵塞，对救援人员以及疏散人员造成伤害。为了减少混凝土碎片层层剥落, 采取了一些措施，如在混凝土表面铺设钢丝网等[21],目前该措施应用较少。
3.2.3喷淋灭火系统
喷淋灭火系统是建筑物内应用最广泛的一种灭火设施。但是从使用情况和现有防火实验看，目前喷淋灭火系统在公路交通隧道内应用效性仍存在很大争议，交通隧道内设置喷淋灭火系统应充分考虑以下情况。
(1)考虑隧道内火灾发生的位置，火灾往往在机动车下或者发动机处，喷头开始使用达不到灭火效果。
(2)从发现火灾到启动喷淋系统有一段间隔时间，隧道内已经成型的火灾使喷洒的水雾汽化而产生大量高温蒸汽，这些对疏散人员造成极大伤害。
(3)喷淋灭火系统启动后具有降温作用，往往使沿隧道顶的热烟气层降低并破坏烟气分层[23]。
(4)喷淋灭火喷出的水会使路面变得湿滑，人员疏散困难、危险，液体燃烧物可能危险更大。
3.2.4 工程防火设计
为防止火灾造成的直接损失设置隧道火灾防火隔墙，保护隧道结构，防火分区之间设隐藏式防火隔墙，发生火情时系统自动启动或控制中心控制，配合隔烟水幕系统，以防止烟雾热气蔓延。设置足够数量的消防应急避难室以备工作人员撤离。
3.3 防火措施总结比较
对上述的防火保护措施进行比较[24-25]。综合起来看, 使用喷涂防火涂料措施的防火性能可靠, 成本较低，性价比铰好, 也值得推广。而使用耐火纤维混凝土优点也是显而易见，经济、环保等等的许多其它措施所没有的优点。今后研究的方向应该是开发环保, 经济，耐火性能更好的产品。能够将防火涂料与耐火纤维相结合使用，优势互补。
对于如今的隧道防火, 应以喷涂防火涂料或者采用耐火纤维混凝土的防火措施为主, 各国隧道防火安全研究人员对隧道火灾都做了大量的模拟实验, 而对于纤维混凝土结构与未加纤维的结构相对比，试验结果表明采用耐火纤维混凝土效果更好[24][26]，能够有效减缓混凝土裂缝产生和发展的速度。
4 结语
隧道火灾受多种因素影响，加强隧道火灾试验，确定隧道结构在特定的火灾场景下的耐火性能及测试标准。为了最大限度地减少因火灾造成的损失，按不同隧道的不同特点做出了相应的改进或预防措施，适应隧道结构的快速发展，最大可能地消除隐患。现在隧道工程中遇到各种问题也在逐渐攻克，而超长隧道、大隧道也是不断出现，这就需要科研人员继续研究，而研究开发环保、经济的防火措施是今后隧道防火的发展趋势。
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篇5
【关键词】建筑节能；保温材料；种类；特点；
前言：
近年来，随着人们节能环保的意识不断提高，国际上对节能措施的研究也不断加深，我国更在“十一五”期间提出民用建筑和公共建筑严格执行65%节能的标准，并推进实行绿色建筑的长期计划，笔者相信，在接下来的“十三五”期间建筑节能会受到更多的重视。那么，在建筑外墙保温施工中，选用合理的保温材料就尤为重要了，本文将对北方建筑市场常用的保温材料进行分类，并浅述其特点及使用部位，方便读者解决在施工方面的选材问题。
一、建筑外墙保温材料的分类
目前，外墙保温材料可以分为有机保温材料和无机保温材料两种。
二、有机保温材料的种类
有机保温材料常见的有硬泡聚氨酯、挤塑板（XPS）、聚苯板（EPS）、酚醛板。
硬泡聚氨酯是一种混合材料反应形成的硬质泡沫塑料，通常表面密度在35-40K/m3，导热系数可达到0.024w/（m.k），可以说是目前保温材料中导热系数最低的一种。它具有防潮、防水性能，属于憎水材料。它属于热固型材料，无熔融滴落，防火等级属于B级。以上特性决定了硬泡聚氨酯的使用形式，它常见于喷涂法、浇注法施工，或加工成板材粘贴在外墙表面。在施工时，喷涂和浇注往往不便于施工，对施工人员操作水平要求较高，难于保证施工质量。板材粘贴中，存在物理配方较复杂，稳定性差，可能导致保温效果不好，加之成本较高，因此在我国北方建筑施工中占有率并不高。尽管如此，不能否认它的优点，也许在不远的将来它将成为保温行业的主流材料。
挤塑板是由聚苯乙烯树脂及其它添加剂经挤压过程制造出的拥有连续均匀表层及闭孔式蜂窝结构的板材，通常表面密度在25-35K/m3，导热系数可达到0.035w/（m.k）。具有高强度抗压性，属于憎水材料，由于发泡化学结构，使其质轻、稳定性好。在环保监测中属于环保型建材。防火方面它属于热塑性材料，熔融滴落，防火等级属于B级。在外墙保温施工中，需要做好基层处理，双面涂刷界面剂，这使施工工艺加大。在温差较大的北方，会导致其稳定性差，易发生变形.北方建筑施工中常用于地下室侧墙保温、地面保温、屋面保温和冷桥位置的保温，其应用范围很广。
聚苯板是由含有挥发性液体发泡剂的可发性聚苯乙烯珠粒，经加热预发后在模具中加热成型的白色物体，通常表面密度在18-22K/m3，导热系数可达到0.041w/（m.k）。防水性、耐候性不如XPS板材好，防火方面它属于热塑型材料，熔融滴落，防火等级属于B级。在一些物理性能方面它没有XPS好，但其施工工艺已成熟，在欧洲已有三十几年使用历史，是公认的价格便宜，易施工的外墙保温材料。在我国北方，民用建筑外墙施工中也多数使用聚苯板，它可用于外墙、屋面、冷桥位置的保温，也可用于造型施工。但它也存在一些需要注意的安全问题，它在给围护结构加上保暖外衣的同时，也加了一层易燃外套，因此，往往在施工中设置防火隔离带，阻断火势蔓延，防火隔离带的设法也已经纳入了防火规范中，这也为聚苯板的使用奠定了安全理论基础。
酚醛板是由热固性酚醛树脂发泡而成的材料，通常表面密度在60K/m3左右，导热系数可达到0.035w/（m.k）。它属于热固型材料，无熔融滴落，防火等级属于B级。酚醛泡沫素有“保温材料之王”的美称，也是新一代保温防火隔音材料，广泛应用于各个领域。在许多国家它已成为优先选择使用的保温材料，它的物理性能使它成为一种绿色环保型建材。在我国北方，也有许多使用的例子，但由于其成本较高，防水性较差，易粉化，导致其市场占有率不高。大城市的高档小区往往使用其在屋面、外墙保温施工中。
