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1、武警学院本科毕业论文（设计） 阻燃防护服的现状和发展趋势第 1 页 共 16 页阻燃防护服的现状和发展趋势【摘要】 本文介 绍了当前阻燃防护服的类型、应具备的性能要求、测试与评价方法等现状，进一步提出了今后的发展趋势和开发策略。【关键词】 阻燃防护服 阻燃剂 阻燃纤维 发展趋势引言阻燃防护服是指在直接接触火焰及炙热的物体时，能减缓火焰的蔓延，使衣物炭化形成隔离层，以保护人体安全与健康的防护服。世界各国每年都有成千上万的人员因衣着不当而受到烧伤，同时发现往往最严重的烧伤源于衣服的燃烧而非火焰本身，燃烧服装下皮肤的烧伤程度往往比直接暴露的皮肤更加严重。如果火场人员所穿的服装具有阻燃热防护性能，就能
2、够大大降低救火中人体的烧伤程度，同时性能优良的防护服装也能给救火人员以信心和勇气，增加火灾中救人救物的机会，将火灾引起的损失降至最小程度。另外，作为保障劳动者生命安全与健康的一种人体防护用品，阻燃防护服广泛用于冶金、石油化工、焊接等行业，随着人们安全意识和防护知识的提高以及国内防护服生产的发展，阻燃防护服的应用范围日益扩大，前景十分广阔。一 阻燃防护服的现状分析（一）当前国内外消防服的类型及性能特点 1 消防战斗服早期使用的 85 式战斗服的阻燃材料是在纤维中加入化学阻燃添加剂或对织物进行阻燃处理。它的阻燃性能是暂时的，会因洗涤而降低，直到消失。武警学院本科毕业论文（设计） 阻燃防护服的现状和
3、发展趋势第 2 页 共 16 页它的耐磨性、防静电性、防化学试剂性都较差，热防护性能也较差，而且在高温情况下会产生高温气体、烟雾、煤焦油等增加对人体的灼伤程度。九十年代中期，公安消防局根据形势发展的需要组织力量研制定型了“ 九七型消防 战斗服” 。它的面料 层是新型阻燃材料“美它斯” ，防水透气层是在布基上覆盖聚四氟乙 烯而成，隔热层是由阻热毯组成，舒适层是由普通棉布起绒外粘活性碳构成。科学合理的结构、材质决定了新式战斗服具有旧式战斗服无可比拟的优点，更加适用于保护消防人员。2 消防隔热服消防隔热服是消防人员在火场上靠近或接近高温区进行灭火战斗时穿着的防护服装。它是由复合铝箔、防火布、舒适层组
4、成，能耐辐射温度 900，具有质轻、柔软防水等优点。3 消防避火服消防避火服是专门为消防员短时间穿越火区和短时间进入火焰区进行灭火战斗和捡险救援时穿着而设计的防护服装。它是由耐火纤维布、防火层、耐火隔热层、防水层、阻燃隔热层、舒适层组成，能耐火焰温度 1000，防辐射温度 1300，具有优越的抗火焰燃烧、抗热辐射渗透和整体抗热性能。武警学院本科毕业论文（设计） 阻燃防护服的现状和发展趋势第 3 页 共 16 页4 消防指挥服消防指挥服是消防指挥员指挥灭火战斗时穿着的具有一定防护功能的服装，适用于公安消防部队和企事业专职消防大队以上指挥人员使用。5 消防防化服消防防化服是专门为消防人员进入化学危
5、险品或腐蚀性物质的火灾或事故现场进行灭火战斗、抢险救援时穿着的一种防护装备。它主要是由阻燃防化层、防火隔热层、舒适层组成，具有应急呼叫和通信联络等多种功能。欧美日等在消防防护服的研究开发方面处于世界领先水平，消防队伍普遍配备使用现代化防护服，产品的标准化程度高，专品种、专用化，强调与其它防护器材配套是这些国家开发应用消防防护服的主要特点。以美国的情况为例，其消防防护服的种类包括：建筑灭火防护服、接近灭火防护服、进入灭火防护服、防化服、林野灭火防护服、生化恐怖防护服、城市搜索与救援防护服等，其中防化服又细分为防液体喷溅防护服和蒸汽防护服。（二）当前新型防护服应具备的性能要求和技术标准现在我们的消
