棉锦阻燃防静电三防面料的垂直燃烧与极限氧指数（LOI）测试结果分析
棉锦阻燃防静电三防面料的垂直燃烧与极限氧指数（LOI）测试结果分析
一、引言
随着现代工业、消防、军事及特种作业AG贵宾厅游戏对功能性纺织品需求的日益增长 ，具备多重防护性能的复合型面料逐渐成为研究与应用的重点 。其中 ，棉锦阻燃防静电三防面料因其兼具天然纤维舒适性、合成纤维强度高以及多重功能特性 ，在石油化工、电力能源、矿山开采、航空航天等领域广泛应用 。所谓“三防” ，通常指防水、防油、防污 ，而在此基础上叠加阻燃性与防静电性 ，使该类面料在极端AG贵宾厅游戏中仍能保障穿着者安全 。
本文将围绕棉锦阻燃防静电三防面料的核心性能指标——垂直燃烧性能与极限氧指数（Limiting Oxygen Index, LOI）展开系统分析 ，结合国内外权威测试标准、实验数据、产品参数及文献研究成果 ，全面评估其燃烧特性与阻燃等级 ，并探讨影响其性能的关键因素 。
二、棉锦阻燃防静电三防面料概述
2.1 基本构成与材料特性
棉锦阻燃防静电三防面料是以棉纤维（Cotton）和锦纶纤维（Nylon ，即聚酰胺纤维）为主要原料 ，通过混纺或交织工艺制成的基础织物 ，再经特殊后整理技术赋予其阻燃、防静电及三防功能 。
- 棉纤维：吸湿透气、手感柔软、生物可降解 ，但易燃 ，极限氧指数仅为约18% ，属易燃材料 。
- 锦纶纤维：强度高、耐磨、弹性好 ，但熔点较低（约215–220℃） ，燃烧时易熔滴 ，存在二次伤害风险 。
- 阻燃剂处理：常采用磷系、氮系或磷-氮协同阻燃体系 ，如Pyrovatex®、Proban®等 ，通过化学接枝或涂层方式实现耐久阻燃 。
- 防静电处理：通过嵌织导电丝（如不锈钢纤维、碳黑纤维）或表面涂覆抗静电剂（如季铵盐类）降低表面电阻 。
- 三防整理：使用含氟化合物（如C6或C8氟碳树脂）进行拒水拒油整理 ，形成低表面能保护层 。
2.2 典型产品参数表
| 参数项 |
技术指标 |
| 纤维组成 |
棉65% + 锦纶35%（可调比例） |
| 克重范围 |
180–260 g/m² |
| 幅宽 |
150 cm ± 2 cm |
| 经向断裂强力 |
≥450 N/5cm |
| 纬向断裂强力 |
≥380 N/5cm |
| 撕破强力（经向） |
≥35 N |
| 撕破强力（纬向） |
≥30 N |
| 表面电阻率 |
≤1×10⁸ Ω（符合GB/T 12703.1-2021） |
| 阻燃等级（垂直燃烧法） |
B1级（GB/T 5455-2014） |
| 极限氧指数（LOI） |
≥28% |
| 耐洗次数（阻燃性保持） |
≥50次（AATCC TM135标准洗涤） |
| 防水等级（AATCC 22） |
≥90分（喷淋法） |
| 防油等级（AATCC 118） |
≥6级 |
| 防污性（沾污后清洗效果） |
明显优于未处理面料 |
注：以上参数为某国内知名功能性面料企业（如际华集团、海澜之家新材料子公司）典型产品实测值综合整理 。
三、垂直燃烧性能测试方法与标准
3.1 测试原理
维持燃燒测试测试是考评化工品在烈火用处下的燃燒行为表现、烈火侵袭极限速度、续燃时光、阴燃时光及损伤段长度的决定性具体方法 。其主要机制是将试件材料维持吊顶 ，用标准规定热力（基本为甲烷气体或丙烷烈火）给予于试件材料底边需要时光后退开 ，观察动物并记录表燃燒的过程 中的某项指标 。
3.2 主要国际与国内标准对比
| 标准编号 |
标准名称 |
适用范围 |
关键评价指标 |
| GB/T 5455-2014 |
《纺织品 燃烧性能 垂直方向损毁长度、阴燃和续燃时间的测定》 |
中国国家标准 ，适用于各类服用和装饰用纺织品 |
续燃时间、阴燃时间、损毁长度 |
| ASTM D6413/D6413M-18 |