三、无机保温材料的种类
无机保温材料常见的有岩棉板、无机保温砂浆、胶粉聚苯颗粒、发泡水泥
岩棉板是以玄武岩为主要原材料，经高温熔融加工而成的无机纤维板。通常表面密度在100K/m3左右，导热系数可达到0.040w/（m.k），防火等级达到A级，具有较高的抗压和抗拉伸强度、较低的吸水和吸湿性、尺寸稳定性良好、不会产生热膨胀或收缩、耐老化等优点。在我国北方，常把它作为防火隔离带材料，大型公建外墙干挂也常用作外墙保温材料，这些都是看中它是A剂防火保温材料。在施工中它也存在一些问题，例如人员施工中会有纤维掉落在身上，产生全身发痒的现象。
无机保温砂浆是一种用于建筑物内外墙粉刷的新型保温节能砂浆材料，根据胶凝材料的不同分为水泥基无机保温砂浆和石膏基无机保温砂浆。通常表面密度在300K/m3左右，导热系数可达到0.070w/（m.k），防火等级达到A级。具有节能利废、保温隔热、防火防冻、耐老化的优异性能以及低廉的价格等特点。由于节能标准的不断提高，它的导热系数已经不能满足外墙保温效果的要求，如在外墙使用该材料，就必然要加大保温层厚度，这样会使施工工艺变复杂，所以往往使用于异型墙面上。
胶粉聚苯颗粒由胶粉料、聚苯颗粒轻料和水泥混拌组成，现场加水即可使用。通常表面密度在250K/m3左右，导热系数可达到0.060w/（m.k），防火等级达到A级。其保温性能较好，施工简单，粘结力强外面加以罩面砂浆，纤维增强抗裂能够解决面层空鼓裂等问题。因此常常使用于楼梯间保温，或出挑件部位保温。施工过程中需要施工人员控制其厚度，现场调制也要注意比例，最好由具有丰富经验的人员进行调制。
发泡水泥是通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与水泥浆均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工或模具成型，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。通常表面密度在280K/m3左右，导热系数可达到0.068w/（m.k），防火等级达到A级。发泡水泥具有良好的绝热、保温、隔音、轻承载等性能，优于其他轻质实心塑料膨化珍珠岩、陶粒、石棉制品等保温材料，具有操作简便、机械化程度高、节时、省工特点。我国北方常把它作为防火隔离带使用，或公建外墙的保温材料。需要注意的是它本身较脆，运输及施工中要注意其完整性。
近年来一种新型发泡发泡陶瓷保温板出现在市场上，它不同于发泡水泥的原材料，它是以陶土尾矿，陶瓷碎片，河道淤泥，掺假料等作为主要原料，采用先进的生产工艺和发泡技术经高温焙烧而成的高气孔率的闭孔陶瓷材料。通常导热系数可达到0.08w/（m.k），防火等级达到A级。外表上与发泡水泥很像，但质量较轻，可以建筑物同寿命，生产工艺好的可以作为外饰面使用。
篇6
关键词：造船厂；职业病危害；识别；分析；控制
1 背景
为了分析、评价“某公司建设项目”的职业病防护措施的现状，并在现场检测数据的基础上提出综合评价意见和进一步合理、可行的控制职业病危害的补充措施，根据《中华人民共和国职业病防治法》、《工作场所职业卫生监督管理规定》等规定，某单位委托我公司对其建设项目进行职业病危害现状评价。
2 主要危害因素
（1）生产工艺与所用原辅料。生产工艺说明：按船体分段各模块的设计结构要求，带涂层的钢板在加工车间的加工平台上进行定位和切割，然后进行卷板、板块拼装焊接，同时进行型材钢条的切割与拼接。完成钢材板块切割拼装后，接着进行分层制作、小组装、板块大组装和船体分段组装。在分段堆场与预舾装场完成船体各个分段建造和预舾装。预舾装后的船体分段，吊上船台，拼接合拢成为船舶前段，完成水线以下部分面漆工序。船体前段下水后拖入船坞，在船坞内与船尾段、驾驶台合拢安装后，部分机舱舾装、甲板舾装后出坞，继续靠泊在舾装码头上完成水线以上部位面漆工序和船体内部的舾装工序，最后通过试航、调整，新船即可出港。使用的原料：钢材、焊条、焊丝、铁矿砂、氧气、二氧化碳、丙烷、油漆、有机溶剂等。（2）主要职业病危害因素性质及危害。1）主要职业病危害因素：主要有锰及其无机化合物、氧化铁粉尘、电焊烟尘、砂轮磨尘、甲苯、二甲苯、乙苯、乙酸乙酯、丁酮、异丙醇、丁醇、酚、臭氧、一氧化碳、二氧化氮、X射线、工频电场、电焊弧光、噪声和手传振动等。2）主要职业病危害因素对人体的健康影响：锰：长期接触会损害人体的中枢神经系统，出现头晕、头痛、心动过速、记忆减退、嗜睡、多汗、两腿沉重等症状。重者会出现“锰性帕金森氏综合征”。
电焊烟尘：吸入这类烟尘会引起头晕、头痛、咳嗽、胸闷气短等，长期吸入造成肺组织纤维性病变，常伴随锰中毒和金属烟热等并发症。
氧化铁粉尘、砂轮磨尘：长期吸入某些生产性粉尘可引起以肺组织纤维性病变为主的全身性慢性疾病，尘肺。
二甲苯：短时间内吸入较高浓度二甲苯可出现眼及上呼吸道明显的刺激症状、恶心、呕吐、头晕、胸闷、四肢无力。重者可有躁动、抽搐或昏迷。长时间接触有神经衰弱综合征，女工有月经异常，工人常发生皮肤干燥、皮炎。
高温：作业人员因体内热平衡和水盐代谢紊乱，可导致职业性中暑，严重时可发生重症中暑。
噪声：长期接触工业噪声可引起操作工人耳鸣、耳痛、烦躁、失眠、头晕、记忆力减退，也可引起暂时性听阈位移、语频听力损失、高频听力损伤、永久性位移，更严重者出现噪声聋。
3 现场检测浓度及结果分析
（1）现场检测浓度判定：电焊烟尘、锰及其无机化合物、砂轮磨尘、二甲苯和噪声均有不同程度超标。（2）检测结果分析。毒物超标原因：1）舱室有限空间作业，全面通风装置及换气装置未能及时将焊接过程产生的危害排出；2）大组立工场（车间）对大型部件内部进行焊接时，通风效果差；3）电焊作业密度大，未设置局部的抽排风装置。噪声超标原因：1）作业密度大，金属碰撞；2）调漆作业气动装置进行排气时，未设置消音器；3）生产工艺受限。
4 采取措施
