國(guó)內(nèi)外透氣式防毒服發(fā)展概述

張 蘭，王靈杰，崔靈燕，李秀明

(北京邦維高科特種紡織品有限責(zé)任公司，北京 100048)

1 引言

透氣式防毒服是一類(lèi)具有防毒、透氣和散熱功能的防護(hù)服裝，它既能阻擋蒸汽狀和霧滴狀毒劑滲透，避免毒劑與皮膚接觸引起人員中毒，又能通過(guò)空氣對(duì)流使人體產(chǎn)生的熱量和水汽散發(fā)，提高熱濕舒適性[1]。透氣式防毒服作為一種軍民兩用個(gè)體防護(hù)裝備，在軍用、警用、反恐、國(guó)土安全及民用領(lǐng)域均得到廣泛應(yīng)用。在國(guó)際恐怖襲擊事件、公共危害事故、工業(yè)及有毒有害化學(xué)品泄漏事故、公共安全問(wèn)題頻發(fā)的背景下[2-4]，透氣式防毒服在警用、反恐及公共安全領(lǐng)域?qū)l(fā)揮很大作用。本文概述了透氣式防毒服的發(fā)展歷程，著重介紹了國(guó)外的透氣式防毒服產(chǎn)品，并將國(guó)內(nèi)外透氣式防毒服的防護(hù)材料以及防護(hù)性能進(jìn)行了總結(jié)和對(duì)比，為我國(guó)透氣式防毒服的研發(fā)提供參考。

2 透氣式防毒服的發(fā)展歷史

透氣式防毒服最早起源于20世紀(jì)20年代，美軍將普通的軍服浸泡在消毒劑中，經(jīng)氯化石蠟處理得到透氣式防毒服[5]。隨后，英國(guó)在1963年首次將炭添加到透氣式防毒服中，成功裝備了第一件含炭透氣式防毒服，但是在對(duì)抗液態(tài)毒劑時(shí)抗壓滲透能力差，因此對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。20世紀(jì)70年代，研究人員在現(xiàn)有透氣式防毒服的基礎(chǔ)上增加了外層織物，這層織物能夠使毒劑迅速擴(kuò)展，但是這款防護(hù)服存在二次污染問(wèn)題。后來(lái)，英國(guó)經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，最終成功研制出活性炭織物并將其運(yùn)用到透氣式防毒服中。20世紀(jì)80年代，英國(guó)和美國(guó)合力解決了纖維狀活性炭強(qiáng)度低的問(wèn)題，研制出可穿半年以上的防毒服[6，7]。同樣在20世紀(jì)80年代，我國(guó)在防毒服方面的研究也取得了重大進(jìn)展，在中國(guó)人民解放軍防化研究院、東華大學(xué)以及上海市紡織科學(xué)研究院的共同努力下，成功研制了我國(guó)第一代透氣式防毒服，防毒性能優(yōu)異，得到外界的高度評(píng)價(jià)[8]。現(xiàn)如今世界各國(guó)對(duì)透氣式防毒服的研究熱度與日俱增，更多性能優(yōu)異的透氣式防毒服也相繼面世。

3 國(guó)內(nèi)外透氣式防毒服研究現(xiàn)狀對(duì)比

3.1 防護(hù)材料

根據(jù)透氣式防毒服的防護(hù)機(jī)理及產(chǎn)品特點(diǎn)，透氣式防毒服通常由兩層或三層材料組成，即功能層、吸附層和內(nèi)層(可選)[9]。功能層通常為服裝外層，提供服裝的物理機(jī)械性能、阻燃、防水防油等功能；吸附層通常為服裝內(nèi)層或中間層，吸附層材料主要有含炭吸附材料和非炭吸附材料兩大類(lèi)，吸附層為防毒服最重要的部位，是防毒服的核心。

3.1.1國(guó)外透氣式防毒服防護(hù)材料

對(duì)于外層材料來(lái)說(shuō)，國(guó)外透氣式防毒服外層通常具有拒水拒油、阻燃、偽裝、抗靜電等功能。如德國(guó)Blücher公司的SARATOGA?戰(zhàn)斗服，集成的CBRN(Chemical， Biological， Radiological， Nuclear)防護(hù)服不再作為一種罩衣，而是取代了普通戰(zhàn)斗服，這使它成為世界上第一個(gè)對(duì)化學(xué)和生物戰(zhàn)劑提供全面防護(hù)的戰(zhàn)斗服，其外層材料為具有防水防油功能的滌棉/抗靜電短纖混紡斜紋織物；Paul Boyé公司的新一代CBRN戰(zhàn)斗服是專(zhuān)門(mén)為澳大利亞國(guó)防軍設(shè)計(jì)的防護(hù)服，其外層材料為具有拒水拒油和阻燃功能的織物；Lion公司的MT94?防護(hù)服外層材料為杜邦NOMEX?材料，織物不僅具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能，還具備永久阻燃以及閃燃防護(hù)性能。

