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ABPBI-Fasern leisten sich bei der Prüfung der Außenschicht von Feuerwehrkleidung besser als Aramid: hohe thermische Stabilität und Kohlenbildungsfähigkeit stehen im Mittelpunkt

建筑与家装


Forschungshintergrund und Materialeigenschaften

Die Außenschicht von Feuerwehrschutzkleidung besteht in der Regel aus Flammschutzfasern mit hoher Leistung wie Aramid, Polybenzimidazol (PBI), Polyamid-Amid und Polyamid. PBI ist für seine Unbrennbarkeit und geringe Rauchfreisetzung bekannt. Eine in der Fachzeitschrift Fire and Materials veröffentlichte Studie richtete sich auf Poly(2,5-Benzomidazol) (ABPBI), ein synthetisches Monomer mit geringerer Kanzerogenität und höherer Wärme- und Flammschutzeigenschaften. Die Daten des Limit Oxygen Index (LOI) zeigen, dass der ABPBI etwa 72, der PBI etwa 38,3 und das Aramid etwa 25 ist. Trotz der herausragenden Zahlen ist die Forschung von ABPBI im Bereich der flammhemmenden Textilien begrenzt.

Testmethode und Hauptergebnisse

Das Forscherteam führte vertikale Verbrennungstests sowie Experimente mit Strahlungs- und Konvektionshermbelichtung durch, indem es ABPBI- und Aramid-Gewebe (Flächendichte 260 gsm) mit 2/1 Schrägstreifen verwendete und die thermische Stabilität beider Polymere aus den Perspektiven HOMO-LUMO, Bindungslösungsenergie und Mayer-Bindungsklasse in Kombination mit der DFT-Berechnung analysierte. Beim vertikalen Verbrennungstest zeigte keiner der beiden Gewebe eine erneute Verbrennung oder eine dunkle Verbrennung, wobei beide Kohlenrückstände weniger als 5% waren.

  • Bei Konvektionshermbelichtung (84 kW m-², 30 Sekunden) “brechen” Aramidgewebe aufgrund der Zerbrechung, während ABPBI Flexibilität und Dimensionsstabilität behält. Die dynamische mechanische Analyse von ABPBI nach der Hitzebeleidung zeigte einen Rückgang des Energiespeichermoduls um etwa das Zehnfache, die EDS-Analyse entsprach einem Sauerstoffverlust von 26,2% und einem Anstieg des Kohlenstoffelements von 9,3%; Aramid kann den Test unter diesen Bedingungen nicht abschließen. Bei 180 Sekunden Exposition unter 10 kW m-² Strahlungswärmeströmung zeigte sich kein deutlicher Verlust der Zugfestigkeit beider Gewebe. In Bezug auf die Wärmeschutzeigenschaften der gesamten Kleidung (TPP) beträgt die ABPBI-Außenschichtkombination 60 cal cm-² und die Aramid-Außenschichtkombination 44 cal cm-², die alle über den Mindestanforderungen von 35 cal cm-² liegen. Berechnungs- und Experimentergebnisse zeigen, dass ABPBI Vorteile in Bezug auf thermische Stabilität, Kohlenerzeugungsfähigkeit und Schutzeigenschaften hat und das Potenzial als fortschrittliches Außenmaterial für Brandschutzkleidung hat.

    Die Bedeutung für die Polymerhilfsmittel- und Baumaterialienindustrie

    Die Studie konzentriert sich zwar auf Schutztextilien, aber die Dimensionsstabilität, das Kohlenverhalten und die Alterungsbeständigkeit der hochleistungsfähigen Fasern bei hohen Temperaturen haben gemeinsam mit der Nachfrage nach flammhemmenden und dauerhaften Materialien im Gebäude- und Wohnbereich. Bei Anwendungen wie PVC-Profilen, Dichtungen und Baubeschichtungen ist die Witterungsbeständigkeit immer ein zentraler Indikator, und die Formulierung von Antioxidantien und Lichtstabilisatoren beeinflusst direkt die Lebensdauer des Materials unter Hitze-, Sauerstoff- und Lichtbedingungen. Der hohe LOI und die Kohlenerzeugungskapazität von ABPBI bieten eine Referenzide auf Materialebene für die Konstruktion von flammhemmenden Baumaterialien; Die Methode zur Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften und der Veränderungen in der Zusammensetzung der Elemente nach der Hitzebelastung in der Studie kann auch zur Beurteilung der Alterungsbeständigkeit von Baumaterialien dienen. Es ist wichtig zu beachten, dass sich die Studie auf die Außenschichte von Feuerwehrkleidung bezieht, und dass die Schlussfolgerungen der Migration zu Bauprodukten noch in Verbindung mit spezifischen Verarbeitungsprozessen, Formulierungssystemen und den einschlägigen regulatorischen Anforderungen überprüft werden müssen.

    Quelle: Wiley Online Library，《Fire and Materials》，DOI: 10.1002/fam.70090

    Um PVC-Profile, Witterungsbeständigkeit, Antioxidantien, Lichtstabilisatoren, Baustoffe herum, konzentriert sich Hybrid Chemical kontinuierlich auf den technologischen Fortschritt, die Verarbeitungsstabilität und die Anwendung auf diesem Gebiet. Dieser Artikel wurde auf der Grundlage von Quelleninformationen bearbeitet, wobei spezifische Rezepturen, Produktauswahlen und Leistungsvertifizierungen in Verbindung mit der Beratung über den tatsächlichen Betriebszustand stehen.

    Quelle der Informationen: Enhanced Fire Protection: Improved Efficacy of ABPBI Over Aramids as the Outer Layer in Firefighter Suits， Durch befeuchtete Chemiker aufgeräumt.