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，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、电焊服等商业化应用，提供了一条高效的商业化制备技术路线。
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