6、防队伍必须装备适应时代要求的新型防护服装，其性能要求主要体现在以下几个方面：1 外层具有永久阻燃防火性能武警学院本科毕业论文（设计） 阻燃防护服的现状和发展趋势第 4 页 共 16 页防护服的外层是与火和热直接接触的一层，也是关系到产品性能好坏的最关键的一层，目前阻燃外层面料的加工有两种方式：（1）在纤维中加入化学添加剂或对织物进行阻燃处理，即以吸附沉积、化学键结合、非极性范德华力结合或粘结作用使阻燃剂固着在织物或纱线上，以获得阻燃效果。 （2）提高成纤高聚物的热稳定性，可提高裂解温度，抑制可燃气体的产生，增加炭化程度，使纤维不易着火燃烧，比如在大分子链中引入芳环或芳杂环，线形大分子之间反应变
7、成三维交联结构等。第一种方法的发展取决于阻燃剂的发展和工艺流程的改进，第二种方法则是和一些高性能纤维的发展联系在一起的。阻燃剂是一种能降低高分子材料燃烧性能的物质，主要是用来降低材料在火焰中的可燃性，减慢火焰蔓延的速度，火焰移去后能使材料很快自熄，不再阴燃。阻燃剂的分类，从反应机理可分为反应型和添加型；从化学结构可分为有机阻燃剂和无机阻燃剂。最常用的阻燃剂是以元素周期表中第族的硼和铝、第族的氮、磷、锑、 铋元素，第族的氯和溴等元素为基础的某些化合物。目前阻燃、耐热纤维的开发和研制在发达国家中十分活跃，各国竞争相当激烈，其中美国和日本在这方面的开发占据领先地位，几乎生产和研制了所有门类的阻燃、耐
8、热纤维，并且不断在完善各类产品的品质以适应实际消费的需要。和国外相比，我国的基础则非常薄弱，产量少，品种单调，有些阻燃纤维在我国尚武警学院本科毕业论文（设计） 阻燃防护服的现状和发展趋势第 5 页 共 16 页属空白，急待开发。下面是阻燃防护服外层面料广泛应用的几种阻燃纤维：a.纯棉阻燃 纤维纯棉阻燃纤维是磷-氨系阻燃剂、交链树脂、柔软剂等材料，对纯棉纤维进行特殊加工整理，具有优良的阻燃、耐洗、透气、透湿、手感柔软、无毒无害、无皮肤过敏等性能，是阻燃防护服的第二代面料。该产品适用于各行业的防护用品，并根据需要可赋予织物以防水透湿、抗紫外线等性能。b.碳纤维碳纤维是一种含碳量在 90%以上的高强
9、度、高模量纤维。由于碳纤维主要是由碳元素组成，因此它不燃烧，化学性能稳定，耐腐蚀；碳纤维比重小，热膨胀系数小，导热系数大，在高温下机械性能变化小；还具有良好的导电性。用碳纤维制成的复合材料，强度高、耐冲击、重量轻，广泛应用于航天、航空、汽车工业等。c.芳香族聚酰胺纤维耐高温的芳香族聚酰胺纤维具有很好的热稳定性、优异的化学和物理性能，柔软、强韧、耐磨。如美国杜邦（DuPont）公司在60 年代发明并投入使用的间位芳香族聚酰胺纤维（Nomex），在200下能保持原 强度的 80%左右，260 下持续使用 100h 仍能保持原强度的 65%70%，在火焰中难燃，具有自熄性，耐老化良好，能耐大多数有机
