阻燃防護(hù)服的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)——阻燃透明耐水洗涂層膠

阻燃防護(hù)服是指在直接接觸火焰及炙熱的物體時(shí)，能減緩火焰的蔓延，使衣物炭化形成隔離層，以保護(hù)人體安全與健康的防護(hù)服。世界各國(guó)每年都有成千上萬(wàn)的人員因衣著不當(dāng)而受到燒傷，同時(shí)發(fā)現(xiàn)往往最嚴(yán)重的燒傷源于衣服的燃燒而非火焰本身，燃燒服裝下皮膚的燒傷程度往往比直接暴露的皮膚更加嚴(yán)重。如果火場(chǎng)人員所穿的服裝具有阻燃熱防護(hù)性能，就能夠大大降低救火中人體的燒傷程度，同時(shí)性能優(yōu)良的防護(hù)服裝也能給救火人員以信心和勇氣，增加火災(zāi)中救人救物的機(jī)會(huì)，將火災(zāi)引起的損失降至最小程度。另外，作為保障勞動(dòng)者生命安全與健康的一種人體防護(hù)用品，阻燃防護(hù)服廣泛用于冶金、石油化工、焊接等行業(yè)，隨著人們安全意識(shí)和防護(hù)知識(shí)的提高以及國(guó)內(nèi)防護(hù)服生產(chǎn)的發(fā)展，阻燃防護(hù)服的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，前景十分廣闊。

一、阻燃防護(hù)服的現(xiàn)狀分析

（一）當(dāng)前國(guó)內(nèi)外消防服的類型及性能特點(diǎn) 

1、消防戰(zhàn)斗服 

早期使用的85式戰(zhàn)斗服的阻燃材料是在纖維中加入化學(xué)阻燃添加劑或?qū)椢镞M(jìn)行阻燃處理。它的阻燃性能是暫時(shí)的，會(huì)因洗滌而降低，直到消失。它的耐磨性、防靜電性、防化學(xué)試劑性都較差，熱防護(hù)性能也較差，而且在高溫情況下會(huì)產(chǎn)生高溫氣體、煙霧、煤焦油等增加對(duì)人體的灼傷程度。

九十年代中期，公安消防局根據(jù)形勢(shì)發(fā)展的需要組織力量研制定型了“九七型消防戰(zhàn)斗服”。它的面料層是新型阻燃材料“美它斯”，防水透氣層是在布基上覆蓋聚四氟乙烯而成，隔熱層是由阻熱毯組成，舒適層是由普通棉布起絨外粘活性碳構(gòu)成。科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)決定了新式戰(zhàn)斗服具有舊式戰(zhàn)斗服無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，更加適用于保護(hù)消防人員。

2、消防隔熱服

消防隔熱服是消防人員在火場(chǎng)上*近或接近高溫區(qū)進(jìn)行滅火戰(zhàn)斗時(shí)穿著的防護(hù)服裝。它是由復(fù)合鋁箔、防火布、舒適層組成，能耐輻射溫度900℃，具有質(zhì)輕、柔軟防水等優(yōu)點(diǎn)。

3、消防避火服

消防避火服是專門(mén)為消防員短時(shí)間穿越火區(qū)和短時(shí)間進(jìn)入火焰區(qū)進(jìn)行滅火戰(zhàn)斗和撿險(xiǎn)救援時(shí)穿著而設(shè)計(jì)的防護(hù)服裝。它是由耐火纖維布、防火層、耐火隔熱層、防水層、阻燃隔熱層、舒適層組成，能耐火焰溫度1000℃，防輻射溫度1300℃，具有優(yōu)越的抗火焰燃燒、抗熱輻射滲透和整體抗熱性能。

4、消防指揮服    

消防指揮服是消防指揮員指揮滅火戰(zhàn)斗時(shí)穿著的具有一定防護(hù)功能的服裝，適用于公安消防部隊(duì)和企事業(yè)專職消防大隊(duì)以上指揮人員使用。

