一种基于碳化织物的火警传感材料的制备方法及其应用

1.本发明属于柔性智能纺织品技术领域，特别涉及一种基于碳化织物的火警传感材料的制备方法及其应用。


背景技术：

2.近年来，随着生活水平的提高，一次性织物的使用场合越来越多。如一次性洗脸巾的出现逐渐替代了毛巾的使用，因此一次性织物的使用量越来越大，由于其本身的“一次性”，产生的废弃织物的数量逐年提高，这些废弃织物造成了大量的资源浪费和环境污染，因此，如何将这些废弃织物进行合理再利用对于环境保护具有重大意义。
3.每年大大小小的火灾严重威胁到人们的生命安全和财产损失，火灾传感器显得尤为重要，如今市面上的火焰传感器主要分为三种，分别为红外火焰传感器、紫外火焰传感器和紫外/红外混合传感器，三种均为探测波长范围内的红外、紫外光进行传感，使用中可能会出现误差。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种基于碳化织物的火警传感材料的制备方法及其应用，改善了废弃粘胶洗脸巾的再利用问题和火焰报警问题。
5.本发明的第一目的可通过下列技术方案来实现：一种基于碳化织物的火警传感材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.步骤1：选择一种废弃的生物质一次性粘胶织物，将其放于管式炉中进行不同程度的碳化，得到碳化传感织物；
7.步骤2：将步骤1得到的碳化传感织物置于酒精灯火焰上，外接电阻测试仪对碳化传感织物的相对电阻变化进行测试，表征碳化传感织物的火警传感性能。
8.优选的，将步骤1得到的碳化传感织物置于酒精灯火焰上一段时间后移开，反复多次测试该织物重复报警能力。
9.优选的，所述生物质一次性粘胶织物包括由粘胶面料构成的粘胶洗脸巾、粘胶无纺布、粘胶隔离垫中的一种。
10.优选的，所述步骤1中不同程度的碳化指在管式炉中采用不同的碳化温度对生物质一次性织物进行不同程度的碳化，获得具有不同火焰报警性能的碳化传感织物。
11.优选的，所述步骤1中的碳化具体包括以下工艺：碳化温度300-900℃，升温速率1℃/min-5℃/min，碳化时间为30min-120min。碳化温度较低时，织物内部纤维得不到有效碳化，火焰接近后碳化织物会迅速燃烧，电阻迅速下降。
12.优选的，表征碳化传感织物的火警性能包括记录并分析火焰对碳化传感织物相对电阻的影响及其规律。
13.优选的，所述碳化传感织物的碳化程度达到80％以上，所述碳化传感织物具备重复使用特性。
14.优选的，所述碳化传感织物放于酒精灯火焰上，电阻在70-90ms迅速下降20％-30％，且将火焰移去，传感器电阻逐渐恢复至原来数值。
15.根据本发明的另一个方面，提供一种基于碳化织物的火警传感材料的应用，其特征在于，将上述方法制备的碳化传感织物应用于火焰报警器，作为火焰报警器的主体材料，通过检测碳化传感织物的电阻变化对火焰进行检测，实现火焰报警功能。
16.与现有技术相比，本新型卫浴集成吊顶系统具有以下优点：(1)本发明的制备方法所选材料为废弃的一次性织物，实现对废弃材料的重新利用，生态环保，减少资源浪费和环境污染，成本较低；(2)制备过程简单易操作，方便生产制造；(3)由于粘胶主要成分为纤维素，以此为基材制备的传感器反应灵敏，可实现性较强，应用广泛，使用较高温度碳化后所得到的传感器可重复使用。
附图说明
17.图1为实施例碳化传感织物制备流程图；
18.图2为实施例碳化传感织物组织结构示意图；
19.图3为在不同温度碳化得到的碳化传感织物在火焰下电阻变化对比图。
20.图4为实施例的在900℃下碳化后得到的碳化传感织物经反复火焰测试的性状示意图。
具体实施方式
21.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过各参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
22.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
