Ứng dụng của vải không dệt dạng sợi đã được oxy hóa trước

Vải không dệt sợi polyacrylonitrile tiền oxy hóa (viết tắt là PAN pre-oxidized fiber nonwoven) là một loại vải không dệt chức năng được làm từ polyacrylonitrile (PAN) thông qua quá trình kéo sợi và xử lý tiền oxy hóa. Các đặc tính cốt lõi của nó bao gồm khả năng chịu nhiệt độ cao, chống cháy, chống ăn mòn và độ bền cơ học nhất định. Hơn nữa, nó không bị tan chảy hoặc nhỏ giọt ở nhiệt độ cao mà chỉ bị cacbon hóa chậm. Do đó, nó được sử dụng rộng rãi trong các trường hợp có yêu cầu cực kỳ cao về an toàn và khả năng chống chịu thời tiết. Phần sau đây cung cấp giải thích chi tiết từ nhiều lĩnh vực ứng dụng cốt lõi, bao gồm các trường hợp ứng dụng, chức năng cốt lõi và hình thức sản phẩm:

1. Lĩnh vực phòng cháy chữa cháy và cứu nạn cứu hộ

Chống cháy là một trong những ứng dụng cốt lõi nhất của vải không dệt dạng sợi tiền oxy hóa. Tính chất chống cháy và chịu nhiệt độ cao của vải không dệt có thể đảm bảo trực tiếp sự an toàn cho nhân viên. Các mẫu đơn đăng ký chính bao gồm:

Lớp bên trong/lớp cách nhiệt của quần áo chống cháy

Quần áo chống cháy cần đáp ứng cả hai yêu cầu kép là "chống cháy" và "cách nhiệt": lớp ngoài thường sử dụng vải chống cháy cường độ cao như aramid, trong khi lớp cách nhiệt ở giữa sử dụng rộng rãi vải không dệt dạng sợi đã được oxy hóa trước. Nó có thể duy trì độ ổn định cấu trúc ở nhiệt độ cao từ 200-300℃, ngăn chặn hiệu quả nhiệt bức xạ và nhiệt dẫn điện của ngọn lửa, đồng thời ngăn ngừa bỏng da của lính cứu hỏa. Ngay cả khi tiếp xúc với ngọn lửa trần, nó cũng không bị tan chảy hoặc nhỏ giọt (không giống như các loại sợi hóa học thông thường), giúp giảm nguy cơ chấn thương thứ cấp.

Ghi chú:Mật độ bề mặt của vải không dệt dạng sợi tiền oxy hóa (thường là 30-100g/㎡) có thể được điều chỉnh theo cấp độ bảo vệ. Sản phẩm có mật độ bề mặt cao hơn có hiệu quả cách nhiệt tốt hơn.

Vật dụng thoát hiểm khẩn cấp

➤Chăn thoát hiểm: Thiết bị chữa cháy khẩn cấp cho nhà ở, trung tâm thương mại, tàu điện ngầm và các nơi khác. Sản phẩm được làm từ vải không dệt dạng sợi đã được oxy hóa trước và sợi thủy tinh. Khi tiếp xúc với lửa, sản phẩm nhanh chóng tạo thành một “hàng rào chống cháy”, bao phủ cơ thể người hoặc bao bọc vật liệu dễ cháy để cô lập oxy và dập tắt đám cháy.

➤Mặt nạ chống cháy/mặt nạ thở: Trong đám cháy, khói chứa một lượng lớn khí độc. Vải không dệt dạng sợi tiền oxy hóa có thể được sử dụng làm vật liệu nền cho lớp lọc khói của mặt nạ. Cấu trúc chịu nhiệt độ cao của nó có thể ngăn vật liệu lọc bị hỏng ở nhiệt độ cao. Kết hợp với lớp than hoạt tính, nó có thể lọc một số hạt độc hại.

2. Lĩnh vực bảo vệ chịu nhiệt độ cao trong công nghiệp

Trong môi trường công nghiệp, thường xuyên phải đối mặt với các điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ cao, ăn mòn và ma sát cơ học. Khả năng chống chịu thời tiết của vải không dệt dạng sợi tiền oxy hóa có thể giải quyết vấn đề dễ hư hỏng và tuổi thọ ngắn của các vật liệu truyền thống (như cotton và sợi hóa học thông thường).