5、消防防化服

消防防化服是專門(mén)為消防人員進(jìn)入化學(xué)危險(xiǎn)品或腐蝕性物質(zhì)的火災(zāi)或事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行滅火戰(zhàn)斗、搶險(xiǎn)救援時(shí)穿著的一種防護(hù)裝備。它主要是由阻燃防化層、防火隔熱層、舒適層組成，具有應(yīng)急呼叫和通信聯(lián)絡(luò)等多種功能。 $ z' @7 y2 o/ ]2 M' }6 t4 B8 O"& x

（二）當(dāng)前新型防護(hù)服應(yīng)具備的性能要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)在我們的消防隊(duì)伍必須裝備適應(yīng)時(shí)代要求的新型防護(hù)服裝，其性能要求主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、外層具有阻燃防火性能

防護(hù)服的外層是與火和熱直接接觸的一層，也是關(guān)系到產(chǎn)品性能好壞的最關(guān)鍵的一層，目前阻燃外層面料的加工有兩種方式：

（1）在纖維中加入化學(xué)添加劑或?qū)椢镞M(jìn)行阻燃處理，即以吸附沉積、化學(xué)鍵結(jié)合、非極性范德華力結(jié)合或粘結(jié)作用使阻燃劑固著在織物或紗線上，以獲得阻燃效果。

（2）提高成纖高聚物的熱穩(wěn)定性，可提高裂解溫度，抑制可燃?xì)怏w的產(chǎn)生，增加炭化程度，使纖維不易著火燃燒，比如在大分子鏈中引入芳環(huán)或芳雜環(huán)，線形大分子之間反應(yīng)變成三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)等。第一種方法的發(fā)展取決于阻燃劑的發(fā)展和工藝流程的改進(jìn)，第二種方法則是和一些高性能纖維的發(fā)展聯(lián)系在一起的。

阻燃劑是一種能降低高分子材料燃燒性能的物質(zhì)，主要是用來(lái)降低材料在火焰中的可燃性，減慢火焰蔓延的速度，火焰移去后能使材料很快自熄，不再陰燃。阻燃劑的分類，從反應(yīng)機(jī)理可分為反應(yīng)型和添加型；從化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為有機(jī)阻燃劑和無(wú)機(jī)阻燃劑。最常用的阻燃劑是以元素周期表中第Ⅲ族的硼和鋁、第Ⅴ族的氮、磷、銻、鉍元素，第Ⅶ族的氯和溴等元素為基礎(chǔ)的某些化合物。

下面是阻燃防護(hù)服外層面料廣泛應(yīng)用的幾種阻燃纖維：

a.純棉阻燃纖維

純棉阻燃纖維是磷-氨系阻燃劑、交鏈樹(shù)脂、柔軟劑等材料，對(duì)純棉纖維進(jìn)行特殊加工整理，具有優(yōu)良的阻燃、耐洗、透氣、透濕、手感柔軟、無(wú)毒無(wú)害、無(wú)皮膚過(guò)敏等性能，是阻燃防護(hù)服的第二代面料。該產(chǎn)品適用于各行業(yè)的防護(hù)用品，并根據(jù)需要可賦予織物以防水透濕、抗紫外線等性能。

b.碳纖維   

碳纖維是一種含碳量在90%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維。由于碳纖維主要是由碳元素組成，因此它不燃燒，化學(xué)性能穩(wěn)定，耐腐蝕；碳纖維比重小，熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱系數(shù)大，在高溫下機(jī)械性能變化小；還具有良好的導(dǎo)電性。用碳纖維制成的復(fù)合材料，強(qiáng)度高、耐沖擊、重量輕，廣泛應(yīng)用于航天、航空、汽車工業(yè)等。