23.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
24.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.参照图1，本发明提供了一种基于碳化织物的火警传感材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
26.步骤1：选择一种废弃的生物质一次性粘胶织物，将其放于管式炉中进行不同程度
的碳化，得到碳化传感织物，碳化过程中通入惰性气体进行保护；
27.步骤2：将步骤1得到的碳化传感织物置于酒精灯火焰上，外接电阻测试仪对碳化传感织物相对电阻变化进行测试，表征织物火警传感性能，记录并分析火焰对织物传感器相对电阻的影响及其规律；
28.在一种可选地实施方式中，将步骤1得到的碳化传感织物置于酒精灯火焰上一段时间后移开，反复多次测试该织物重复报警能力。碳化传感织物放于火焰上，电阻在70-90ms迅速下降20％-30％，且将火焰移去，碳化传感织物电阻逐渐恢复至原来数值。
29.在一种可选地实施方式中，在管式炉中采用不同的碳化温度对生物质一次性织物进行不同程度的碳化，获得具有不同火焰报警性能的碳化传感织物。
30.步骤1中的碳化工艺为：碳化温度300-900℃，升温速率1℃/min-5℃/min，碳化时间为30min-120min。
31.在用于火焰报警器时，通过碳化传感织物的电阻变化对火焰进行监测，实现火焰报警功能。
32.以回收利用的废弃一次性粘胶洗脸巾为例，做具体说明如下
33.实施例1
34.结合图1，采用otf-1200x型管式炉对一次性粘胶洗脸巾进行碳化，碳化温度为300℃，n2通入速率为2.5ml/min，保温2h，然后放置室温冷却，得到碳化传感织物作为传感器主体，测试并计算其在火焰下电阻应变特性。在本实施例中，由于碳化温度较低，碳化传感织物内部纤维得不到有效碳化，火焰接近后碳化传感织物会迅速燃烧，电阻迅速下降。
35.实施例2
36.结合图1，采用otf-1200x型管式炉对一次性粘胶洗脸巾进行碳化，碳化温度为600℃，n2通入速率为2.5ml/min，保温2h，然后放置室温冷却，将碳化后得到的织物作为传感器主体，测试过程与实施例1相同。在本实施例中，由于碳化温度一般，碳化传感织物内部纤维仍然不能够得到有效碳化，火焰接近后碳化传感织物会迅速燃烧，电阻迅速下降。
37.可见实施例1和2制备得到的碳化传感织物适合作为一次性使用的火警传感材料，进而制备一次性火警报警器。
38.实施例3
39.结合图1，采用otf-1200x型管式炉对一次性粘胶洗脸巾进行碳化，碳化温度为900℃，n2通入速率为2.5ml/min，保温2h，测试过程与实施例1相同。本实施例中，当采用较高温度碳化，因此碳化传感织物内部纤维能够得到有效碳化，其碳化程度80％以上，能实现其火焰报警重复使用的特性。本实施例制备得到的碳化传感织物可以作为可重复利用的火警传感材料，进而制备可多次反复使用的火警报警器。
40.图2分别为碳化温度为900℃时碳化传感织物内部纤维的扫描电子显微镜图像，随着碳化温度的提高，纤维表面的沟槽减少，且碳化温度为900℃的纤维表面出现微孔隙。
41.图3为碳化传感织物经过两种不同温度碳化后的火焰报警测试，具体为cvm-600、cvm-900在火焰下相对电阻变化对比，cvm-600在火焰下相对电阻变化较大，比cvm-900大50％以上，燃烧一段时间后织物断裂，电阻迅速升至无穷大，cvm-900电阻变化值较小，但其不会燃烧且移开火焰后其电阻会恢复至原来大小，两者响应时间均在80-130ms，反应灵敏。
42.图4为使用火焰对cvm-900进行反复测试，其相对电阻会发生稳定变化，恢复时间
在130ms左右，反应及恢复时间短。本发明可以作为火警传感器的主体进行重复使用，可回收，低成本，高灵敏度，有良好的市场应用前景。
43.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。