本发明涉及一种电焊防护服面料的制备方法和制得的电焊防护服面料。
背景技术：
我国从事电焊作业的职工近200万人。电焊作业、特别是在狭窄空间进行仰姿焊接作业的员工，面临熔融金属对身体的侵害。
现有焊接防护服面料以经阻燃整理的纯棉织物为主，高级的电焊防护服也采用皮革或芳纶织物作为面料，但是价格很贵。为了阻隔电焊操作产生的熔融金属洒落在织物上造成对人体的烫伤，通常采用平方米重≥300g/m2、甚至到达450g/m2的厚重的面料。
gb8965.2-2009(防护服装，阻燃防护，第2部分：焊接服)规定：焊接防护服面料的经纬向强度均应大于450n、15滴金属熔融滴落后的升温不超过40℃、透湿量大于6000g/m2·24h；a级防护服的续燃时间和阴燃时间均小于2s、损毁长度小于50mm；b级防护服的续燃时间和阴燃时间均小于4s、损毁长度小于100mm。
电焊采用电弧的热量将焊条熔化，有大电流间歇工作带来的电磁辐射，电流波形多样化导致辐射频谱广、脉冲场强高。研究表明，电焊作业人员在作业后测试其心电图，心电图失常率远高于对照人群。但现有电焊防护服为普通棉纤维或牛皮猪皮革，属于低介电系数高分子材料，没有电磁屏蔽功能，电焊防护服标准也不考核电磁屏蔽效能。
面对熔融金属释放的辐射热，现有焊接防护服只采用白色或米色等浅色作为反射体，对热射线的反射遮蔽作业很小；在夏季烈日下的户外电焊作业而言，也难以阻隔阳光热射线的入射。
在对棉织物施加阻燃涂层后，面料的透湿量很小，在高强度作业下人体有大量出汗时，汗液不能顺畅散发，不能利用汗液的蒸发潜热带走人体多余的热量，给人体带来中暑的危险，并导致工作效率下降。
总之，现有电焊防护服在阻燃性能、熔融金属防御性能、热射线遮蔽性能、电磁屏蔽性能、导汗透湿性能等方面均存在缺陷，采用皮革或芳纶织物时存在价格过高的问题，无法对大量焊接作业人员建立有效的防护，导致对焊接作业人员在健康方面的伤害，也影响了焊接作业的工作效率。
上述对背景技术的陈述仅是为了方便对本发明技术方案(使用的技术手段、解决的技术问题以及产生的技术效果等方面)的深入理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种能够克服现有技术缺陷的新的电焊防护服面料的制备方法和制得的电焊防护服面料。
本发明的一方面涉及一种电焊防护服面料的制备方法，所述方法包括如下步骤：a)提供纤维素纤维和未改性维纶或经改性维纶，进行混纺获得织物；b)使用染料对步骤a)中获得的织物进行染色加工，获得经染色的织物；c)将步骤b)中获得的经染色的织物浸泡在四羟甲基磷类化合物的水溶液中，干燥后进行氨熏和氧化，获得阻燃织物；d)在步骤c)中获得的阻燃织物的正面施加涂层组合物，所述涂层组合物包含水性聚氨酯树脂、交联剂、氢氧化铝粉末、十溴联苯乙烷、三氧化二锑、渗透剂和木质素粉体，然后热定型从而获得正面经涂布的阻燃织物；e)在步骤d)中获得的正面经涂布的阻燃织物的反面局部施加氟系拒水剂。
在本发明的一个实施方案中，纤维素纤维选自棉纤维、大麻纤维、亚麻纤维、苎麻纤维、粘胶纤维、莫代尔纤维、天丝纤维或其混合物，纤维素纤维和未改性维纶或经改性维纶的比例分别为75-90重量％和10-25重量％。
在本发明的另一个实施方案中，步骤a)中使用的未改性维纶具有55-65％的缩醛度，经改性维纶通过降低未改性维纶的缩醛化程度而改性从而具有0至小于55％的缩醛度。
在本发明的另一个实施方案中，步骤b)中使用还原染料或活性染料染色，使得经染色的织物具有白色、米色、浅蓝色、浅绿色等浅色。
在本发明的另一个实施方案中，步骤c)中使用的四羟甲基磷类化合物选自四羟甲基氯化磷、四羟甲基硫酸磷、四羟甲基氯化磷-尿素缩合物、四羟甲基硫酸磷-尿素缩合物或其混合物。
在本发明的另一个实施方案中，步骤c)中使用的四羟甲基磷类化合物的水溶液具有200-400克/升的四羟甲基磷类化合物浓度，任选还具有0.5-4克/升的渗透剂浓度和8-25克/升的柔软剂浓度，四羟甲基磷类化合物的施加量为25-35g/m2织物。
在本发明的另一个实施方案中，在步骤c)的氨熏过程中，选择650-900升/分钟的氨气流量、50-95℃的氨熏温度和10-25分钟的氨熏时间，在步骤c)的氧化过程中，选择双氧水和氢氧化钠的水溶液作为氧化剂，氧化温度为45-75℃，氧化时间为5-15分钟。