c.芳香族聚酰胺纖維

耐高溫的芳香族聚酰胺纖維具有很好的熱穩(wěn)定性、優(yōu)異的化學(xué)和物理性能，柔軟、強(qiáng)韌、耐磨。如美國(guó)杜邦（DuPont）公司在60年代發(fā)明并投入使用的間位芳香族聚酰胺纖維（Nomex），在200℃下能保持原強(qiáng)度的80%左右，260℃下持續(xù)使用100h仍能保持原強(qiáng)度的65%—70%，在火焰中難燃，具有自熄性，耐老化良好，能耐大多數(shù)有機(jī)溶劑和酸堿的腐蝕。主要用于制作易燃易爆環(huán)境的防護(hù)服、消防服和宇航服。由于其突出的性能和廣闊的市場(chǎng)，各國(guó)紛紛進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)。

d.聚苯并咪唑纖維（PBI）  

由美國(guó)塞拉尼斯（Celanese）公司于20世紀(jì)60年代中期研制成功，是一種典型的雜環(huán)高分子耐熱纖維，它是由間苯二甲酸二苯酯和聯(lián)苯四胺縮聚而成，可用溶液紡絲法紡絲成形。PBI在空氣中不燃燒，其極限氧指數(shù)高達(dá)38—46，550℃高溫下不熔化、不冒煙，不收縮或很少收縮，織物仍保持完整、柔軟，耐化學(xué)藥品性好，回潮率達(dá)13%—15%，服用性好，穿著舒適。

2、良好的防水透氣性能     

一般火場(chǎng)上大量使用水當(dāng)滅火劑來(lái)?yè)渚然馂?zāi)，如果消防服不防水，則會(huì)有很多不利影響：（1）在冬季，消防員穿著濕透的消防服會(huì)造成凍傷；（2）濕透的消防服*近火焰時(shí)產(chǎn)生的熱蒸汽會(huì)對(duì)消防員造成燙傷；（3）吸水過(guò)多會(huì)增加負(fù)重，影響靈活性和舒適性，所以消防服必須有一定的防水性能。同時(shí)，火場(chǎng)溫度高、熱量大，消防員活動(dòng)量大，人體排汗多，如果消防服透氣性差，就會(huì)使人感到悶熱、窒息，嚴(yán)重影響戰(zhàn)斗力。目前解決該問(wèn)題的方法是采用復(fù)合微孔四氟乙烯膜的阻燃布，微孔四氟乙烯膜本身是耐高溫的，只要微孔的孔徑在一定范圍內(nèi)，材料的耐靜水壓和透氣性能達(dá)到一定的指標(biāo)，就能阻擋水的通過(guò)而又暢通地排出汗蒸氣。例如我國(guó)的97式消防戰(zhàn)斗服和抗非典防護(hù)服就都采用了這種材料。

3、良好的隔熱性能

據(jù)資料表明，火場(chǎng)的溫度在60℃—1100℃之間，而輻射熱在1.5Kw/㎡?s—200Kw/㎡?s，因此適應(yīng)火場(chǎng)的防護(hù)服必須具有良好的熱防護(hù)性能，包括防直接灼燒的熱傳導(dǎo)性能和防輻射熱的滲透性能。只*單薄的阻燃外層是不夠的，如果采用增加外層材料厚度來(lái)達(dá)到要求，又會(huì)使成本太高。新型消防服裝一般選用服用性能較好的性阻燃短纖維做成薄型氈類無(wú)紡布，這類材料作為消防服的隔熱材料對(duì)消防服的熱防護(hù)性能的作用特別突出。

4、防靜電性能   

在石油化工等行業(yè)的工作環(huán)境中，靜電也有可能成為點(diǎn)火源，引起火災(zāi)，防靜電纖維在易燃易爆的環(huán)境中增加穿著者的安全系數(shù)，同時(shí)防靜電纖維還能改善服裝的舒適性和耐磨性。如杜邦公司的P-140消除靜電的碳芯纖維，能吸引織物上的電荷，在碳芯上感應(yīng)相反的電荷，當(dāng)感應(yīng)電荷達(dá)到一定能級(jí)時(shí)，就會(huì)使周圍的空氣分子離子化，中和了織物上和碳芯纖維上的電荷，而消除靜電。