對(duì)于吸附層材料來(lái)說(shuō)，德國(guó)Blücher公司基于“Saratoga”球形活性炭專(zhuān)利技術(shù)生產(chǎn)的防護(hù)面料，被公認(rèn)為當(dāng)今最為有效的化學(xué)防護(hù)材料。除球形活性炭吸附材料外，吸附層材料還有活性炭纖維織物、聚合包覆性炭織物、選擇透過(guò)性材料和與半透膜結(jié)合使用的吸附材料等[10]。新一代的Saratoga球形活性炭直徑小、孔隙多、吸附能力高，特殊的內(nèi)表面氮處理技術(shù)使得球形活性炭與水結(jié)合能力降低，從而使水蒸氣和汗液對(duì)Saratoga材料防護(hù)性能的影響較小，并且可以多次水洗。德國(guó)Saratoga織物或服裝在全球40多個(gè)國(guó)家和組織都有使用。

活性炭纖維織物主要由纖維或織物預(yù)處理后經(jīng)高溫炭化、活化而成。活性炭纖維以微孔為主且微孔直接開(kāi)口于纖維表面，比表面積大、微孔分布均勻、透氣性好、吸脫速率快，比粉末狀和顆粒狀活性炭在吸附過(guò)程中具有更大的容量同時(shí)解析過(guò)程中具有更快的速度。英國(guó)Chemviron Carbon 公司生產(chǎn)的ZORFLEX?織物是活性炭纖維織物的代表，Paul Boyé公司的特警防護(hù)服、TOM NG防護(hù)服、TOM防護(hù)服的吸附層材料均為ZORFLEX?織物活性炭纖維織物。

GORE公司開(kāi)發(fā)的GORE?CHEMPAK?超防護(hù)面料為一種選擇透過(guò)性織物，材料不僅可以提供對(duì)蒸汽、氣溶膠和液體形式的多種化學(xué)和生物威脅的防護(hù)，還可對(duì)有毒有害工業(yè)化學(xué)品和化學(xué)戰(zhàn)劑進(jìn)行防護(hù)。GORE?CHEMPAK?超防護(hù)面料即使暴露于石油、機(jī)油、潤(rùn)滑油和其他污染物后仍可保持完整性。GORE?CHEMPAK?超防護(hù)面料制成的產(chǎn)品可在熱區(qū)作業(yè)中提供很好的防護(hù)性能，并且通過(guò)了NFPA(National Fire Protection Association) 1994和NFPA 1992標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證。Blauer公司采用GORE?CHEMPAK?超防護(hù)面料制成的“熱區(qū)-多重防護(hù)服”可用于“熱區(qū)”救援，在高于IDLH(Immediately Dangerous to Life or Health Concentration)水平上，用于一定濃度的化學(xué)戰(zhàn)劑和有毒工業(yè)化學(xué)品的防護(hù)。

3.1.2國(guó)內(nèi)透氣式防毒服防護(hù)材料

我國(guó)最早研制的透氣式防毒服內(nèi)層材料為含有活性炭的特制絨布，具有較好的防護(hù)性能，但使用過(guò)程中存在掉炭、防護(hù)可靠性下降及生理舒適性差等問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題，新研制的摻炭纖維織物在纖維紡絲時(shí)加入活性炭，獲得具有吸附性能的摻炭纖維，然后通過(guò)特殊的紡紗、織造技術(shù)加工而成。織物具有強(qiáng)力高、透氣性好、阻燃、可洗滌和重復(fù)使用等特點(diǎn)。根據(jù)應(yīng)用需求，摻炭纖維可制作各類(lèi)機(jī)織、針織及無(wú)紡制品，具有廣泛應(yīng)用前景。我國(guó)新一代軍用透氣式防毒服內(nèi)層材料采用摻炭纖維織物，外層材料采用經(jīng)防水防油整理的阻燃織物，產(chǎn)品具有很好的防護(hù)性能，同時(shí)具備透氣、阻燃、生理舒適性好等特點(diǎn)。

近年來(lái)活性炭纖維復(fù)合織物已成為國(guó)內(nèi)吸附層材料研究的一個(gè)熱點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)活性炭纖維織物的生產(chǎn)廠家多為粘膠基活性炭纖維織物，活性炭纖維織物作為防毒材料強(qiáng)度低，通常需要與襯布復(fù)合使用，復(fù)合后織物重量增加，成本較高，且復(fù)合牢度有待驗(yàn)證。因此國(guó)內(nèi)活性炭纖維織物應(yīng)用需要解決的問(wèn)題是活性炭纖維的生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化與復(fù)合技術(shù)問(wèn)題。