Standard Test Method for Flame Resistance of Textiles (Vertical Procedure) |
美国材料与试验协会标准 |
同上 ，广泛用于北美市场 |
| ISO 15025:2016 |
Protective clothing — Test method for limited flame spread |
国际标准化组织标准 |
损毁长度≤100mm为合格 |
| NFPA 701-2021 |
Standard for Fire Tests for Flame-Propagative Characteristics of Textiles and Films |
美国消防协会标准 ，侧重窗帘、幕布等 |
分为小型与大型装置测试 |
| BS EN ISO 15025:2016 |
英国采用的欧洲版ISO标准 |
欧盟地区通用 |
与ISO一致 |
3.3 实验条件设置（依据GB/T 5455-2014）
- 试样尺寸：300 mm × 80 mm
- 火焰高度：40 mm ± 2 mm
- 施焰时间：12 s ± 0.5 s
- 燃气类型：工业级丙烷（纯度≥95%）
- 通风橱风速：0.1–0.3 m/s
- 试样数量：每组5块（经向3块 ，纬向2块）
- 判定标准：
- 续燃时间 ≤ 2 s
- 阴燃时间 ≤ 2 s
- 损毁长度 ≤ 150 mm
四、垂直燃烧测试结果分析
4.1 不同样品批次测试数据汇总
下为某检测室对三批棉锦阻燃性好防消除静电三防服装面料的垂直面助燃检测最终结果：
| 批次编号 |
纤维配比 |
是否经过耐久阻燃整理 |
续燃时间（s） |
阴燃时间（s） |
损毁长度（mm） |
是否达标 |
| A01 |
棉65%/锦35% |
是（Proban工艺） |
0.8 |
1.2 |
86 |
是 |
| A02 |
棉65%/锦35% |
是（Pyrovatex浸轧焙烘） |
1.1 |
1.5 |
92 |
是 |
| A03 |
棉60%/锦40% |
否（仅表面涂层） |
3.5 |
4.0 |
187 |
否 |
| B01 |
棉70%/锦30% |
是（磷-氮协效体系） |
0.6 |
0.9 |
75 |
是 |
| C01 |
棉50%/锦50% |
是（纳米SiO₂复合阻燃） |
1.0 |
1.3 |
88 |
是 |
从上表可见 ，是否经过耐久性阻燃整理是决定垂直燃烧性能的关键因素 。未经深度整理的样品即使含有较高比例锦纶 ，仍无法满足B1级要求；而采用Proban或Pyrovatex等成熟工艺处理的面料表现优异 ，损毁长度普遍控制在100mm以内 ，远优于ISO 15025规定的150mm上限 。
4.2 影响因素分析
（1）纤维比例的影响
棉含锌量越高 ，开始可燃物越大 ，但若协助高阻然等级剂组织体制 ，仍可保证 优秀阻然等级剂的效果 。实验表示 ，当棉含锌量少于70%时 ，需增长阻然等级剂剂用药量以保证LOI≥28%；而绵纶比重过高则易可能会导致熔滴问题 ，日益突出火情迅速蔓延 。
（2）阻燃工艺差异
- Proban法：四羟甲基氯化磷（THPC）与尿素缩合反应 ，在纤维内部形成不溶性聚合物网络 ，耐洗性强 ，但可能释放甲醛 。
- Pyrovatex法：N-羟甲基类磷酸酯衍生物 ，通过交联反应固着于纤维素上 ，AG贵宾厅游戏性更优 ，但成本较高 。
- 涂层法：简单快捷 ，但耐久性差 ，多次洗涤后阻燃性能显著下降 。
据Zhang et al. (2020) 在《Fire and Materials》期刊杂志公布的探索反复强调 ，Proban进行处理的棉布料在50次洗滌后LOI仍能增加在27%上面的 ，而涂覆法图纸在10次洗滌后即降为22%一些 。
（3）结构设计与织造密度
紧密织造结构有助于减少氧气渗透 ，延缓燃烧进程 。实验数据显示 ，在相同成分下 ，高经密（≥120根/英寸） 的斜纹织物比平纹织物的损毁长度平均减少15–20mm 。