（1）工艺先进性：1）采用低尘、低毒、低氢型焊条，降低焊材的发尘量；引进自动焊接操作机，减少焊接烟尘产生量及工人接触时间；2）选择不含苯的油漆，以低毒替换高毒；采用环保型无气喷涂机，以控制喷涂过程中漆雾的飞散。（2）工程防护措施：1）船台、船坞、舾装码头均露天布置，自然通风良好；组立工场（车间）、加工工场等生产厂房四面敞开，屋顶采用气楼建筑结构，自然通风良好，毒物、粉尘不易积聚；2）车间设独立的全室通风系统，采用二次喷涂房，全喷全涂工艺。3）在船体工程配备大量的鼓风机及全新风送风空调机，舱室放置送风机，通过软质塑料管把新鲜空气送到狭窄工作位附近，同时在工位另一出口处放置轴流排风机，把狭窄空间内受污染的空气排出有限空间外。（3）个人防护用品：为工人配备防护眼镜、电焊皮手套、电焊面罩、帆布手套、防尘口罩、防毒面罩、防护耳塞、工作服、安全帽、三防劳保鞋、安全带等。（4）职业卫生管理：建立了较为完善的职业卫生管理制度。（5）职业健康检查：进行了在岗期间的职业健康检查。
5 结束语
在实际生产过程中，企业应在船体工程各大、小组立工场以及加工工场加设全面机械通风设施，针对部件的大、小组装场所的焊接、打磨等操作位设置可移动式的焊烟除尘器；根据标准要求制定并实施听力和呼吸保护计划；建立并完善应急救援设施以及职业病危害事故应急救援预案的台帐，并着手实际开展相关应急救援培训和演练；作业工人在进入舱室或管道内作业前，应进行足够通风以排除蓄积的化学毒物，符合要求才能进入，还应佩戴齐全个人防护用品，并安排专人在外看护，避免作业工人发生急性中毒；监督工人正确使用、存放及更换个人防护用品。
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篇7
关键词：汽车；内饰材料；抗菌；探析
【中图分类号】U465.9【文献标识码】A【文章编号】1672-3783(2012)04-0471-01
随着人民物质生活水平的不断提高，汽车逐渐的走进了人们的生活，人们与汽车间的接触也越来越多。人体表层携带很多的细菌，这些细菌可通过人们的皮肤接触和呼吸而附着到汽车内纺织品上，车内温热而封闭的空间正好促进了它们的大量繁殖和生长，进而进一步损害乘坐者的健康。在这个恶性循环中汽车内饰纺织材料无疑起到了媒介作用，传统的通过对车内内饰纺织材料喷涂杀菌剂的做法不仅不能彻底杀死细菌，反而会对人体造成很大的伤害，暴晒和洗涤也往往没有显著的效果。基于上述原因，国内外相关工作者对汽车内饰纺织材料的抗菌性进行了广泛的研究并取得了很多的成果。本文特以汽车内饰纺织材料抗菌中所用的到抗菌剂为研究对象，对国内外的相关研究成果进行了归纳总结，为相关工作者提供参考。
1 无机抗菌剂
无机抗菌剂一般是金属离子等无机物或者是其与无机载体的复合体。该类抗菌剂的生产技术相对简单，国内外相关的生产厂家很多，但它们的产品质量却参差不齐。无机抗菌剂可主要分为金属离子型和光催化型两大类[1]。
1.1 金属及金属盐:无机抗菌剂一般是由载体和抗菌成份两部分组成，其中载体主要起到保证活性组份稳定和缓释的作用[2]。抗菌成份一般是一些重金属离子或它们的化合物，它们可以与细菌中的细胞蛋白发生结合作用，导致细菌变性或失活[3, 4]。由于重金属都具有一定的毒副作用，基于安全问题，目前常用的为Ag。
1.2 光催化型:目前国内为报道的光催化抗菌剂都是半导体化合物，但是能够真正起到自洁、杀菌和除臭等功能的半导体光催化剂并不是很多。相关研究证实，锐钛矿结构的二氧化钛半导体光催化抗菌具有很好的效果[1]。
光催化抗菌剂不仅具有抗菌和防霉作用而且具有消毒速度快、杀菌能力强、持续时间长、没有二次污染和稳定性优良等特点，使其受到人们的普遍青睐。但是它发挥作用的前提是有光的存在，这个条件极大地限制了它的使用。
纳米氧化锌和纳米载银无机抗菌剂是当前研究应用较为活跃的绿色抗菌剂。与普通尺度的氧化锌相比，当氧化锌尺寸达到纳米数量级后，其性能将会发生显著性的变化，表现出很多优异而特殊的性质，如无毒和非迁移性等。由于量子尺寸效应、离子隧道效应和极大比表面积增加效应，其具有抗菌用量少效果高等优点，这些特性对于开发和生产绿色环保汽车内装饰纺织材料具有积极的意义。
2 有机抗菌剂
2.1 季铵盐类:季铵盐类抗菌剂一般是指脂肪族类季铵盐或聚烷氧基三烷基氯化铵。一般铵盐类的阳离子化合物具有很好的杀菌作用，特别是含有12-18个碳原子的季铵盐类，其杀菌能力极强，经常被用来作为纤维的消毒剂和杀菌剂。季铵盐化合物是目前国内外较为常用的抗菌剂，但是由于其与纤维的结合力较差，一般将其与反应性树脂合用，进而提高其耐久性。
2.2 有机硅季铵盐类:有机硅季铵盐系列抗菌剂是一类新型的阳离子表面活性剂，它性能优良且合成简单，具有很好的市场前景[5]。
2.3 胍类（PHMB）:胍类消毒剂在医药中已经获得了广泛的应用。它们中的在水中溶解度小且对纤维吸附能力强的品种，将特别的有利于作为纤维的抗菌剂。PHMB（聚六亚甲基双胍）对革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌和真菌酵母菌都有广谱的抗菌作用。PHMB的阳荷性可以通过酸碱中和反应而与纤维素产生牢固的结合。PHMB成功地运用于棉、羊毛及棉/羊毛的混纺织物。在PHMB盐酸盐中引进三甲氧基甲硅丙基即可制得PHGS。棉织物用1%的PHGS处理后，能杀死100%的细菌，且耐水洗。此外，由于PHMB具有优良的热稳定性，将其加入到熔融纺丝液中进而可以制成抗菌的合成纤维。
2.4 卤胺化合物:卤胺化合物抗菌剂作为一种新型的抗菌剂，它是指含有N-X键（X可以为Cl或Br）的化合物，它可以由含胺、酰胺或者酰亚胺基团的化合物经氧化剂如次卤酸盐作用后得到。该类型的化合物中的N-X键在水分子的作用下会发生缓慢的分解，将具有氧化作用的卤正离子释放出来。由于N-Br键的不稳定性，其容易发生分解，因此在实际的使用中一般都用氯胺化合物。由于氯正离子具有很强的氧化作用，其可以显著性杀死病菌等微生物。杀死病菌以后，化合物再经过次氯酸盐溶液漂洗后，其中的N-H键又可被氧化成为N-Cl键，进而重新具有杀菌功能。