5、整體結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性

消防服不但要具備很好的熱防護(hù)性能，還要求重量輕、穿卸方便，結(jié)構(gòu)寬松，對(duì)跑、跳、爬等動(dòng)作沒(méi)有限制，不易引起勾掛，穿著舒適；在受力較大的部位和容易受傷的部位如膝、肘、襠、胸、肩等處的縫線和結(jié)構(gòu)上采取加強(qiáng)措施。

（三）防護(hù)服整體熱防護(hù)性能的測(cè)試  

在以往研究消防員的防護(hù)服裝時(shí)，一般都是以制作服裝材料的阻燃性能來(lái)判定熱防護(hù)性能的優(yōu)劣，但這只是一個(gè)方面，不能完全反映服裝整體的熱防護(hù)性能。國(guó)外技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、日本、英國(guó)等國(guó)家除了制定和建立了較完整的評(píng)定阻燃性能的測(cè)試方法外，還建立了熱防護(hù)性能其他方面的各項(xiàng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，如熱防護(hù)服的隔熱性、完整性和抗液體滲透性等，以及反映綜合熱防護(hù)性能的TPP（熱輻射和熱對(duì)流混合作用防護(hù)性能測(cè)試）法和Thermoman(熱力人體模型)法。其中Thermoman法是用穿著真人尺寸服裝的人體模型，施以實(shí)驗(yàn)室模擬可控急速燃燒實(shí)驗(yàn)條件，通過(guò)人體模型身上分布的若干個(gè)熱傳感器測(cè)量和計(jì)算透過(guò)被測(cè)服裝傳到人體表面各部位的熱量和溫度，得出人體承受二度和三度燒傷的面積及部位，來(lái)評(píng)價(jià)服裝對(duì)人體的熱防護(hù)效果。

我國(guó)于1996年由上海消防科學(xué)研究所承擔(dān)《消防員防護(hù)服裝整體熱防護(hù)性能評(píng)價(jià)研究》的研究項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)兩年時(shí)間，完成了項(xiàng)目研究。該項(xiàng)目是我國(guó)首次使用“消防假人”技術(shù)對(duì)消防員防護(hù)服裝的整體熱防護(hù)性能包括耐火焰燃燒性能和抗輻射熱滲透性能進(jìn)行試驗(yàn)研究，不僅對(duì)服裝的材質(zhì)和整體結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行分析評(píng)定，而且對(duì)服裝穿著者的燒傷程度進(jìn)行定性定量的評(píng)判，將我國(guó)消防員防護(hù)服裝的研究推到了一個(gè)新的高度。

二  阻燃防護(hù)服的發(fā)展趨勢(shì)

（一）首先，紡織品阻燃標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展目前有以下三個(gè)方面：國(guó)際化和系列化、性能要求的全面性和多重性及標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量和類型的增加。

我國(guó)和世界上大多數(shù)國(guó)家的阻燃紡織品性能測(cè)試方法都向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）*近，有的是直接采用，有的是等同或等效采用；在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)上則向國(guó)際化和系列化方向發(fā)展。我國(guó)消防部門(mén)已先行一步，消防員普通防護(hù)服性能要求及試驗(yàn)方法、消防隔熱服、消防避火服和消防防化服四個(gè)產(chǎn)品形成了行業(yè)系列標(biāo)準(zhǔn)。

在性能要求的全面性和多重性方面，紡織產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)除了阻燃性要求外，已向適用性方面發(fā)展，如服裝面料有強(qiáng)力、透氣（濕）、硬挺度、縮水率、顏色及毒性等要求。另外，視不同的使用環(huán)境還要增加特殊防護(hù)性能的要求，焊接服要增加防熔融金屬滴的沖擊的要求，消防服要增加抗輻射和防水性要求，石化和煤礦用防護(hù)服要增加抗靜電性要求。