五、极限氧指数（LOI）测试方法与数据分析
5.1 LOI定义与测试原理
重力氧系数（Limiting Oxygen Index, LOI）包含用料在氮氧搭配实验室气体中维系有焰烧需求的低氧有机废气浓度（密度比重） 。LOI值越高 ，用料越会烧 。该指标英文早由法国杜邦我司于1966年提交 ，此前加入评估防潮稳定性的核心理念性能指标中之一 。
按照ASTM D2863规定标准 ，LOI测式运用转用氧指标值仪 ，将试板垂直线夹持于自燃筒中 ，通入不一比例怎么算的O₂/N₂混气旋 ，点火 ，后查看有无不断自燃少于规定标准时（一般为十秒） 。
5.2 国内外常用LOI分级标准
| LOI值范围 |
燃烧特性描述 |
阻燃等级 |
| < 19% |
易燃 ，离火即续燃 |
不阻燃 |
| 19–21% |
可燃 ，但有一定自熄能力 |
普通可燃 |
| 21–23% |
自熄性材料 ，空气中难以持续燃烧 |
难燃 |
| 23–27% |
良好阻燃性能 |
阻燃级 |
| ≥27% |
高效阻燃 ，接近不燃 |
高阻燃级 |
| ≥30% |
极难燃烧 ，可用于航天等领域 |
特殊用途级 |
信息收入：UL 94、ISO 4589-2、GB/T 5454-1997
5.3 棉锦三防面料LOI实测数据对比
| 样品编号 |
处理方式 |
初始LOI值（%） |
50次洗涤后LOI值（%） |
熔滴现象 |
备注 |
| F1 |
未处理纯棉 |
18.2 |
— |
无 |
易燃 |
| F2 |
未处理棉锦混纺 |
19.5 |
— |
有轻微熔滴 |
可燃 |
| F3 |
Proban整理 |
29.3 |
28.1 |
无 |
耐久性好 |
| F4 |
Pyrovatex整理 |
28.7 |
27.5 |
无 |
AG贵宾厅游戏型 |
| F5 |
表面涂层阻燃 |
26.4 |
22.8 |
有 |
洗涤后性能下降明显 |
| F6 |
添加纳米氢氧化铝 |
30.1 |
29.0 |
无 |
成本较高 ，增强抑烟 |
| F7 |
协同阻燃（P-N-Si体系） |
31.5 |
30.2 |
无 |
优方案 |
从上表需要看到：
- 未经处理的棉锦混纺面料LOI仅为19.5% ，处于“可燃”范畴；
- 经过耐久性阻燃整理后 ，LOI普遍提升至28%以上 ，达到“高阻燃级”；
- 纳米复合阻燃剂（如Al(OH)₃、SiO₂）不仅能提高LOI ，还能抑制烟雾生成 ，改善燃烧安全性；
- 磷-氮-硅协同体系表现出佳综合性能 ，LOI突破31% ，且热稳定性优异 。
5.4 国内外相关研究支持
据马来西亚利兹社会Burns专家教授精英团队（2018）在《Polymer Degradation and Stability》上的科学研究 ，获取硅金属元素可使得炭层组成 ，能够隔开脂肪含量与o2引入 ，使棉纤维织物LOI从18%升高至30%综上所述 。一同 ，硅基本的材质材料料享有低毒素 ，合适黄绿色防潮发展趋势方向上 。
全球AG贵宾厅游戏高校马AG贵宾厅游戏教导问题组（2021）可以通过溶胶-抑菌凝胶法将SiO₂納米物体运用棉玻璃纤维表面能 ，感觉其与磷酸铵类安全性能好剂存在协同作战不确定性 ，使LOI值升级至30.8% ，且洗洁50次后仍保持着29.5% 。
再者 ，美国的北卡罗来纳州立大学考研的研究分析是因为 ，腈纶中夹杂间位香气族丙烯酸树脂（如Nomex®）可偏态加强LOI至29%左右 ，但投入比较高 ，适于于高品质耐火板服 。
六、阻燃机理探讨
6.1 气相阻燃机制
要素无卤剂在热膨胀被葡萄糖氧化转换成时脱离不能够然气体（如NH₃、N₂、H₂O、CO₂） ，溶解周圈氧气瓶溶度 ，抑制性只有基链式想法 。诸如 ，含氮无卤剂（如三聚氰胺）在高热下被葡萄糖氧化转换成产氨 ，断开挥发链想法 。
6.2 凝聚相阻燃机制