3 天然抗菌剂
随着人们环保意识的增强和对“绿色”纺织品的渴望，天然抗菌剂越来越引起人们的关注。天然抗菌剂中，从动物中提取的主要有甲壳质、壳聚糖和昆虫抗菌性蛋由质等，从植物中提取的主要有桧柏、艾篙、芦荟等，还有从矿物中提取的抗菌剂[6]。
4 讨论
在物质生活变得越来越丰富的今天，健康问题已成为人们普遍关注的焦点。研究有益于人类健康的产品，已成为当今世界发展的潮流，具有重要的意义，汽车内饰行业也是如此，具有抗菌保健功能的内饰纺织材料受到越来越多消费者和销售商的青睐。在汽车内饰纺织材料抗菌的过程中，抗菌剂是决定其效果的关键因素，因此选择适当的抗菌剂至关重要。
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篇8
关键词：陶瓷纤维；新品种；应用；发展
1 前言
耐火陶瓷纤维材料是一种轻质、高效的保温绝热材料，与传统的绝热材料相比，它具有以下几个方面的性能优势。
（1） 陶瓷纤维作炉衬体积密度低
陶纤炉衬比轻质隔热砖炉衬轻75%以上，比轻质浇注料炉衬轻90%～95%。如采用纤维炉衬可大大减轻窑炉的钢结构负荷，延长炉体使用寿命。
（2） 陶瓷纤维作炉衬热容量（蓄热量）低
陶瓷纤维的热容量仅为轻质耐热衬里和轻质浇注料衬里的l/10左右，而炉衬材料的热容量与炉衬的重量成正比。低热容量意味着窑炉在往复操作中吸收的热量少，同时升温的速度加快，大大减少了炉温操作控制中的能源耗量，尤其对加热炉的启炉、停炉起到非常显著的节能效果。
（3） 其他方面
随着应用技术的提高，陶瓷纤维还在不断拓展新的应用领域。目前，由于全球能源价格的不断上涨，节能已成为我们当前的首要任务。相比隔热砖与浇注料等传统耐火材料，节能效果达10%～30%的陶瓷纤维在我国已得到了更多、更广的应用，发展前景十分看好。
2 国外陶瓷纤维的发展及应用领域
2.1 国外陶瓷纤维的发展
陶瓷纤维最早出现在1941年，美国巴布、维尔考克斯公司用天然高岭土，用电弧炉熔融喷吹成纤维。20世纪40年代后期，美国两家公司生产硅酸铝系列纤维，并首次应用于航空工业；20世纪60年代，美国研制出多种陶瓷纤维制品，并用于工业窑炉壁衬。
美国和加拿大是陶瓷纤维的生产大国，年产量达到了10万t左右，约占世界耐火纤维年总产量的1/3。欧洲的陶瓷纤维产量位于第三，年产量达到6万t左右。在年产30万t的陶瓷纤维中，各种制品的比例大致为：毯和纤维模块占45%；真空成型板、毡及异形制品占25%；散状纤维棉占15%；纤维绳、布等织品占6%；纤维不定形材料占6%；纤维纸占3%。
2.2 国外陶瓷纤维的应用领域
随着耐火纤维生产技术的不断发展及广泛的应用，耐火陶纤制品已经实现了系列化与功能化。产品在使用温度上，可以满足从600～1600 ℃不同温度档次的使用要求；在形态上，已经逐渐形成了从传统的棉、毯、毡产品到纤维模块、板、异型件、纸、纤维纺织品；从纤维棉到纤维喷涂、可塑料、浇注料等多种形态的二次加工或深加工产品，完全满足各行业不同工业炉对耐火陶瓷纤维制品的使用要求。在国外一些大的陶瓷纤维企业成功开发并批量生产用于特殊应用领域的多晶氧化锆纤维、氮化硅纤维、碳化硅纤维、硼化物纤维等新产品，如：美国杜邦公司生产的多晶氧化铝长纤维，含有99.9%多晶α-Al2O3，纤维直径为20 μm，主要用于制造纺织物。由碳化硅纤维增强的金属基（钛基）复合材料、陶瓷基复合材料已用于制造航天飞机部件、高性能发动机等耐高温结构材料，是21世纪航空航天及其他高技术领域的新材料。
目前，在国外陶瓷纤维的应用带来了十分显著的经济效益，导致陶瓷纤维的应用范围日益扩大，一些主要工业发达国家的陶瓷纤维产量继续保持持续增长的发展势头，其中尤以玻璃态硅酸铝纤维的发展最为迅速。
3 国内陶瓷纤维的进展及应用
我国陶瓷纤维生产起步较晚，在20世纪70年代初期，才先后在北京耐火材料厂和上海耐火材料厂研制成功并投入批量生产。其后10余年主要以“电弧炉熔融、一次风喷吹成纤、湿法手工制毡”的工艺生产陶瓷纤维制品，工艺落后，产品单一。自1984年首钢公司耐火材料厂从美国CE公司引进电阻法甩丝成纤陶瓷纤维针刺毯生产线后，至1987年，又有河南陕县电器厂、广东高明硅酸铝纤维厂和贵阳耐火材料厂分别从美国BW公司和Ferro公司引进了3条不同规模、不同成纤方法的陶瓷纤维针刺毯生产线及真空成型技术，从此改变了我国陶瓷纤维生产工艺、生产设备落后和产品单一的面貌。自1986年开始，我国通过对引进的陶瓷纤维生产设备和工艺消化、吸收，并结合国情研制、设计建成了不同类型的电阻法甩丝（或喷吹）成纤干法针刺毯生产线82条，安装在45家企业内。年产量已达到10万t以上，成为世界最大的生产国。随着产品品种的多样化，除批量生产低温型、标准型、高纯型、高铝型等多种陶瓷纤维针刺毯及超轻质树脂干法毡（板）外，还可生产14%～17% ZrO2的含锆纤维毯，其使用温度可达1300 ℃以上。
20世纪80年代末期，日本直井机织公司、车铁及英特莱等机织品公司相继在北京投资建成了陶瓷纤维纺织品专业生产企业，并批量生产陶瓷纤维布、带、扭绳、套管、方盘根等陶瓷纤维纺织品，纤维织品生产所需的散状纤维棉及工艺装备均已实现了国产化。90年代初，北京、上海、辽宁鞍山、山东、河南三门峡等地先后从美国、法国、日本等国引进了陶瓷纤维的喷涂技术和设备，并在冶金、石化部门工业窑炉上应用了陶瓷纤维喷涂炉衬，节省了能耗，取得了良好的经济效益，现已得到了普遍推广，并在冶金、石化和机械等部门工业炉和加热装置中的应用取得了成功的经验。
目前，我国陶瓷纤维已处于持续调整发展的阶段，陶瓷纤维的生产工艺与设备，尤其是干法针刺毯的生产工艺与设备具有世界先进的含铬、含锆硅酸铝纤维板、多晶氧化铝纤维、多晶莫来石纤维及混配纤维制品等新型陶瓷纤维与制品相继开发成功，并投放了工业化生产，使纤维状轻质耐火材料构成了完整的系列产品。