3.2 防護(hù)性能

3.2.1國(guó)外透氣式防毒服防護(hù)性能

在對(duì)化學(xué)毒劑的防護(hù)時(shí)間上，國(guó)外透氣式防毒服產(chǎn)品大多為24小時(shí)高防護(hù)性能產(chǎn)品，例如Blücher GmbH公司的SARATOGA?戰(zhàn)斗服和CBRN(Chemical， Biological， Radiological， Nuclear)熱區(qū)防護(hù)服均能對(duì)濃度為10 g/m2的液態(tài)芥子氣、梭曼提供至少24小時(shí)的防護(hù)，Paul Boyé公司、OUNRY公司等生產(chǎn)的防毒服的防護(hù)性能能夠達(dá)到24小時(shí)以上，并且能多次水洗重復(fù)使用。

在化學(xué)防護(hù)譜系上，國(guó)外產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了更廣譜的防護(hù)，從經(jīng)典毒劑(如沙林、梭曼、VX神經(jīng)毒劑)擴(kuò)展為經(jīng)典毒劑和有毒有害工業(yè)化學(xué)品的綜合防護(hù)。如Blauer公司的“熱區(qū)”-多重威脅防護(hù)服，可防護(hù)一定濃度的化學(xué)戰(zhàn)劑和有毒工業(yè)化學(xué)品。

在防護(hù)范圍上，隨著面臨威脅種類(lèi)的不斷增加，國(guó)外個(gè)體防護(hù)裝備已經(jīng)由傳統(tǒng)的NBC(Nuclear，Biological，Chemical)防護(hù)擴(kuò)展到CBRNE(Chemical，Biological，Radiological，Nuclear，Explosives)防護(hù)，與NBC防護(hù)相比CBRNE防護(hù)增加了對(duì)放射性武器和簡(jiǎn)易爆炸裝置威脅的防護(hù)。如Blücher公司為擴(kuò)大CBRN防護(hù)范圍，針對(duì)簡(jiǎn)易爆炸裝置開(kāi)發(fā)了一種碎片防護(hù)裝備SARATOGA?FPC，它集成了彈道碎片防護(hù)和抗切割性能，是一種舒適、輕便、透氣、親水的多功能裝備。

3.2.2國(guó)內(nèi)透氣式防毒服防護(hù)性能

在對(duì)化學(xué)毒劑的防護(hù)時(shí)間上，根據(jù)現(xiàn)有我國(guó)軍標(biāo)要求，我國(guó)軍用透氣式防毒服為6小時(shí)防護(hù)性能，與國(guó)外24小時(shí)防護(hù)水平存在一定差距。但由于國(guó)內(nèi)外防毒測(cè)試在測(cè)試方法上存在較大差異，兩者不可完全等量比較。

在化學(xué)防護(hù)譜系上，我國(guó)透氣式防毒服大多為炭吸附防護(hù)機(jī)理，對(duì)化學(xué)毒劑有很好的防護(hù)性能，但對(duì)有毒工業(yè)化學(xué)物質(zhì)的防護(hù)性能較差。

在防護(hù)范圍上，國(guó)內(nèi)透氣式防毒服為核生化防護(hù)服，即用于核生化威脅條件下，保護(hù)人員免受放射性灰塵、化學(xué)毒劑、生物戰(zhàn)劑等造成的傷害，從而保障使用者的安全。目前對(duì)放射線(xiàn)微粒以及簡(jiǎn)易爆炸裝置的防護(hù)研究較少。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外透氣式防毒服產(chǎn)品性能進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，雖然我國(guó)研制的透氣式防毒服具備良好的防護(hù)性能，兼具透氣性和生理舒適性好等優(yōu)點(diǎn)，但是在防護(hù)性能方面與國(guó)外透氣式防毒服存在一定差距，透氣式防毒服研究需從多方面努力：(1)高吸附性材料的研制，目前國(guó)外透氣式防毒服產(chǎn)品多為24小時(shí)防護(hù)，國(guó)內(nèi)透氣式防毒服產(chǎn)品為6小時(shí)防護(hù)，24小時(shí)防護(hù)產(chǎn)品的研制勢(shì)在必行。(2)有毒有害化學(xué)品防護(hù)機(jī)理的研究，擴(kuò)大現(xiàn)有透氣式防毒服對(duì)有毒有害化學(xué)品的防護(hù)范圍。(3)隨著威脅種類(lèi)的增加，對(duì)復(fù)合災(zāi)害威脅環(huán)境下的綜合防護(hù)需求越來(lái)越迫切，研制復(fù)合災(zāi)害威脅環(huán)境下的透氣式防毒服產(chǎn)品是一個(gè)研究重點(diǎn)。