基于计算机仿真的聚酰亚胺消防服的研发

万贤福,张小云,杜世仪，李俊玲，汪 军

(1.东华大学 纺织学院，上海 201620；2.中国纺织科学研究院 江南分院，浙江 绍兴 312071)

聚酰亚胺(polyimide, PI)具有优良的耐腐蚀、耐高低温、耐磨损等性能，被广泛应用于航空航天等高科技领域[1-3]。聚酰亚胺纤维是近年来纤维高分子材料领域应用广泛且发展迅速的一类高性能纤维，有望在电磁屏蔽、雷达红外隐身、建筑材料及防护用品等领域或恶劣的环境中得到广泛应用[1-3]。在消防服领域，目前世界上的功能性消防服市场广泛采用杜邦公司生产的芳纶纤维，即Nomex和Kevlar纤维[4]。聚酰亚胺纤维在消防服上的应用仍处于探索阶段[4-5]。

笔者课题组基于聚酰亚胺纤维，进行了灭火防护服外层面料的设计与开发。 在设计和开发过程中，需要对面料和服装的防护效果进行预测。 除了对面料进行热防护性能测试之外， 在服装层面的测试涉及消防假人，使用成本过于昂贵。 因此，采用计算机仿真技术来预测面料防护效果，从而为聚酰亚胺防护织物和服装的设计和开发提供依据。

1 计算机仿真模型

由于消防服涉及生命安全，多年来，科研工作者对于消防服计算机模型开展了大量的研究。 其中，绝大部分工作主要关注消防服本身的防护机理，而忽略人体与消防服的动态热湿交互作用对防护效果的影响。 然而，防护过程是环境、消防服和人体3个系统动态热湿交互的结果；除了消防服的防护性能外，防护效果还受到消防服与人体的动态热湿交互作用的影响；……