陶瓷纤维作为过滤器普遍强度较低，发展低成本高强度的连续纤维增强陶瓷纤维过滤器是今后的发展方向。陶瓷纤维过滤器由于其优良的特性将会在高温烟气过滤等方面发挥越来越重要的作用，具有脱硫、脱硝、烟气催化转化等功能的陶瓷纤维过滤材料将是热气体净化材料的发展方向。陶瓷纤维过滤在我国高温烟气净化方面还没有起步，但近几年来的应用情况表明，在世界范围内陶瓷过滤器用量呈现出高增长趋势。可以预见，为实现节能减排的目标，高温烟气陶瓷过滤技术在中国的推广应用已为期不远。新型陶瓷纤维是近年发展起来的高技术功能纤维，除了防紫外线纤维、蓄热保温纤维和抗菌防臭纤维外，还有防中子纤维、导电纤维、磁性纤维等，陶瓷微粉在纤维中的应用范围也十分广阔。
4 陶瓷纤维新品种的种类及应用现状
4.1 新型陶瓷纤维复合材料
据报载，近几年，日本开发生产出军用发动机用新型陶瓷纤维复合材料，如：日本三菱株式会社为战斗机用发动机和火箭发动机研制了陶瓷纤维复合材料，该复合材料是将10 μm的陶瓷纤维编织成三维结构，涂以一种玻璃状的物质，这种陶瓷纤维耐热，但易断裂，将其制成复合材料，可提高其强度。碳纤维复合材料通常用机及火箭箭体，但很少用于发动机，因为它大约只能应用于300 ℃的环境中，所以一般用镍基合金。而新（下转第28页）的陶瓷纤维复合材料的耐高温性比碳纤维复合材料好，而又比镍基合金轻50%，已在日本防卫厅的战斗机用发动机喷管上进行了外场试验，并在火箭发动机上成功制造了一个原型件，并于2005年在火箭发动机上已经实现了工程应用。
4.2 陶瓷纤维模块
陶瓷纤维模块是为了简化和加快窑炉施工、提高炉衬整体性而推出的新型耐火炉衬制品。陶瓷纤维模块颜色洁白、尺寸规整，能直接固定于工业窑炉炉壳钢板锚固钉上，具有良好的耐火隔热效果，提高了窑炉耐火隔热的整体性，推动了窑炉砌筑技术的进步。陶瓷纤维模块处于预压状态，在炉衬砌筑完毕后，陶瓷纤维模块的膨胀使炉衬无缝隙，并可补偿纤维炉衬收缩，以提高纤维炉衬的绝热性能、优良的热稳定性及抗热震性。陶瓷纤维模块安装迅速，并且锚固件设置于壁衬冷面，可降低锚固件材质的要求。
随着国家节能减排计划的推进，烧砖隧道窑的改造迫在眉睫，陶瓷纤维模块在烧砖隧道窑吊顶方面以其卓越的保温性能受到用户青睐。模块，包括折叠块、切片块、派洛块、真空成型块。由于多晶莫来石纤维制作方法及晶向结构不同，其纤维长度较短且柔软性差。无法制作成大模块，导致多晶纤维无法大规模应用。现在多晶纤维多使用在浇注料或耐火砖炉墙、炉顶内表面贴块，使用多晶纤维贴块可有效降低炉外壁温度同时减少炉墙蓄热损失。
目前，国内陶瓷纤维制造厂家使用的模块形式多为折叠块，该结构使用针刺毯进行折叠，成型时使用机械设备对模块进行预压。由于折叠块制作方法导致表面凹凸不平影响抗冲刷涂料喷涂的效果。切片块就是在此基础之上改进而来，其制作方法与折叠块相同，只是在成型后将纤维毯折叠处切去使模块表面平整。
4.3 新型中空纤维陶瓷膜
近年来，新型中空纤维构型陶瓷膜受到广泛关注，中空纤维陶瓷膜除具有传统的陶瓷膜本身优点以外，还具有装填密度大、单位体积膜有效分离面积大、膜壁薄、渗透通量高和节省原料、易于实现分离设备小型化等优点。新型中空纤维构型陶瓷膜的应用可望大大提高陶瓷膜分离性能。中空纤维陶瓷膜由于其独特的性能和结构特点，在用于废水（气）处理的无机分离膜、固体氧化物陶瓷膜燃料电池、微通道反应器、催化剂载体等领域的应用正受到越来越多的关注。
4.4 陶瓷纤维新品种应用现状
陶瓷纤维新品种的开发生产和应用，大大促进了陶瓷纤维的应用技术和施工方法的发展。含锆纤维是用熔融法生产的一种用途广泛、成本较低的硅酸铝纤维，可大量用作砌筑各种热工窑炉的热面全纤维炉衬，目前国内产品在这方面的质量和应用开发还相对落后，现在国外出现了含铬纤维，使用温度比含锆纤维更高，国内还没有这方面的报道。
篇9
金属的毒性机制或致病机理通常为下列机制中的一种，如切断生物大分子表现活性必需的功能基；置换人体生物大分子所需金属离子；改变人体生物分子构成或结构。金属离子往往依靠改变一些生物大分子如蛋白质、核酸和生物膜的构成或结构而造成损伤。医用金属材料中合金元素产生的金属离子多具有强负电性，易与人体体液内的有机物或无机物质结合形成复杂的有机或无机化合物，其中的一些化合物具有强的毒性，所以一般来说，金属离子在人体内的允许浓度非常低。金属离子进入体液后会引发许多生物反应，如血液反应和组织反应等。由于人体血液中血小板、血细胞和蛋白质等带负电性，因此大量负电性金属离子的溶出易于引发血栓症状。金属离子在人体内部分组织或体液内的富集会加重其毒性反应。通常Ni离子易富集于血液、滑液和关节囊中，Al、V、Cr和Co在尿液、血液、滑液和关节囊内的浓度都会增加。在人体组织肺内Cr、Al和V离子浓度易于增加，在肾、心脏、肝脏和脾脏内Co和Al易于集聚[7]。在人体内的金属盐细胞毒性的强弱按照Co>V>Ni>Cr>Ti>Fe的顺序降低，体外实验结果表明Co、Ni和Cr还有致敏反应和致癌倾向。
超量的Ni离子具有细胞毒性，会导致局部组织刺激反应或组织坏死，甚至会导致呼吸功能障碍和过敏反应，Ni离子也会抑制细胞增殖，存在潜在致癌性。Ni的致病机理仍然存在争论。研究表明，在人体内二价镍离子利用Mg2+离子传输系统透过细胞膜。二价镍离子进入细胞后，与细胞质的配合基结合，不会在细胞核内聚集，因此不会引起癌变。但是镍的化合物可能致癌。镍的化合物表面电荷为负，溶解性低，更容易被内吞。当镍化合物颗粒被靶细胞内吞时，在细胞内发生反应，二价镍离子被释放，与DNA分子结合，结合的DNA分子若不能正确修复，将致DNA断裂或突变，从而间接引起致癌。镍离子会减弱DNA、RNA等酶的活性，减少DNA复制。镍离子通过降低DNA合成，改变DNA结构，抑制DNA的转录和复制，引起DNA和蛋白质交联以及DNA单链断裂，导致DNA损伤和细胞毒作用[21]。镍在一些生物化学反应中具有较高的活性，比如氢化和脱氢反应。并且在一些氧化反应中起到催化剂作用。当金属（Fe、Co、Ni、Cr、Mo、W和Re）和一氧碳化物反应时，形成羟基金属化合物，以液体、固体或复合化合物形式存在。其中Ni(CO)6和Cr(CO)6化合物不稳定，这些离子对生物体有害。Ni(CO)6在常压下即可形成，在人体温度加速发生放热反应，释放镍离子。Ni(CO)6的有害作用与其抑制血红蛋白与氧的结合能力有关，引起体内缺氧反应。Ni(CO)6分解形成的氯化物也具有毒性。