我國(guó)已有阻燃織物及制品生產(chǎn)企業(yè)100多家，年產(chǎn)數(shù)千萬(wàn)米阻燃織物和數(shù)百萬(wàn)套服裝，應(yīng)用領(lǐng)域已包括冶金、化工、石油、林業(yè)、消防、電力、煤炭、建筑和交通等行業(yè)。1997年，修訂了三個(gè)測(cè)試方法和兩個(gè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，隨著規(guī)范生產(chǎn)，確保產(chǎn)品質(zhì)量和開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的需要，紡織品阻燃標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)量和類型將會(huì)迅速增加。

（二）阻燃防護(hù)服的開(kāi)發(fā)研制策略

1、從纖維入手，提高性能，降低成本

采用混紡法。將高性能阻燃纖維與各種低價(jià)格的阻燃纖維或非阻燃纖維組合，雖然價(jià)格仍相對(duì)較高，但可以從一定程度上彌補(bǔ)某些高性能纖維的價(jià)格缺陷，不失為一種降低成本的有效途徑。 

將分子結(jié)構(gòu)及紡絲工藝作改進(jìn)。目前發(fā)達(dá)國(guó)家使用較普遍的高性能阻燃纖維織物，如Nomex、PBI，比其它阻燃纖維織物性能優(yōu)異，但價(jià)格昂貴，在國(guó)內(nèi)很難大面積推廣使用，如果能從工藝上改進(jìn)，降低成本，就可以很好解決這一問(wèn)題。

2、充分利用國(guó)內(nèi)條件，發(fā)展阻燃整理工藝

注重對(duì)無(wú)害阻燃劑的開(kāi)發(fā)和阻燃整理工藝的改進(jìn)是提高阻燃紡織品性能的重要手段。另外注重高新技術(shù)的應(yīng)用，如近些年開(kāi)發(fā)的納米材料，國(guó)內(nèi)的新技術(shù)已能夠?qū)⒂嘘P(guān)的納米微粒穩(wěn)定地分布在滌綸或其它合纖的紡絲液中，然后紡出具有抗菌、防紫外線、防臭、消臭、遠(yuǎn)紅外反射或吸收紅外線等功能的合纖。在印染和后整理方面，則采用涂層、浸軋或吸盡等方法，使天然纖維或普通化纖也具有特殊的功能。通過(guò)納米技術(shù)應(yīng)用于紡織品整理的特點(diǎn)是，既保持衣物原本質(zhì)感和外觀，又因應(yīng)用納米材料使紡織品的處理效果更均勻及持久。 ;

3、加強(qiáng)織物結(jié)構(gòu)的研究    

一種織物的性能與其結(jié)構(gòu)是密不可分的。阻燃織物的結(jié)構(gòu)（組織、密度、紗線條件等）能影響許多性能，除阻燃、隔熱性外，還與拉伸性能、彎曲性能、折皺彈性、懸垂性、剛?cè)嵝浴⑽鼭裥浴⑼笟庑缘扔嘘P(guān)。因此，加強(qiáng)織物的結(jié)構(gòu)研究是開(kāi)發(fā)舒適性阻燃面料的有效途徑。如西北紡織工學(xué)院研制的雙層阻燃織物，就是利用織物結(jié)構(gòu)的變化，外層采用強(qiáng)度大、耐磨性好、彈性好的阻燃滌綸，可以保證織物挺括不皺、外形美觀、結(jié)實(shí)耐用，而內(nèi)層選擇吸濕性強(qiáng)、放濕快、柔軟性好的棉為原料，并配以組織的變化，既能滿足阻燃防護(hù)服的防護(hù)性能和服用性能，又能較好地滿足其舒適性。

4、加強(qiáng)合作開(kāi)發(fā) :

