化學(xué)防護(hù)服面料用涂層織物的研究

陳衛(wèi)平，李甌雪，王 哲

（1.浙江省消防救援總隊(duì)，浙江杭州 310000；2.杭州市消防救援支隊(duì)，浙江杭州 310000）

化學(xué)防護(hù)服是保障消防員安全所必需的，因此面料用涂層織物是非常重要的，要能夠防止有害物質(zhì)及具備耐腐蝕的性能，為了充分保障消防員在救援時(shí)的安全，關(guān)于化學(xué)防護(hù)服的研究是廣泛的，樣式也越來(lái)越多樣化。涂層織物是在化學(xué)防護(hù)服的外表層面料織物表面涂敷一種材料，這種材料是高分子物質(zhì)，由多種化學(xué)成分組成，可以是粉末、黏稠度高的流體及乳液，利用涂層技術(shù)將其和基布進(jìn)行組合形成的最終產(chǎn)品具有廣泛的性能，與單獨(dú)的基布或者高分子物質(zhì)所起到的性能極大提升，充分發(fā)揮了兩種材料的使用價(jià)值。

1 化學(xué)防護(hù)服的概述

1）化學(xué)防護(hù)服是有效保護(hù)人體不受有害物質(zhì)傷害的服裝。主要包括4層。①外表層，可以抵抗化學(xué)物質(zhì)的沾染；②阻隔層，與外表層緊密貼合，阻隔有毒物質(zhì)的透入；③針織物層，主要作用是阻隔材料的骨架支撐；④阻隔層，避免外層阻隔層破壞，保護(hù)作業(yè)人員不受傷害?；瘜W(xué)防護(hù)服可以阻隔有毒物質(zhì)的透入主要在于阻隔層，需要針對(duì)不同環(huán)境選擇特定的防護(hù)服，很難有一種化學(xué)防護(hù)服適合所有環(huán)境，如果所選擇的化學(xué)防護(hù)服不能很好地阻隔有毒物質(zhì)，不僅會(huì)毀壞防護(hù)服，重要的是危及人體。

2）現(xiàn)有的化學(xué)防護(hù)服類型按照防護(hù)材料可以分為隔絕型、吸附型及選擇性透過(guò)膜防護(hù)型三種類型。隔絕型可以避免化學(xué)物質(zhì)滲透到人體，在生產(chǎn)時(shí)在涂層織物上涂覆或者層壓熱塑性樹脂，如橡膠；吸附型在涂層織物中加入具有微孔的物質(zhì)，如活性炭，可以吸附有毒性氣體或者液體；選擇性透過(guò)膜在涂層織物中的應(yīng)用可以使化學(xué)防護(hù)服起到阻止分子量大的有毒物質(zhì)穿透，同時(shí)可以有效排出人體汗液，但是存在的缺點(diǎn)是阻止小分子有毒物質(zhì)進(jìn)入的效果比較差。

2 化學(xué)防護(hù)服面料用涂層織物材料

化學(xué)防護(hù)服面料用涂層織物的制備是在基布上涂覆防化聚合物形成薄膜，使原有織物具備更多的功能。涂層劑是一種具有成膜的高分子物質(zhì)，種類豐富，不同種類的涂層劑具備的性能不同，按照阻隔材料可以分為聚氯乙烯類、有機(jī)硅、聚氨酯等。

2.1 涂層劑種類

（1）聚氯乙烯類的涂層劑是來(lái)源于氯乙烯，綜合性能較好，當(dāng)增塑劑較多時(shí)，不懼磨損，柔軟性和手感度均較好，這類涂層劑原料容易獲取，阻燃性也比較好，采用這類涂層劑所制成的化學(xué)防護(hù)服面料用涂層織物具備高的屏蔽性，可以防止酸堿性物質(zhì)的腐蝕，同時(shí)也很容易被染成其他顏色。因?yàn)槌杀据^低，原料易獲取使其成為很多涂層織物的首選，但是需要注意的是聚氯乙烯類涂層劑不耐低溫，在低溫環(huán)境下會(huì)龜裂，在涂層織物制備的過(guò)程中容易摻入重金屬，在遇到火源燃燒時(shí)會(huì)釋放出有毒氣體，污染環(huán)境，并且時(shí)間越長(zhǎng)，涂層織物中的增塑劑會(huì)遷移。

（2）有機(jī)硅類的涂層劑是一種含有硅分子的高分子結(jié)構(gòu)材料，這類涂層劑具有高的韌性、彈性、可塑性與穩(wěn)定性。其分子結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特性，在透氣、耐熱、透濕方面較好，同時(shí)這類物質(zhì)的平滑性比較好，因此所制成的涂層織物不管在低溫下還是在高溫下都具備很好的柔韌性和抗撕裂性。另外，這類涂層劑的黏合性比較差，所以在制備涂層織物中為了提高黏合性，采用了交聯(lián)基團(tuán)的方法，由于價(jià)格較高，強(qiáng)度較低，因此一般不會(huì)單獨(dú)使用有機(jī)硅類涂層劑，而是將其與其他涂層劑一起使用進(jìn)行化學(xué)防護(hù)服面料用涂層織物的制備。