Al和V都是常用医用钛合金Ti6Al4V中的有害元素。在生物体内长期植入的Ti6Al4V合金会释放出Al和V离子，对人体产生毒害作用。Al元素在人体内形成的盐达到一定浓度后会导致人体器官损伤，此外Al元素会引起骨软化、贫血和神经紊乱。铝元素与无机磷结合，会致使磷缺失，会诱发老年痴呆症等。人体内铝元素的毒性和其与体内的生物配体反应有关[25]。有毒的三价铝离子取代人体重要酶及二价镁离子从而影响细胞机能。三价铝离子通过影响神经细胞内钙离子的浓度将引起细胞功能紊乱，细胞内钙离子浓度升高时这种现象更明显。三价铝离子进入细胞内将与亲和力高的钙调蛋白结合，导致其无法调控钙离子浓度，从而造成钙离子浓度升高、细胞机能改变甚至坏死。铝元素的神经毒性机理与铝离子与染色质中的DNA结合有一定的关系，通过改变基因传递信号影响细胞活性，引起神经元纤维异常蛋白质合成，从而造成神经元的病理改变。钒元素在人体内易于形成钒酸盐（VO3-,V5+）和钒氧阳离子（VO2+,V4+），它们进入细胞后被还原物质还原，并同磷酸盐、蛋白质、乳酸和柠檬酸等配位体结合。适量钒酸盐和钒氧阳离子对生物体的机能起有益作用，当其超量聚集时会对生物体产生毒性。钒酸盐和钒氧阳离子在人体内累积于肝肾、骨、脾等器官，其毒性作用与磷酸盐的代谢有关，通过影响钾、钠、氢和钙离子的ATP酶发生作用，其毒性可能超过铬和镍，引起致癌。钒酸盐和钒氧阳离子还与躁狂郁抑症有一定关系[30,31]。人体红细胞内的钾钠和ATP酶的活性与钒酸盐的浓度成反向关系，当浓度上升时，钠泵活性下降。躁狂郁抑症患者的遗传缺陷与细胞不能产生新的钠泵（Na+,K+—ATP酶）有关，引起钠和钾进出细胞失调，使人体内细胞钠浓度增高，造成代谢紊乱。三价到六价铬离子等活性中间体在氧化应激反应和氧化组织损坏情况下会引起细胞毒性、基因毒性和致癌性。当六价铬和镍离子达到一定剂量时，会干扰体内正常氧化还原反应，进而破坏细胞传递信号和基因表述。钴的致癌性在于其抑制了DNA的修复，而二价钴的毒性大于三价钴的毒性[7]。
2防护涂层研究
大量的医学基础研究结果表明，NiTi合金在各种生理条件下未发现人体排异性反应和炎症，满足人体植入物生物学医用材料评价标准（QNB0030-1998）的要求，即无致敏、无细胞毒性和无致癌性，溶血性为0.13%。但是考虑到医用金属材料在长期使用过程中的安全性及可靠性，研究人员仍对Ni离子溶出可能造成的潜在风险持谨慎态度。金属材料的耐蚀性及其合金元素的毒性是影响其生物相容性的关键因素[32]。为了提高医用金属材料的耐蚀性能，抑制有害离子的溶出，对现有金属材料进行表面改性已经成为必要手段。例如，在与生物体组织接触1000h的条件下测量镍钛合金支架释放的Ni离子的含量，机械抛光镍钛合金的Ni/Ti离子含量比为0.18，而电化学抛光合金的约为0.04。这个结果说明电解抛光大幅度降低了NiTi合金的Ni离子释放。目前，多种具有优异生物相容性或功能性涂层已被用于生物金属材料的表面处理，如金属（Au、Pt、Pd、Ta、Mo）涂层、弹性高分子聚合物涂层、各种氮、氧化物涂层、羟基磷灰石（Ca10(PO4)6(OH)2,HA）生物陶瓷涂层和固载骨形成蛋白（BMP），达到了改善耐腐蚀性能，提高生物相容性和降低有害离子溶出的目的。生物涂层的制备方法种类很多。等离子喷涂多用于口腔、关节种植体的表面处理。可以喷涂的基体包括纯钛、钛合金及不锈钢等，涂层材料有羟基磷灰石（HA），α或β-磷酸三钙、磷酸四钙及三氧化二铝等。
目前的研究重点集中在新型涂层材料、涂层与基体之间的过渡材料、喷涂工艺及涂层与诱导性生物质的复合等。在种植体表面烧结的多孔结构有利于成纤维细胞形成紧密的附着及定向生长。离子束辅助沉积法克服了等离子喷涂时涂层与基体间附着力较差的缺点。Ektessabi采用离子束辅助沉积薄膜方法在钛合金表面成功地制备了附着力高的羟基磷灰石薄膜[39]。但该项技术在生物医学领域的应用还不成熟，有待于进一步开发应用。化学热处理法是一种新型的表面改性技术，可以在钛合金表面形成微米级和纳米级结构形貌，获得特殊的表面物理和化学特性。该方法是一种热化学工艺，包括酸蚀刻和控制氧化处理，处理后表面无裂纹、与基体结合强度高。表面形成的多尺度的微观结构和表面羟基化化学特性有利于细胞的附着、增殖和分化。通过酸蚀刻先破坏原有的氧化层结构，重新再氧化形成纳米尺度和微米尺寸的表面结构。其结构与二氧化钛涂层结构有明显不同。植入物经HF+H2O2处理后在模拟体液沉浸一周后评估Ti6Al4V表面离子释放水平，发现钒离子和铝离子释放水平明显降低。钛及钛合金通过表面形成薄的氧化物层抑制离子释放和反应，表面形成惰性层提高了生物相容性。另一方面，表面惰性导致纤维组织层的形成，抑制了骨整合。离子注入法应用较多的是Ca、Na、P、F离子注入和Ca-P联合注入。Ca离子注入在植入物表面形成磷酸钙的沉淀物，促进新骨的形成。P离子注入在植入物表面形成TiP涂层，提高了基体的耐蚀性，抑制了基体有害离子的释放。
