火灾严重造成人员伤亡和财产损失。为保护消防员的生命安全，近日武汉纺织大学纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室先进纤维及其集合体加工技术课题组，发明了一项适用于脆性纤维材料成纱的无损包覆纺纱技术，普遍适应于生产各种有机纤维无损、全裹覆各种无机纤维的新结构纱线，广泛应用于消防服、防溅服、电焊服、电弧服等特种防护面料开发，并携手华中科技大学、湖北汇尔杰新材料股份有限公司、际华三五四二纺织有限公司、际华三五零二职业装有限公司，采用聚酰亚胺（简称PI）纤维无损包覆脆性玄武岩（简称BS）纤维材料纺纱，成功将脆性无机玄武岩纤维进行有机化的无损全裹覆，开发出无机/有机纤维复合的核壳结构BS@PI纱，小批量制备出高绝热的耐火、防火面料，从而解决了“无机纤维高耐热但易脆断、刺激皮肤；有机纤维柔软高强、对皮肤友好，但耐热性差”的矛盾性难题，为无机玄武岩纤维在消防服、防溅服、电焊服等领域的商业化应用，提供了一条高效的规模化制备技术路线。
如图1所示，针对在无机高刚度、脆性纤维材料的纺织品生产加工时，存在易脆断、毛刺多、弱节多、强力低等问题，课题组提出了非破坏性的无损裹覆纺纱技术，制备出高质量的无机/有机复合纱线，并能大批量生产。
图1.BS@PI纱线及其织物的制备
文中相关的系列实验结果及其分析显示：对比其他样品，BS@PI纱线具有优异的力学性能（图2a-d），其拉伸强力为16.88±1.06 N，打结强力（5.86±0.73N）比BS长丝（0.16±0.04 N）高36.63倍；热稳定性能好（图2e），在800 ℃时的残炭量为69.34 %；极强的阻燃性能（图2f），被点燃后0.3秒自熄。所开发的BS@PI织物具有皮肤友好性、高于国家标准的防火性能，耐温高达1142℃、热防护值（TPP值）高达33.71 cal/cm2。
图2. BS@PI纱线的力学和阻燃性能
该研究结果以“Skin-friendly and Highly Fireproof Fabric up to 1142 °C Weaved by Basalt @Polyimide Yarns”为题，发表在Composites Part B: Engineering（DOI:10.1016/j.compositesb.2022.110238）期刊上。论文的第一作者为武汉纺织大学研究生王凯，博士生付驰宇、硕士生俆傲协作完成，通讯作者为华中科技大学苏彬教授、武汉纺织大学徐卫林院士团队的夏治刚教授，企业全程参与了产品应用开发。该研究获得湖北省重点研发计划、武汉市科技局基础研究等项目的支持。
在此，特别感谢际华三五四二纺织有限公司、湖北汇尔杰新材料有限公司、际华三五零二职业装有限公司的大力支持。目前，采用本文的纺纱技术，课题组与汇尔杰新材料有限公司等联合，批量生产了以玄武岩纤维为核、阻燃纤维为壳的防火纱（图3），开发了皮肤友好型防火织物（图4）。
图3.部分成品纱线展示
图4.成品织物展示
链接：https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2022.110238
