國內(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任公司，北京 100048)

1 引言

透氣式防毒服是一類具有防毒、透氣和散熱功能的防護服裝，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，又能通過空氣對流使人體產(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體防護裝備，在軍用、警用、反恐、國土安全及民用領域均得到廣泛應用。在國際恐怖襲擊事件、公共危害事故、工業(yè)及有毒有害化學品泄漏事故、公共安全問題頻發(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，著重介紹了國外的透氣式防毒服產(chǎn)品，并將國內(nèi)外透氣式防毒服的防護材料以及防護性能進行了總結(jié)和對比，為我國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，但是在對抗液態(tài)毒劑時抗壓滲透能力差，因此對其進行了改進。20世紀70年代，研究人員在現(xiàn)有透氣式防毒服的基礎上增加了外層織物，這層織物能夠使毒劑迅速擴展，但是這款防護服存在二次污染問題。后來，英國經(jīng)過反復實驗，最終成功研制出活性炭織物并將其運用到透氣式防毒服中。20世紀80年代，英國和美國合力解決了纖維狀活性炭強度低的問題，研制出可穿半年以上的防毒服[6，7]。同樣在20世紀80年代，我國在防毒服方面的研究也取得了重大進展，在中國人民解放軍防化研究院、東華大學以及上海市紡織科學研究院的共同努力下，成功研制了我國第一代透氣式防毒服，防毒性能優(yōu)異，得到外界的高度評價[8]。現(xiàn)如今世界各國對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 國內(nèi)外透氣式防毒服研究現(xiàn)狀對比

3.1 防護材料

根據(jù)透氣式防毒服的防護機理及產(chǎn)品特點，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，吸附層為防毒服最重要的部位，是防毒服的核心。

3.1.1國外透氣式防毒服防護材料

對于外層材料來說，國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Blücher公司的SARATOGA?戰(zhàn)斗服，集成的CBRN(Chemical， Biological， Radiological， Nuclear)防護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對化學和生物戰(zhàn)劑提供全面防護的戰(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)斗服是專門為澳大利亞國防軍設計的防護服，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?防護服外層材料為杜邦NOMEX?材料，織物不僅具有優(yōu)良的物理機械性能，還具備永久阻燃以及閃燃防護性能。

對于吸附層材料來說，德國Blücher公司基于“Saratoga”球形活性炭專利技術(shù)生產(chǎn)的防護面料，被公認為當今最為有效的化學防護材料。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Saratoga材料防護性能的影響較小，并且可以多次水洗。德國Saratoga織物或服裝在全球40多個國家和組織都有使用。

活性炭纖維織物主要由纖維或織物預處理后經(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程中具有更大的容量同時解析過程中具有更快的速度。英國Chemviron Carbon 公司生產(chǎn)的ZORFLEX?織物是活性炭纖維織物的代表，Paul Boyé公司的特警防護服、TOM NG防護服、TOM防護服的吸附層材料均為ZORFLEX?織物活性炭纖維織物。

GORE公司開發(fā)的GORE?CHEMPAK?超防護面料為一種選擇透過性織物，材料不僅可以提供對蒸汽、氣溶膠和液體形式的多種化學和生物威脅的防護，還可對有毒有害工業(yè)化學品和化學戰(zhàn)劑進行防護。GORE?CHEMPAK?超防護面料即使暴露于石油、機油、潤滑油和其他污染物后仍可保持完整性。GORE?CHEMPAK?超防護面料制成的產(chǎn)品可在熱區(qū)作業(yè)中提供很好的防護性能，并且通過了NFPA(National Fire Protection Association) 1994和NFPA 1992標準認證。Blauer公司采用GORE?CHEMPAK?超防護面料制成的“熱區(qū)-多重防護服”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戰(zhàn)劑和有毒工業(yè)化學品的防護。