溶胶凝胶法可以使植入物在溶液中沉积薄膜时达到分子水平的均匀混合，有益于提高基体与涂层的结合强度。这种方法可以对形状复杂的植入物件沉积薄膜，并控制沉积膜的组成、厚度及形态。采用这种方法制造的薄膜包括TiO2、CaP和TiO2-CaP以及SiO2基薄膜。采用这种方法在NiTi合金表面制备了TiO2-SiO2薄膜，提高了基体的耐蚀性和血液等生物相容性，与基体有较高的结合力。在钛合金表面制成的TiO2/HA涂层显著促进成骨细胞的生长。利用等离子体电解氧化技术（PEO）又称微弧氧化技术（MAO），可以在生物材料表面形成以金红石型和锐钛矿型TiO2为主的涂层，制备HA相或CaTiO3相涂层。含有HA相的磷酸钙涂层的弹性模量（30GPa）和人体骨弹性模量（20GPa）接近，可有效抑制应力遮挡造成的危害，同时，由于具有和人体骨接近的化学成分组成（包括Ca、P浓度和Ca/P比例）和较高的结合强度和密度，使该涂层能抑制生物材料内有害离子的释放。MAO技术使人工假体表面具备了生物活性和多孔性，结合骨形态发生蛋白（BMP）的复合，促进了新骨形成。
3结语
篇10
本文通过阐述纺织品的阻燃机理，介绍了几种阻燃纺织品的加工方法，现阶段常用的评判、测试方法以及阻燃纺织品的发展趋势。
关键词：阻燃纺织品；阻燃机理；加工方法；燃烧性能测试
引言
随着现代化科学技术的发展、纺织工业的进步，纺织品种类不断增多，其应用范围不断扩展延伸到人们生产、生活的各个方面。但纺织品材料一般都易燃或可燃，容易引发火灾事故。据统计，世界上约20%以上的火灾事故都是由纺织品燃烧引起或扩大的，尤其是住宅失火。因此，纺织品的阻燃功能对消除火灾隐患，延缓火势蔓延，降低人民生命财产损失都极为重要。近年来，各国纷纷开展纺织品阻燃技术方面的研究，并制定了相应的纺织品燃烧性能测试方法、阻燃制品标准和应用法规等。
1 纺织品的阻燃机理
所谓“阻燃”，并非阻燃整理后的纺织品在接触火源时不会燃烧，而是使织物在火中尽可能降低其可燃性，减缓蔓延速度，不形成大面积燃烧，离开火焰后，能很快自熄，不再续燃或阴燃[1-3]。
1.1 纤维材料的燃烧与阻燃原理
合成纤维的燃烧是材料和高温热源接触，吸收热量后发生热解反应，热解反应生成易燃气体，易燃气体在氧存在的条件下，发生燃烧，燃烧产生的热量被纤维吸收后，又促进了纤维继续热解和进一步燃烧，形成一个循环。对此人们提出了阻燃的基本原理：减少(或者基本没有)热分解气体的生成，阻碍气相燃烧的基本反应，吸收燃烧区域的热量，稀释和隔离空气等。
1.2 阻燃剂的阻燃机理
纤维用阻燃剂有：铝镁氢氧化物、含硼化合物、卤硼化合物、卤系阻燃剂、磷系阻燃剂等。不同阻燃剂的阻燃机理有很大的区别。概括起来主要有以下几种。
1.2.1 覆盖机理
在可燃材料中加入阻燃剂后，阻燃剂在高温下可在聚合物表面形成一层玻璃状或稳定泡沫覆盖层以隔热、隔绝空气，起到阻止热传递、减少可燃性气体释放和隔绝氧的作用从而达到阻燃目的。阻燃剂形成隔离膜的方式有两种，一是阻燃剂降解产物促进纤维表面脱水炭化，进而形成结构更趋稳定的交联状固体物质或炭化层，炭化层能阻止聚合物进一步热裂解，还能阻止其内部的热分解产物进入气相参与燃烧过程。含磷阻燃剂对含氧聚合物的阻燃作用即是通过此种方式实现的。二是阻燃剂在燃烧温度下分解成不挥发的玻璃状物质包覆在聚合物表面起隔离膜的作用，硼系和卤化磷类阻燃剂具有类似特征。
1.2.2 不燃性气体窒息机理
阻燃剂受热分解出现不燃性气体，将纤维燃烧分解出来的可燃性气体浓度冲淡到能产生火焰浓度以下，同时稀释燃烧区内的氧浓度，阻止燃烧继续进行，又由于气体的生成和热对流带走了一部分热，从而达到阻燃作用[4-5]。
1.2.3 吸热机理
任何燃烧在短时间所放出的热量有限，如果能在短时间内吸收火源所放出的部分热量，火焰温度就会降低，辐射到燃烧表面和作用于自由基的热量就会减少，燃烧反应受到抑制。
高温条件下，阻燃剂发生吸热脱水、相变、分解或其他吸热反应，降低纤维表面及燃烧区域的温度，降低可燃物表面温度，有效地抑制可燃性气体的生成，阻止燃烧的蔓延，最终破坏维持聚合物燃烧的条件，达到阻燃目的。如铝、镁及硼等无机阻燃剂，充分发挥其结合水蒸气时大量吸热的特性，提高自身的阻燃能力。
1.2.4 自由基控制机理
根据燃烧的链反应理论，维持燃烧的是自由基。阻燃剂在气相燃烧区捕捉燃烧反应中的自由基，阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止。如含卤阻燃剂的蒸发温度和聚合物分解温度相同或相近，当聚合物受热分解时，阻燃剂也同时挥发出来，此时含卤阻燃剂与热分解产物同时处于气相燃烧区，卤素便能够捕捉燃烧反应中的自由基，阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止[6-7]。
1.2.5 催化脱水机理
阻燃剂在高温下生成具有脱水能力的羧酸、酸酐等，与纤维基体反应促进脱水炭化，减少可燃性气体的生成。
2 阻燃纺织品的加工方法
研究织物的阻燃技术是指通过物理或化学的方法赋予织物一定的阻燃性能，降低材料的可燃性，减慢火焰蔓延速度，其实质是破坏织物中纤维的燃烧过程。近年来，世界各国主要从以下两个方面来开展对织物阻燃技术的研究：一是生产阻燃纤维；二是对织物进行阻燃整理[8-9]。
2.1 阻燃纤维的制造
纤维阻燃的途径是阻止或减少纤维热分解，隔绝或稀释氧气，快速降温使其终止燃烧。为实现上述目的，一般是将有阻燃功能的阻燃剂通过聚合物聚合、共混、共聚、复合纺丝、接枝改性等加入到化纤中或用后整理方法将阻燃剂涂在纤维表面或渗入纤维内部。在实际应用中，往往采用多种阻燃剂，以两种以上方式协同效应达到阻燃效果。
2.1.1 共聚法
现行的阻燃腈纶和涤纶大多数采用共聚方法生产，其技术已较成熟。由于阻燃元素结合在成纤高分子链上，因此阻燃性能持久，对纤维的其他性能影响较小，采用这种方法生产的阻燃腈纶通常称为改性腈纶。
2.1.2 共混法
共混法技术具有生产简便、品种更换灵活等特点，因此是阻燃纤维开发的重要技术路线，几乎所有阻燃化学纤维均可采用这种方法制备。
2.1.3 接枝法
主要用于制备阻燃涤纶或混纺织物，其方法有化学法、辐射法和等离子体法，接枝体都为具有不饱和双键的化合物。接枝法技术使用灵活，既可用于纤维也可用于织物的阻燃，但因成本高、设备较复杂而还没有工业化。
2.1.4 皮芯复合纺丝法