（3）聚丙烯酸酯類的涂層劑，由硬、軟組分共同組成，經(jīng)過(guò)不斷發(fā)展，此類涂層劑防水透氣、防燃等功能極大提高，同時(shí)低溫節(jié)能，不會(huì)污染環(huán)境，目前在涂層織物制備中聚丙烯酸酯類涂層劑的價(jià)格較低，各方面性能較佳，因此被廣泛使用，但是存在的缺點(diǎn)是彈性差，容易發(fā)生褶皺，手感不夠舒適，從而阻礙了該類涂層劑的發(fā)展。

（4）橡膠類的涂層劑包括天然類和合成類，是目前比較常用的。天然橡膠涂層劑是早期使用的，斷裂性和彈性較高，由于其中含有蛋白質(zhì)，容易降解，因此天然類橡膠涂層劑在化學(xué)防護(hù)服面料用途層織物中的應(yīng)用越來(lái)越少。合成橡膠涂層劑應(yīng)用最多的是丁基橡膠，其物理性能良好，耐化學(xué)物品種類較少，但是耐高低溫性能好，通常采用多種橡膠并用。

2.2 基布種類

基布是涂層織物的骨架，織物成分對(duì)化學(xué)防護(hù)護(hù)面料用涂層織物抗撕破、穩(wěn)定及拉伸強(qiáng)度等性能起著決定性作用。基布的種類可以是棉、聚酯、尼龍及聚乙烯等，不同的織物都存在著各自的缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。為了提高消防員化學(xué)防護(hù)服面料用涂層織物的質(zhì)量，所采用的基布密度要比較大，表面應(yīng)較光潔，目前在化學(xué)防護(hù)服面料用涂層織物中基布可以是不同的織物混合制成。

3 化學(xué)防護(hù)服面料用涂層織物的涂層方法

化學(xué)防護(hù)服面料用涂層織物的涂層方法也稱為涂層整理，是在面料織物外涂抹高分子物質(zhì)，改變了織物的外觀，讓化學(xué)防護(hù)服面料織物具有更高的性能，避免有毒物質(zhì)滲透面料織物內(nèi)部，從而也提高了織物的用途和價(jià)值，因此涂層整理是化學(xué)防護(hù)服面料用涂層織物生產(chǎn)加工重要的技術(shù)，涂層方法種類較多。

3.1 直接涂層

利用物理方法將涂層劑直接均勻涂敷于織物表面。直接涂層方法包括干濕兩種，干法涂層比較簡(jiǎn)單，所選擇的涂層劑種類也比較多，在涂織物制備種廣泛應(yīng)用，就是將涂層劑和一些溶劑，如水、有機(jī)溶劑及輔助物質(zhì)混勻制成一種涂層漿，直接用涂布器涂在織物上，通過(guò)加熱蒸發(fā)去掉揮發(fā)的物質(zhì)，然后涂層劑利用自身的交聯(lián)作用在織物表面形成一層薄膜。濕法涂層選擇的大多是涂層劑，在涂敷織物上后還要進(jìn)行水溶處理，這種方法比較復(fù)雜，所需要的設(shè)備也比較大，但是最終制成的涂層織物的透氣性和彈性相對(duì)較好。目前干法涂層技術(shù)在不斷地改良，與濕法涂層水平是幾乎相當(dāng)，所以在化學(xué)防護(hù)服面料用涂層織物制備中干法涂層較佳。

3.2 轉(zhuǎn)移涂層

該種方法是以片狀物質(zhì)，如鋼帶為載體，在上面涂上涂層劑并形成薄膜，然后再涂上黏結(jié)劑，使其和織物進(jìn)行疊合，再進(jìn)行烘干和固化后將載體去掉，從而將薄膜和織物結(jié)合在一起。利用轉(zhuǎn)移涂層生產(chǎn)出的涂層織物的性能與天然的人造革非常接近，甚至更好，因此該涂層方法的發(fā)展是非?？斓?，與直接涂層比較，轉(zhuǎn)移涂層方法可以生產(chǎn)出針織涂層織物，但是由于需要用到載體，所需設(shè)備也比較大，因此轉(zhuǎn)移涂層價(jià)格上相對(duì)來(lái)說(shuō)也比較高。

3.3 熱熔涂層

這種工藝符合環(huán)保經(jīng)濟(jì)的要求，在生產(chǎn)中所需成本也較低，主要是將固態(tài)，并且熱塑性比較高的物質(zhì)放入到熱熔裝置中加熱成熔體至涂層裝置，最后涂在基布表面，在冷卻后涂層織物制備完成。