➤Cách nhiệt và giữ nhiệt cho đường ống và thiết bị nhiệt độ cao

Đường ống dẫn nhiệt độ cao trong các ngành công nghiệp hóa chất, luyện kim và điện (như đường ống hơi nước và ống khói lò nung) đòi hỏi vật liệu cách nhiệt bên ngoài vừa có khả năng “chống cháy” vừa có khả năng “cách nhiệt”. Vải không dệt dạng sợi tiền oxy hóa có thể được cuộn thành cuộn hoặc ống bọc và quấn trực tiếp quanh bề mặt đường ống. Độ dẫn nhiệt thấp (khoảng 0,03-0,05W/(m·K)) của loại vải này có thể giảm thất thoát nhiệt và ngăn lớp cách nhiệt bị cháy ở nhiệt độ cao (lớp cách nhiệt bằng len đá truyền thống dễ bị hút ẩm và tạo ra nhiều bụi, trong khi vải không dệt dạng sợi tiền oxy hóa nhẹ hơn và không có bụi).

Vật liệu lọc công nghiệp (lọc khí thải nhiệt độ cao)

Nhiệt độ khí thải từ các nhà máy đốt rác thải và nhà máy thép có thể đạt 150-250℃, và chứa các khí có tính axit (như HCl, SO₂). Vải lọc thông thường (như polyester, polypropylene) dễ bị mềm và ăn mòn. Vải không dệt dạng sợi tiền oxy hóa có khả năng kháng axit và kiềm mạnh, có thể được chế tạo thành túi lọc để lọc trực tiếp khí thải nhiệt độ cao. Đồng thời, nó có hiệu quả giữ bụi nhất định và thường được kết hợp với lớp phủ PTFE (polytetrafluoroethylene) để tăng cường khả năng chống ăn mòn.

➤ Gioăng bảo vệ cơ học

Giữa vỏ ngoài và các bộ phận bên trong của thiết bị chịu nhiệt độ cao như động cơ và nồi hơi, cần có vật liệu gioăng để cách ly rung động và nhiệt độ cao. Vải không dệt dạng sợi tiền oxy hóa có thể được chế tạo thành gioăng dập. Khả năng chịu nhiệt độ cao (nhiệt độ hoạt động lâu dài ≤280℃) của gioăng có thể ngăn ngừa gioăng bị lão hóa và biến dạng trong quá trình vận hành thiết bị, đồng thời giảm ma sát cơ học.

3. Điện tử và các lĩnh vực năng lượng mới

Các sản phẩm điện tử và năng lượng mới có yêu cầu nghiêm ngặt về "khả năng chống cháy" và "cách nhiệt" của vật liệu. Vải không dệt dạng sợi tiền oxy hóa có thể thay thế một số vật liệu chống cháy truyền thống (như bông chống cháy và vải sợi thủy tinh).

➤Tấm cách nhiệt/tấm ngăn chống cháy cho pin lithium

Pin lithium (đặc biệt là pin năng lượng) dễ bị "nhiệt độ tăng vọt" khi sạc quá mức hoặc đoản mạch, với nhiệt độ đột ngột tăng lên trên 300℃. Vải không dệt dạng sợi được oxy hóa trước có thể được sử dụng làm "bộ phân cách an toàn" cho pin lithium, được quấn giữa các điện cực dương và âm: nó có một số đặc tính cách điện nhất định trong quá trình hoạt động bình thường để ngăn ngừa đoản mạch giữa các điện cực dương và âm. Khi xảy ra hiện tượng nhiệt độ tăng vọt, nó không bị tan chảy, có thể duy trì tính toàn vẹn của cấu trúc, làm chậm sự khuếch tán nhiệt và giảm nguy cơ cháy nổ. Ngoài ra, bên trong vỏ của bộ pin cũng sử dụng vải không dệt dạng sợi được oxy hóa trước làm lớp cách nhiệt để ngăn chặn sự truyền nhiệt giữa các cell pin và vỏ.