以共混或共聚阻燃高聚物为芯、普通高聚物为皮，通过复合纺丝制成的阻燃复合纤维可避免阻燃纤维变色和耐光性差的问题，提高阻燃性能的稳定性和染色性能，但加工设备要求高。
2.1.5 本质阻燃纤维
按性能分类，阻燃纤维可分为阻燃常规改性纤维和阻燃高性能纤维，阻燃常规改性纤维以阻燃涤纶和腈纶产量最大，由于航空航天等尖端高技术和军事工业发展的需要，阻燃高性能纤维得到越来越广泛的应用。阻燃高性能纤维主要包括芳香族聚酰胺Nomex和Kevlar，聚酰亚胺如法国的Kermal，聚砜酰胺，聚芳酣，聚酚醛树脂，聚四氟乙烯，以及陶瓷、玻璃等纤维。
2.2 织物的阻燃整理
织物的阻燃整理是通过吸附沉积、化学键合、粘合作用使阻燃剂覆在织物上。当遇到火种时发生物理和化学反应，从而达到阻燃效果。
2.2.1 喷涂
适宜于不需洗涤织物或洗涤次数极少的装饰织物和建筑用织物，如地毯、墙布等。喷涂加工后一般不经水洗等后处理，对阻燃剂的选择要求不高，工艺简单，操作简便。
2.2.2 浸轧和浸渍
适宜于加工睡衣、床上用品和家具用品等，也可加工外衣。要求阻燃剂的耐洗牢度优良。可结合其他特种功能――浴浸轧型整理，也可分步加工。此种加工方式工艺复杂，适用范围广，成本较喷涂高。
2.2.3 涂层
适宜于加工劳动保护服，以及装饰织物。对阻燃剂的选择要求较高，要求阻燃性和耐热性好。在加工过程中，一般与其他特种功能涂层同时进行。
3 阻燃织物的测试
GB/T17591―2006《阻燃织物》标准规定了阻燃织物的产品分类、技术要求、试验方法、检验规则、包装和标志，适用于装饰用、交通工具内饰用、阻燃防护服用的机织物和针织物。
3.1 评判标准
评判织物的阻燃性能通常采用两种标准：一是从织物的燃烧速度来进行评判，即经过阻燃整理的面料按规定的方法与火焰接触一定的时间，然后移去火焰，测定面料继续有焰燃烧的时间和无焰燃烧的时间，以及面料被损毁的程度。有焰燃烧的时间和无焰燃烧的时间越短，被损毁的程度越低，则面料的阻燃性能越好；反之，则表示面料的阻燃性能不佳。
另一种是通过测定样品的极限氧指数来进行评判。面料燃烧都需要氧气，氧指数LOI是样品燃烧所需氧气量的表示，故通过测定氧指数即可判定面料的阻燃性能。氧指数越高则说明维持燃烧所需要的氧气浓度越高，即表示越难燃烧。该指数可用样品在氮、氧混合气体中保持燃烧所需氧气的最小体积百分数来表示。从理论上讲，纺织材料的氧指数只要大于21%，其在空气中就有自熄性。根据氧指数的大小，通常将纺织品分为(LOI35%)4个等级。事实上，几乎所有常规纺织材料都属易燃或可燃的范围。
3.2 测试方法
燃烧试验方法主要用来测试试样的损毁长度、面积，续燃时间和阴燃时间，火焰蔓延速率等指标。
根据试样与火焰的相对位置，可分为垂直法、倾斜法和水平法。国际上对纺织材料的燃烧性能测试方法的标准化已经相当全面和完善，包括ISO、ASTM、BS、JIS在内的国际和国外先进标准都各自有10余项相关的测试方法标准，如：GB/T5454―1997《纺织品燃烧性能试验氧指数法》、GB/T5455―1997《纺织品燃烧性能试验垂直法》、GB/T5456―2009《纺织品燃烧性能试验垂直方向火焰蔓延性能的测定》，GB14645《纺织织物 燃烧性能 45°方向损毁面积和接焰次数测定》，FZ/T01028《纺织织物 燃烧性能测定 水平法》等。
中国目前对于服装阻燃性能的测试主要采用GB/T5455―1997《纺织品燃烧性能试验垂直法》。其原理是将一定尺寸的试样垂直于规定的燃烧试验箱中，用规定的火焰点燃12 s除去火源后，测定试样的续燃时间和阴燃时间，阴燃停止后，按规定的方法测出损毁长度。
4 阻燃纺织品的发展趋势
随着纺织技术的快速发展，我国的阻燃纺织品近年来也获得了长足的进步，并呈现出不同的发展趋势。
4.1 功能复合化
阻燃功能纺织品除早期的阻燃防热辐射、阻燃抗静电以外，近年来根据纺织品面料应用场所不同提出了新的要求，如日本专利报道的用于浴室等潮湿环境下的窗帘、帷幕等，除阻燃外，还要求防霉和拒水；用于服用、沙发和床单等面料要求阻燃外还需具有卫生保健功能。在军事领域，作战服和军事装备的伪装材料不仅要求具有阻燃性，还要求具有防伪功能。在我国，阻燃抗静电纺织品研究较成熟，对阻燃拒水和拒油产品也有研究，具有卫生保健功能的纺织品开发值得关注。
4.2 绿色环保化
阻燃纤维的绿色化，是指减少生产过程对环境和操作人员的毒害作用，防止纤维对穿用人产生不良影响，火灾发生时，不会产生“二次毒害”。这是因为，阻燃纤维所用阻燃剂一般含有卤、磷、硫等元素，大都具有较大的毒性，在阻燃剂合成和纤维生产过程中会对操作人员产生一定的毒害作用，其“三废”的排放会带来较严重的环境污染。从环境保护、人类安全和阻燃效率的角度出发开发无卤、高效、低烟、低毒的环境友好型阻燃纺织品是未来的发展趋势。有机硅系阻燃剂作为典型的无卤阻燃剂，具有高效、无毒、低烟、无污染的特点，并具有改善分散性和加工性能的特点。
4.3 高技术化
高技术纤维是随着高新产业的发展需要而开发出来的一系列具有高性能、高功能的纤维。高技术纤维在生产工艺中应用发展了一系列新技术，如静电纺丝、凝胶纺丝、膜裂纺丝、液晶纺丝、离心纺丝等，给合成纤维工业带来新的生命。高技术耐高温阻燃纤维是其中的一个重要分支，高技术型阻燃纤维由于自身独特的化学结构，无须添加阻燃剂或进行改性，本身就具有耐高温阻燃的特性。如聚丙烯腈预氧化纤维(OPANF)、聚苯并咪唑(PBI)纤维、聚间苯二甲酞二胺(MPIA)纤维、三聚氰胺缩甲醛纤维(MF)等。
4.4 舒适型阻燃纤维
在高温、强热辐射及有明火的环境中，作业人员必须穿着阻燃防护服或热防护服。在上述条件下，人的热负荷过高，难以长时间坚持正常的工作效能。因此对于阻燃纺织品而言，必须兼顾纺织品的舒适性。对于阻燃纤维而言则应兼顾阻燃性能、可纺性能和热湿舒适性能。
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