3.1.2國內(nèi)透氣式防毒服防護材料

我國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，具有較好的防護性能，但使用過程中存在掉炭、防護可靠性下降及生理舒適性差等問題。為解決上述問題，新研制的摻炭纖維織物在纖維紡絲時加入活性炭，獲得具有吸附性能的摻炭纖維，然后通過特殊的紡紗、織造技術(shù)加工而成?？椢锞哂袕娏Ω?、透氣性好、阻燃、可洗滌和重復使用等特點。根據(jù)應用需求，摻炭纖維可制作各類機織、針織及無紡制品，具有廣泛應用前景。我國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)品具有很好的防護性能，同時具備透氣、阻燃、生理舒適性好等特點。

近年來活性炭纖維復合織物已成為國內(nèi)吸附層材料研究的一個熱點。目前國內(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度低，通常需要與襯布復合使用，復合后織物重量增加，成本較高，且復合牢度有待驗證。因此國內(nèi)活性炭纖維織物應用需要解決的問題是活性炭纖維的生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化與復合技術(shù)問題。

3.2 防護性能

3.2.1國外透氣式防毒服防護性能

在對化學毒劑的防護時間上，國外透氣式防毒服產(chǎn)品大多為24小時高防護性能產(chǎn)品，例如Blücher GmbH公司的SARATOGA?戰(zhàn)斗服和CBRN(Chemical， Biological， Radiological， Nuclear)熱區(qū)防護服均能對濃度為10 g/m2的液態(tài)芥子氣、梭曼提供至少24小時的防護，Paul Boyé公司、OUNRY公司等生產(chǎn)的防毒服的防護性能能夠達到24小時以上，并且能多次水洗重復使用。

在化學防護譜系上，國外產(chǎn)品實現(xiàn)了更廣譜的防護，從經(jīng)典毒劑(如沙林、梭曼、VX神經(jīng)毒劑)擴展為經(jīng)典毒劑和有毒有害工業(yè)化學品的綜合防護。如Blauer公司的“熱區(qū)”-多重威脅防護服，可防護一定濃度的化學戰(zhàn)劑和有毒工業(yè)化學品。

在防護范圍上，隨著面臨威脅種類的不斷增加，國外個體防護裝備已經(jīng)由傳統(tǒng)的NBC(Nuclear，Biological，Chemical)防護擴展到CBRNE(Chemical，Biological，Radiological，Nuclear，Explosives)防護，與NBC防護相比CBRNE防護增加了對放射性武器和簡易爆炸裝置威脅的防護。如Blücher公司為擴大CBRN防護范圍，針對簡易爆炸裝置開發(fā)了一種碎片防護裝備SARATOGA?FPC，它集成了彈道碎片防護和抗切割性能，是一種舒適、輕便、透氣、親水的多功能裝備。

3.2.2國內(nèi)透氣式防毒服防護性能

在對化學毒劑的防護時間上，根據(jù)現(xiàn)有我國軍標要求，我國軍用透氣式防毒服為6小時防護性能，與國外24小時防護水平存在一定差距。但由于國內(nèi)外防毒測試在測試方法上存在較大差異，兩者不可完全等量比較。

在化學防護譜系上，我國透氣式防毒服大多為炭吸附防護機理，對化學毒劑有很好的防護性能，但對有毒工業(yè)化學物質(zhì)的防護性能較差。

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

4 結(jié)語

通過對國內(nèi)外透氣式防毒服產(chǎn)品性能進行對比發(fā)現(xiàn)，雖然我國研制的透氣式防毒服具備良好的防護性能，兼具透氣性和生理舒適性好等優(yōu)點，但是在防護性能方面與國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，目前國外透氣式防毒服產(chǎn)品多為24小時防護，國內(nèi)透氣式防毒服產(chǎn)品為6小時防護，24小時防護產(chǎn)品的研制勢在必行。(2)有毒有害化學品防護機理的研究，擴大現(xiàn)有透氣式防毒服對有毒有害化學品的防護范圍。(3)隨著威脅種類的增加，對復合災害威脅環(huán)境下的綜合防護需求越來越迫切，研制復合災害威脅環(huán)境下的透氣式防毒服產(chǎn)品是一個研究重點。