隨著科技的進(jìn)步，要求人們?cè)诠ぷ髦杏辛己玫膮f(xié)調(diào)能力，對(duì)阻燃防護(hù)服來(lái)說(shuō)同樣需要合作，從阻燃舒適性纖維的研制、面料的開(kāi)發(fā)、服裝設(shè)計(jì)生產(chǎn)以及測(cè)試工作的完成，是一個(gè)不可分割的連續(xù)過(guò)程，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題或不能很好的完成，都會(huì)影響產(chǎn)品的最終質(zhì)量。例如，一件阻燃防護(hù)服的面料的阻燃性、舒適性很好，但服裝的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，這件服裝就不能達(dá)到運(yùn)動(dòng)的舒適性，致使消防隊(duì)員穿上后行動(dòng)很不方便，結(jié)果降低了消防人員的工作效率，這樣的阻燃服就不能稱為是一件好的防護(hù)服，因此，各部門(mén)之間的協(xié)調(diào)合作、共同努力是很必要的。

（三）綠色環(huán)保作為一個(gè)設(shè)計(jì)理念引入服裝始于80年代，而1997年2月，在德國(guó)最新成衣展中，首次集中展示了環(huán)保服裝。據(jù)專家分析，環(huán)保服裝的特定含義是指經(jīng)過(guò)毒理學(xué)測(cè)試并具有相應(yīng)標(biāo)志的服裝。這些標(biāo)志對(duì)服裝上所含的有毒、有害物質(zhì)范圍限制很廣，也很嚴(yán)，從pH值、染色牢度、甲醛殘留、致癌染料、有害金屬、鹵化染色載體、特殊氣味等化學(xué)刺激因素和致病因素到阻燃要求、安全性、物理刺激等方面都有規(guī)定。因此，合理、自覺(jué)地選用無(wú)害于人類健康的化學(xué)劑、色素，并控制有害物質(zhì)，以實(shí)現(xiàn)自然與人類、技術(shù)的良性循環(huán)。

目前阻燃防護(hù)服的推廣使用還存在著許多不利因素，如使用單位的經(jīng)濟(jì)效益普遍不好，產(chǎn)品質(zhì)量較差，價(jià)格偏高，沒(méi)有強(qiáng)制性法規(guī)等，但隨著科技的進(jìn)步，阻燃防護(hù)服本身質(zhì)量的提高，成本降低，人們安全意識(shí)和自我保護(hù)意識(shí)的提高以及相關(guān)法規(guī)的出臺(tái)，具有良好的阻燃性能和舒適性能的防護(hù)服將被相關(guān)行業(yè)廣泛接受，對(duì)它的研究也會(huì)越來(lái)越深入。未來(lái)防護(hù)服將采用新型合成材料制成，集防火、防毒、防化為一體，向穿著舒適度發(fā)展。服裝內(nèi)部有可連續(xù)工作六小時(shí)的微氣候調(diào)節(jié)裝備，克服了原來(lái)冬冷夏熱的缺點(diǎn)。防護(hù)手套和靴子更加輕便、好用。消防隊(duì)員的手腕上帶有袖珍報(bào)警器，它隨時(shí)可以以數(shù)字形式顯示空氣的安全指數(shù)、各類煙氣在空氣中的比數(shù)，若毒氣威脅到消防隊(duì)員的生命安全，它會(huì)馬上報(bào)警，靈敏度很高。報(bào)警器還向指揮部發(fā)放消防員的準(zhǔn)確位置，以及消防員的脈搏跳動(dòng)情況。若消防員遇險(xiǎn)，脈搏跳動(dòng)不正常，報(bào)警器馬上就自動(dòng)向指揮部發(fā)出求救信號(hào)，從而可以盡快得到救助。我們的未來(lái)不是夢(mèng)，隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，各種火災(zāi)、自然災(zāi)害也不斷攀升，我們相信這些防護(hù)裝備今后將不斷完善，更好地為人類抗御各類災(zāi)害服務(wù)。