在本发明的另一个实施方案中，步骤d)中施加的涂层组合物的组成为：36-60重量份的水性聚氨酯树脂、1-3重量份的交联剂、30-60重量份的粒径为1-5微米的氢氧化铝粉末、1-7重量份的十溴联苯乙烷、1-5重量份的三氧化二锑、2-5重量份的渗透剂和4-12重量份的粒径为1-5微米的木质素粉体，涂层组合物的施加量为40-60g/m2织物。
在本发明的另一个实施方案中，步骤e)中的氟系拒水剂以点状印花或网状印花的方式施加，使印有拒水剂的区域和未印拒水剂的区域之间产生亲水性差异。
本发明的另一方面涉及根据本发明的制备方法制得的电焊防护服面料。
本发明的方法首先采用纤维素纤维和未改性维纶或经改性维纶混纺，利用未改性维纶或经改性维纶的高强耐磨特性及可以采用四羟甲基磷类化合物进行阻燃整理的特性，制成由未改性维纶或经改性维纶增强的混纺织物进行阻燃整理，大幅度提高织物强度和阻燃性能。对照未经维纶增强的全棉面料，平方米重为300g的全棉面料的经向强度约1100n，而经20％维纶增强的同规格面料的经向强度近1600n。
另外，本发明的方法中施加的涂层组合物包含的氢氧化铝粉末(ath)是氧化铝的水合物(al2o3+3h2o)，每一个氧化铝分子携带3个水分子，在遇到200℃左右高温时会脱水带走热量，释放出水的总吸热量达到1970j/g。因此在接触到熔融金属热体后会快速吸收熔融金属的热量，并通过水分的气化而迅速将热量逸散掉。并且ath本身就是一种无机阻燃剂，因此是非常合理有效的电焊防护服的阻燃隔热材料。并且ath无毒、不含卤素、不产生腐蚀性产物，且价格低廉。另一方面，ath的红外反射率高于一般纤维材料，故对热塑性焊接和阳光带来的热射线有良好的反射能力，可降低工装在焊接作业中的服装内部的升温。ath的介电系数也高于一般纤维材料，故对ath涂层织物有电磁波吸波作用，降低了电磁波对人体的损伤。本发明的方法中施加的涂层组合物还采用溴锑协效阻燃剂(十溴联苯乙烷+三氧化二锑)，可以在较少的阻燃剂用量下，给水性聚氨酯提供阻燃性能；采用木质素还可以提高涂层织物的透湿性能。
此外，涂层织物反面采用点状印花或网状印花方式施加氟系拒水剂，使织物反面在印有拒水剂的区域和未印拒水剂的区域有显著的亲水性差异，并且在织物的厚度方向，因拒水剂的渗入而形成亲水毛细通道。当织物的反面接触到汗水时，汗水会从印有拒水剂的区域自动转移到亲水毛细通道，直接向涂层组合物方向转移，并通过涂层组合物中的具有良好亲水性和水分传递作用的木质素，将水分传递到织物外侧，通过空气对流加速逸散。
具体实施方式
本发明的发明构思包括多个具体的实施方案，不同的实施方案各有技术上或应用上的侧重，不同的实施方案可以组合搭配，以满足不同的应用场景，解决不同的应用需求。因此，下述对具体实施方案的描述不应理解为对本发明意欲保护的技术方案的限定。
在本发明的方法中可以使用纤维素纤维和未改性维纶纤维或经改性维纶纤维进行混纺。纤维素纤维选自棉纤维、大麻纤维、亚麻纤维、苎麻纤维、粘胶纤维、莫代尔纤维、天丝纤维或其混合物。未改性维纶包括现有的高强维纶或普通维纶。经改性维纶以如下方式改性：采用普通维纶或高强维纶生产工艺制得pva纤维后，在进行缩醛化加工时，将缩醛化反应的进行程度适当减弱或完全不进行缩醛化反应，使改性维纶的缩醛度从常规的55-65％降低到0至小于55％。改性维纶的目的是降低维纶的缩醛度，使纤维具有更多的羟基以便与阻燃剂(四羟甲基磷类化合物)结合，提高阻燃剂与纤维的结合力，提高耐久性，在改性过程中可以施加成孔剂，使阻燃剂和氨气更加容易进入纤维内的无定形区域。
实施例1
由82重量％棉纤维和18重量％改性维纶混纺制成的织物(其中的维纶缩醛度为10％)，经低温净洗及染色(染成米黄色)后进入轧车，在220g/l浓度的四羟甲基氯化磷水溶液中配以2g/l渗透剂jfc、20g/l柔软剂xl-300，进行二浸二轧加工，使阻燃工作液渗入到纤维的无定型区同时四羟甲基氯化磷与改性维纶和棉纤维的羟基发生化学反应，四羟甲基氯化磷的施加量为28g/m2织物；在80℃的温度下干燥至18重量％的含水率，再在氨气流量为900升/分钟的条件下进行90℃×15分钟氨熏，再进入27％双氧水3g/l和氢氧化钠3g/l的氧化液槽中进行60℃×10min的氧化反应。在织物正面以50g/m2织物的施加量施加包含如下成分的涂层组合物：40重量份聚醚型水性聚氨酯树脂、2重量份聚醚多元醇交联剂、40重量份粒径为2微米的氢氧化铝粉末、5.3重量份十溴联苯乙烷、2.7重量份三氧化二锑、2重量份脂肪醇聚氧乙烯醚渗透剂jfc和8重量份粒径为1.5微米的木质素粉体，在160℃下热定型1.5分钟，然后在织物反面以点状印花方式施加fk510氟系拒水剂(中国纺织科学研究院纺织助剂开发中心生产)。