➤Vật liệu cách điện cho bao bì linh kiện điện tử

Bao bì của các linh kiện điện tử như bảng mạch và máy biến áp cần được cách nhiệt và chống cháy. Vải không dệt dạng sợi tiền oxy hóa có thể được làm thành các tấm cách nhiệt mỏng (10-20g/㎡) và dán lên bề mặt linh kiện. Khả năng chịu nhiệt cao của nó có thể thích ứng với sự gia nhiệt cục bộ trong quá trình vận hành thiết bị điện tử (ví dụ như nhiệt độ làm việc của máy biến áp ≤180℃), đồng thời đáp ứng tiêu chuẩn chống cháy UL94 V-0, ngăn ngừa đoản mạch và cháy linh kiện.

4. Các lĩnh vực đặc biệt khác

Ngoài các kịch bản cốt lõi đã đề cập ở trên, vải không dệt dạng sợi được oxy hóa trước cũng đóng vai trò trong một số lĩnh vực chuyên biệt và ngách:

➤Hàng không vũ trụ: Vật liệu nền composite chịu nhiệt độ cao

Vật liệu composite nhẹ và chịu nhiệt độ cao là cần thiết cho khoang động cơ của máy bay và hệ thống bảo vệ nhiệt của tàu vũ trụ. Vải không dệt dạng sợi tiền oxy hóa có thể được sử dụng làm "phôi", kết hợp với nhựa (như nhựa phenolic) để tạo thành vật liệu composite. Sau khi cacbon hóa, nó có thể được chế tạo thành vật liệu composite sợi carbon, được sử dụng trong các bộ phận chịu nhiệt độ cao của tàu vũ trụ (như chóp mũi và mép trước cánh) để chống lại sự xói mòn của dòng khí nhiệt độ cao trên 500℃.

➤Bảo vệ môi trường: Vật liệu lọc xử lý chất thải rắn nhiệt độ cao

Trong quá trình xử lý cặn nhiệt độ cao (nhiệt độ khoảng 200-300℃) sau khi đốt rác thải y tế và rác thải nguy hại, cần sử dụng vật liệu lọc để tách cặn ra khỏi khí. Vải không dệt dạng sợi tiền oxy hóa có khả năng chống ăn mòn mạnh, có thể được chế tạo thành túi lọc để lọc cặn nhiệt độ cao, ngăn ngừa vật liệu lọc bị ăn mòn và hư hỏng. Đồng thời, đặc tính chống cháy của nó giúp ngăn chặn các chất dễ cháy trong cặn bắt lửa vật liệu lọc.

➤Thiết bị bảo hộ: Phụ kiện cho bộ đồ tác chiến đặc biệt

Ngoài bộ đồ chống cháy, quần áo lao động cho các hoạt động đặc biệt như luyện kim, hàn và công nghiệp hóa chất còn sử dụng vải không dệt dạng sợi đã được oxy hóa trước làm lớp lót ở những bộ phận dễ mặc như cổ tay áo và đường viền cổ áo để tăng khả năng chống cháy và chống mài mòn tại chỗ, đồng thời ngăn ngừa tia lửa bắt lửa quần áo trong quá trình vận hành.

Tóm lại, bản chất ứng dụng củavải không dệt dạng sợi đã được oxy hóa trướcnằm ở việc dựa vào các đặc tính cốt lõi “chống cháy + chịu nhiệt độ cao” để giải quyết các mối nguy hiểm về an toàn hoặc các nhược điểm về hiệu suất của vật liệu truyền thống trong môi trường khắc nghiệt. Với việc cải thiện các tiêu chuẩn an toàn trong các ngành công nghiệp như năng lượng mới và sản xuất cao cấp, các ứng dụng của nó sẽ tiếp tục được mở rộng sang các lĩnh vực tinh vi và có giá trị gia tăng cao (như bảo vệ linh kiện vi điện tử và cách điện cho các thiết bị lưu trữ năng lượng linh hoạt, v.v.).