木棉纤维救生衣的制备与性能

木棉纤维救生衣的制备与性能

救生衣是防止溺水的衣服，确保漂浮在安全状态下漂浮在水中。救生衣最基本的功能是提供浮力,浮力是靠浮力材料提供。国内外救生衣浮力材料可分为三大类:一是天然纤维,常用的有木棉和软木;二是软质闭孔泡沫塑料,常用的有聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚乙烯等;三是其它新型浮力材料。1自然纤维1.1填充式复合式救生衣木棉纤维韧性差,无弹性,不宜纺织,但可用作填充物。纤维呈圆筒状,里面充满空气。其质轻,纤维集合体在压力为56kg/cm2条件下,比重为0.05g/cm3。松散状态下新的优质木棉在水中能浮起大于本身20多倍的重量,200g～300g木棉就足以浮起一个成年人。前苏联和我国的填充式复合式救生衣的浮力材料大多采用木棉,用其制成的救生衣最大优点是柔软贴体。但是,木棉纤维不耐海水,尤其不耐石油的侵蚀,在湿热空气中长期储存易霉烂。我国的木棉救生衣一般采取两种办法:一是先用塑料薄膜将木棉纤维包裹,再用紧密织物包在外面;二是在致密胶布制成的包内填充木棉。木棉纤维松散地填充在救生衣内会给其浮力留下严重隐患。我国过去曾经使用的一种由胶布包裹木棉的救生衣,在广东等地使用3年～4年,浮力普遍下降约20N～30N,这是很危险的。若将木棉纤维压缩后再填充,则将失去柔软贴体的优点。1.2浮神材料的种类软木又称栓皮,由栓皮栎树干生成的厚栓皮层经采剥、干燥而制成。其密度小于水,吸水性小,早在17世纪就被用作浮力材料。其来源广泛,加工制作简单,价格便宜。但是,穿在身上不贴身,有时还会擦伤皮肤;且发脆,受力较大时会被折断。因此,软木救生衣已被淘汰。2保水性型的救生衣泡沫塑料应采用分散状态的方法软质闭孔泡沫塑料是气体分散于固体聚合物中形成的聚集体,气体和塑料体积比在9:1～15:1范围内。泡沫塑料性能取决于固相和气相的体积比和分散状态,分散状态是指泡沫中泡孔的尺寸、形状和泡孔结构(闭孔和开孔)。救生衣所用的泡沫塑料都是闭孔结构,气体和固体体积之比大,且质地柔软。国家有关部门规定:用作救生衣填料的泡沫塑料其密度≤55kg/m3,吸水性≤0.1kg/m3,尺寸稳定性(线收缩)≤2%;在高温(338±2K),低温(243±3K)的条件下,交替实验各10次,每次各8h,应无开裂或发粘现象。用作救生衣的泡沫塑料大致有以下四种:2.1浸水率低,一般在半重质材料中干的多比重,呈短板、大/小变形比小该塑料是最早开发生产的,生产工艺简单,价格较低,拒水性好,浸水72h吸水率是2.1%,但尺寸稳定性差,永久变形为5.85%,80℃时开始变形,-10℃～-20℃开始发硬,且国产的浮力不够理想,目前已逐渐被取代。2.2漂浮泡沫料制品产量大、密度范围宽,价低,基本为闭孔结构,泡孔细小,气体占90%以上,保温隔热性优良,吸水性极小,水蒸汽渗透性差,吸收冲击性能好,常用作漂浮泡沫塑料制品。它的主要缺点是有毒,易燃,且多为硬质或半硬质,穿在身上感觉硬,因此已不常用。2.3荷的嘴唇和神经皮软质聚氨酯泡沫塑料弹性好,密度小,压缩强度低,抗永久变形好,吸水性小,常用于低负荷的垫子和枕芯,是一种很好的浮力材料,且保温性能优于聚苯乙烯和聚氯乙烯泡沫塑料。在船舶工业中,利用它来打捞沉船:采用低密度闭孔的硬质泡沫塑料配方,灌入,待发泡膨胀后利用浮力将沉船升起。这足以说明其浮力之大。但是价格贵,不便于推广,也不常用。2.4适应新低密度成型的聚乙烯泡样品聚乙烯泡沫塑料是后起之秀,具有细小均匀的闭孔结构特点,柔软性好,吸湿透湿性小,密度小,尺寸稳定性好,抗腐蚀,耐海水侵蚀,无毒,生产工艺简单,价格便宜,有取代其他泡沫塑料作救生衣填料之势。以目前最新低密度成型的Flotex聚乙烯泡沫塑料为例:其密度为38.27kg/m3即1m2、0.5mm厚重约19g,300g的Flotex就可以产生130kg的浮力;保暖性好,1mm～1.5mm厚的可以提供较鸭绒和羊毛更好的保暖性;无毒,对环境不构成危害。用其制成的救生衣保暖性能好。我国采用聚乙烯泡沫塑料制救生衣共有两种方法:一是将其制成片状泡沫塑料,按救生衣形状裁成所需之片,将若干片叠在一起至所要的厚度,再缝好包布制成救生衣;二是将高压聚乙烯树脂和其它成分按一定配方放在模内,模压发泡成预定的救生衣形状,再用包覆布缝制成救生衣。3其他浮游生物3.1吸塑法气垫膜是一种常用于防震包装上的双层塑料复合膜。塑料薄膜从挤出机机头挤出后,经真空吸塑装置吸塑形成泡状凸起后立即与另一层塑料薄膜热粘合,于是泡状凸起中封闭了一定数量的空气,质轻,具有漂浮作用。气垫膜质地柔软,采用热压的方式粘合在一起可成为封闭式服装,这是其它轻质漂浮材料做不到的。3.2改性聚苯乙烯珠粒密度0.016g/cm3,直径小于1cm,内部具有闭孔泡沫结构,外层不透水的预膨胀可发性聚苯乙烯珠粒。将这种珠粒置于两层织物之间,用热熔粘合的方法将其与两层织物粘合在一起,这样就制成柔软、透气又具漂浮特征的夹层织物,尤其适合于儿童玩耍时穿用。4增加纤维填充材料疏水轻质浮力材料具有气囊不可替代的柔软贴体,固有浮力的优势,人们一直没有放弃对它及其性能的研究和开发。对于纤维填充的救生衣而言,其集合体体积密度、纤维间空隙的形状和分布、纤维内的空隙率、纤维高聚物密度对于救生衣浮力的影响是相当重要的,且能给纤维填充提供理论基础;目前,合成纤维种类丰富,不乏轻质疏水材料,如丙纶、涤纶,且中空纤维的存在,为合成纤维制成内含一定空气的材料,提高浮力奠定了基础;合纤如涤纶的弹性,也给其纤维集合体的回弹性能好提供了条件,使得纤维集合体松散,填充时具有更好的压缩恢复性能,而这正是木棉所要改进的。对于泡沫塑料,它的气体和固体的体积比,气体在固体中的分布方式和气孔的形状、大小、闭孔方式,是影响浮力的重要因素;它的柔软程度也会影响救生衣的舒适性;所有浮力材料的浸水时间