由此制得的电焊防护服面料，平方米重290g，经纬向强度1320×1010n，经纬向续燃时间0s×0s、经纬向阴燃时间均小于0.7s×1.0s、经纬向损毁长度小于45×43mm；15滴金属熔融滴落后的升温26℃、透湿量大于8700g/m2·24h，达到a级焊接防护服的技术水平。
实施例2
由80重量％棉纤维和20重量％改性维纶混纺制成的织物(其中的维纶缩醛度为24％)，经低温净洗及染色(染成浅蓝色)后进入轧车，在200g/l浓度的四羟甲基硫酸磷水溶液中配以2g/l渗透剂jfc、15g/l柔软剂xl-300，进行二浸二轧加工，使阻燃工作液渗入到纤维的无定型区同时四羟甲基硫酸磷与改性维纶和棉纤维的羟基发生化学反应，四羟甲基硫酸磷的施加量为25g/m2织物；在75℃的温度下干燥至16重量％的含水率，再在氨气流量为700升/分钟的条件下进行90℃×10分钟氨熏，再进入27％双氧水3g/l和氢氧化钠3g/l的氧化液槽中进行60℃×7min的氧化反应。在织物正面以45g/m2织物的施加量施加包含如下成分的涂层组合物：36重量份聚醚型水性聚氨酯树脂、1.8重量份聚醚多元醇交联剂、42.8重量份粒径为1.5微米的氢氧化铝粉末、4.8重量份十溴联苯乙烷、2.4重量份三氧化二锑、2.2重量份脂肪醇聚氧乙烯醚渗透剂jfc和10重量份粒径为1.5微米的木质素粉体，在150℃下热定型1.5分钟，然后在织物反面以点状印花方式施加fk510氟系拒水剂(中国纺织科学研究院纺织助剂开发中心生产)。
由此制得的电焊防护服面料，平方米重270g，经纬向强度1180×978n，经纬向续燃时间1.0s×1.2s、经纬向阴燃时间均小于1.5s×1.7s、经纬向损毁长度小于65×78mm；15滴金属熔融滴落后的升温36℃、透湿量大于8930g/m2·24h。
实施例3
由75重量％棉纤维和25重量％普通维纶混纺制成的织物(其中的维纶缩醛度为55％)，经低温净洗及染色(染成浅绿色)后进入轧车，在200g/l浓度的四羟甲基硫酸磷-尿素缩合物水溶液中配以4g/l渗透剂jfc、18g/l柔软剂xl-300，进行二浸二轧加工，使阻燃工作液渗入到纤维的无定型区同时四羟甲基硫酸磷-尿素缩合物与棉纤维和普通维纶尚存的羟基发生化学反应，四羟甲基硫酸磷-尿素缩合物的施加量为35g/m2织物；在80℃的温度下干燥至16重量％的含水率，再在氨气流量为850升/分钟的条件下进行90℃×12分钟氨熏，再进入27％双氧水3g/l和氢氧化钠3g/l的氧化液槽中进行60℃×12min的氧化反应。在织物正面以55g/m2织物的施加量施加包含如下成分的涂层组合物：40重量份聚醚型水性聚氨酯树脂、2重量份聚醚多元醇交联剂、33.5重量份粒径为1.2微米的氢氧化铝粉末、6.6重量份十溴联苯乙烷、3.4重量份三氧化二锑、2.5重量份脂肪醇聚氧乙烯醚渗透剂jfc和12重量份粒径为1.5微米的木质素粉体，在150℃下热定型2.0分钟，然后在织物反面以网状印花方式施加fk510氟系拒水剂(中国纺织科学研究院纺织助剂开发中心生产)。
由此制得的电焊防护服面料，平方米重300g，经纬向强度1510×1080n，经纬向续燃时间0.5s×0.6s、经纬向阴燃时间均小于1.0s×1.4s、经纬向损毁长度小于44×42mm；15滴金属熔融滴落后的升温30℃、透湿量大于7440g/m2·24h。
以上示例性实施方式所呈现的描述仅用以说明本发明的技术方案，并不想要成为毫无遗漏的，也不想要把本发明限制为所描述的精确形式。显然，本领域的普通技术人员根据上述教导作出很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员便于理解、实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本发明的保护范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。