3.4 泡沫涂層

是以空氣為稀釋劑，將涂層劑、發(fā)泡劑、泡沫穩(wěn)定劑及少量的水放置發(fā)泡設(shè)備中使其成為泡沫狀態(tài)后均勻地涂抹到織物表層，利用輪軋讓織物表層上的發(fā)泡層破裂，從而將涂層劑和織物結(jié)合在一起。泡沫涂層方法發(fā)展于美國(guó)，不會(huì)造成環(huán)境污染，與直接涂層相比，泡沫涂層制備的涂層織物的手感更佳，在制備過(guò)程中也可以添加不同的制劑，從而讓涂層織物具備更多的性能。

4 消防員化學(xué)防護(hù)服面料用涂層物質(zhì)性能測(cè)試

根據(jù)GB24539—2009要求，化學(xué)防護(hù)服主要是用于保護(hù)人體不受化學(xué)物質(zhì)的傷害，可覆蓋人體的絕大部分，最基本的應(yīng)該包括手部、腿部及機(jī)體軀干，為了充分起到保護(hù)作用，可以與其他的防護(hù)裝備一起使用?；瘜W(xué)防護(hù)服的種類很多，但是其所用材料不能危害人體健康，并且要具備舒適性、透氣性，與其他防護(hù)裝備要具備兼容性和配套性。

消防員化學(xué)防護(hù)服面料用涂層織物的性能基本要求是要有效防止化學(xué)物質(zhì)透入及要具備基本的力學(xué)性能。滲透是化學(xué)物質(zhì)在化學(xué)防護(hù)層面料用涂層織物中溶解或穿透的一個(gè)過(guò)程，化學(xué)防護(hù)服面料用涂層織物是高分子材料，由于高分子聚合物運(yùn)動(dòng)單元的多重性和蠕變性使材料具備一定的滲透性，因此要對(duì)化學(xué)防護(hù)服面料同涂層織物的滲透性進(jìn)行測(cè)試。在化學(xué)防護(hù)服面料用涂層織物滲透性的測(cè)試中，所用的化學(xué)物質(zhì)包括丙酮、二氯甲烷、甲醇、甲苯等，不同類型的化學(xué)防護(hù)服所選用的化學(xué)物質(zhì)種類和數(shù)量是不同的，主要是以滲透時(shí)間、穿透壓力來(lái)表示化學(xué)防護(hù)服面料用涂層織物的防滲透性能。拒液性能的測(cè)試常用的化學(xué)物質(zhì)是30%的硫酸、10%的氫氧化鈉、正丁醇及二甲苯，用拒液指數(shù)和穿透指數(shù)來(lái)表示化學(xué)防護(hù)服面料用涂層織物的拒液性能。另外，化學(xué)防護(hù)服面料用涂層織物物理防護(hù)性能的測(cè)試包括耐磨損、耐屈撓破壞性能、撕破及斷裂強(qiáng)力、抗刺穿、耐高溫、低溫性能。

5 消防員化學(xué)防護(hù)服面料用涂層織物存在的問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)

消防員化學(xué)防護(hù)服面料用涂層織物現(xiàn)存的問(wèn)題主要有：防護(hù)性能還不足以適應(yīng)多變的環(huán)境，不能抵御所有的危險(xiǎn)物品；舒適感比較差；特定的使用范圍不夠確定，存在一定的局限性。

針對(duì)化學(xué)防護(hù)服面料用涂層織物現(xiàn)存的問(wèn)題，在未來(lái)研究中其發(fā)展更趨向于安全、多性能、舒適。事故現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境是復(fù)雜的，防護(hù)服具備的性能越多越好，因?yàn)楸Ｗo(hù)消防員的安全是第一要素，因此對(duì)面料用涂層織物的要求就非常嚴(yán)格。現(xiàn)有的化學(xué)防護(hù)服在保證防護(hù)性能時(shí)忽視了舒適感，大多數(shù)的防護(hù)服重量是比較大的，自身完成不了穿脫過(guò)程，并且通常會(huì)與其他儀器配合使用，因此為了解決化學(xué)防護(hù)服的舒適問(wèn)題，面料用涂層織物要選擇新的滲透材料，最好是根據(jù)人體三維尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡可能地保證工作人員在穿著時(shí)的舒適，穿脫也應(yīng)該比較方便。

6 結(jié)束語(yǔ)

化學(xué)防護(hù)服是消防員防護(hù)的重要裝備，高危環(huán)境對(duì)面料用涂層織物提出了很高的要求，目前涂層劑和基布種類豐富，在生產(chǎn)加工時(shí)要選擇合適的涂層方法。介紹了目前的面料用涂層織物的材料和制備方法，以及化學(xué)防護(hù)服的性能測(cè)試，未來(lái)的消防員化學(xué)防護(hù)服要不斷改進(jìn)面料用涂層織物的性能、舒適程度，更好地保障消防人員的安全。