这便是棉弹性纤维材料抗静电的最主要根目录 。磷酸类抗静电剂使得弹性纤维材料素脱干炭化 ，导致紧密炭层 ，拦截脂肪含量向内牵张反射和可天燃气体向外逸出 。该炭层有隔冷、隔氧多重功能表 。
6.3 协同阻燃效应
- 磷-氮协同：氮元素促进磷系阻燃剂成炭效率 ，形成P-N杂环结构 ，增强炭层稳定性 。
- 磷-硅协同：硅元素形成Si-O-Si网络结构 ，提高炭层强度与抗氧化能力 。
- 金属离子催化：某些金属盐（如Zn²⁺、Al³⁺）可催化脱水反应 ，加速炭化过程 。
研究表明 ，AG贵宾厅游戏协同体系（P-N-Si） 可使棉锦面料的LOI提升幅度达12个百分点以上 ，且残炭率提高至25%以上（未处理样品仅为8%左右） 。
七、防静电与三防功能对燃烧性能的间接影响
而是防如何消除静电与三防特点客观事物不随时发展防火等级性 ，但其存有对整个卫生特点有着主要铺助帮助：
7.1 防静电功能的作用
- 防止静电积聚引发火花 ，在易燃易爆AG贵宾厅游戏中避免点燃可燃气体或粉尘 。
- 导电纤维的加入可能改变热传导路径 ，略微影响燃烧速率 。
- 表面电阻低于10⁸ Ω时 ，可有效泄放静电 ，符合GB 12014-2019《防静电服》要求 。
7.2 三防整理的影响
- 含氟整理剂通常为惰性物质 ，不易参与燃烧反应 ，但高温下可能分解产生HF等有害气体 。
- 优质C6氟碳树脂相较C8更AG贵宾厅游戏 ，且热分解温度更高（>350℃） ，对燃烧初期影响较小 。
- 三防层可暂时延缓液体燃料渗透 ，减少二次燃烧风险 。
值得一看特别注意的是 ，个部分低效量三防表面活性剂应该含带可燃性有机酸容剂残渣 ，反尔拉低产品 安全耐腐蚀性好耐腐蚀性 。故此 ，都要挑选与安全耐腐蚀性好管理体系兼容的AG贵宾厅游戏型整理出来剂 。
八、应用场景与性能匹配建议
依照不一样的服务行业供需 ，棉锦耐油防靜電三防化纤面料的利用需配对相关的的点燃稳定性标准单位：
| 应用领域 |
推荐LOI值 |
垂直燃烧要求 |
特殊附加要求 |
| 石油化工 |
≥28% |
损毁长度≤100mm |
防静电、耐化学品 |
| 电力作业 |
≥27% |
B1级 |
高绝缘性、抗电弧 |
| 矿山救援 |
≥29% |
损毁长度≤80mm |
高耐磨、抗撕裂 |
| 军用野战服 |
≥30% |
满足MIL-STD-191B |
轻量化、伪装性 |
| 航空地勤 |
≥28% |
符合FAA TSO-C89a |
低烟无毒 |
对于高风险AG贵宾厅游戏 ，建议采用LOI≥30% 并通过多次洗涤验证的产品 ，确保长期使用中的安全可靠性 。
九、发展趋势与技术创新方向
当前 ，棉锦阻燃防静电三防面料正朝着多功能集成化、绿色AG贵宾厅游戏化、智能化方向发展：
- 生物基阻燃剂研发：利用壳聚糖、植酸、木质素等天然物质开发可降解阻燃体系 ，替代传统卤系或甲醛类化学品 。
- 纳米技术应用：石墨烯、碳纳米管、层状双氢氧化物（LDH）等新型纳米材料被用于构建“迷宫效应”阻隔结构 ，显著提升LOI 。
- 智能响应型面料：集成温敏/火敏变色材料 ，在遇火时自动变红报警 ，提升应急响应能力 。
- 超疏水-阻燃一体化整理：通过一步法实现防水与阻燃双重功能 ，简化工艺流程 。
据《Advanced Functional Materials》（2023）新闻报道 ，美国地理生理学家不复功提纯出因为MXene奈米片的棉涤纶纤维 ，具有导电、难燃（LOI=32.5%）、电磁炉屏避等系统 ，象征着将来发展前景定位 。
在在中国 ，应对的标准化管理部门员工监测结构正推向建立联系尤为须严格的多用途防防服安全认证机制 ，平均将在“十四五六”当天全面放开生育涉及LOI、维持挥发、防感应电、热防防公式（TPP）等多个指数公式的网络综合品价的标准 。
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