10、溶剂和酸碱的腐蚀。主要用于制作易燃易爆环境的防护服、消防服和宇航服。由于其突出的性能和广阔的武警学院本科毕业论文（设计） 阻燃防护服的现状和发展趋势第 6 页 共 16 页市场，各国纷纷进行研究开发。d.聚苯并咪唑纤维（PBI）由美国塞拉尼斯（Celanese ）公司于 20 世纪 60 年代中期研制成功，是一种典型的杂环高分子耐热纤维，它是由间苯二甲酸二苯酯和联苯四胺缩聚而成，可用溶液纺丝法纺丝成形。PBI 在空气中不燃烧，其极限氧指数高达 3846，550高温下不熔化、不冒烟，不收缩或很少收缩，织物仍保持完整、柔软，耐化学药品性好，回潮率达 13%15%，服用性好，穿着舒适。2 良好的防水
11、透气性能一般火场上大量使用水当灭火剂来扑救火灾，如果消防服不防水，则会有很多不利影响：（1）在冬季，消防员穿着湿透的消防服会造成冻伤；（2）湿透的消防服靠近火焰时产生的热蒸汽会对消防员造成烫伤；（3）吸水过多会增加负重，影响灵活性和舒适性，所以消防服必须有一定的防水性能。同时，火场温度高、热量大，消防员活动量大，人体排汗多，如果消防服透气性差，就会使人感到闷热、窒息，严重影响战斗力。目前解决该问题的方法是采用复合微孔四氟乙烯膜的阻燃布，微孔四氟乙烯膜本身是耐高温的，只要微孔的孔径在一定范围内，材料的耐静水压和透气性能达到一定的指标，就能阻挡水的通过而又畅通地排出汗蒸气。例如我国的 97 式消防
12、战斗服和抗非典防护服就都采用了这种材料。3 良好的隔热性能武警学院本科毕业论文（设计） 阻燃防护服的现状和发展趋势第 7 页 共 16 页据有关资料报道，火场的温度在 601100之间，而辐射热在 1.5 Kw/s200 Kw/s ，因此适 应火场的防护服必须具有良好的热防护性能，包括防直接灼烧的热传导性能和防辐射热的渗透性能。只靠单薄的阻燃外层是不够的，如果采用增加外层材料厚度来达到要求，又会使成本太高。新型消防服装一般选用服用性能较好的永久性阻燃短纤维做成薄型毡类无纺布，这类材料作为消防服的隔热材料对消防服的热防护性能的作用特别突出。4 防静电性能在石油化工等行业的工作环境中，静电也有可能
13、成为点火源，引起火灾，防静电纤维在易燃易爆的环境中增加穿着者的安全系数，同时防静电纤维还能改善服装的舒适性和耐磨性。如杜邦公司的 P-140 消除静电 的碳芯纤维，能吸引织物上的电荷，在碳芯上感应相反的电荷，当感应电荷达到一定能级时，就会使周围的空气分子离子化，中和了织物上和碳芯纤维上的电荷，而消除静电。5 整体结构的协调性消防服不但要具备很好的热防护性能，还要求重量轻、穿卸方便，结构宽松，对跑、跳、爬等动作没有限制，不易引起勾挂，穿着舒适；在受力较大的部位和容易受伤的部位如膝、肘、裆、胸、肩等处的缝线和结构上采取加强措施。6 阻燃防护服标准中衣料的性能技术指标武警学院本科毕业论文（设计） 阻
14、燃防护服的现状和发展趋势第 8 页 共 16 页先进的产品标准不仅可以使阻燃纺织品及其制品的生产更合理、规范，产品质量更全面、统一，而且可以促进生产过程的技术改造和新产品的开发。国外的纺织品阻燃标准起步较早，工业发达国家纺织品阻燃标准在 50 年代初已制定，经多年的执行和修订已日趋完善。表 1 给出了国内外阻燃防护服对面料性能要求的对比；表 2 给出了我国新老阻燃防护服标准对衣料性能指标的要求。表 1 国内外阻燃防护服对面料性能的要求标准名称及制订国 阻燃性及 耐洗性断裂强力和撕破强力透气（湿）性缩水性备注德国 DIN32761- 1983 短时间接触火焰的防护服安全技术要求有不分级 有 有
15、有英国与欧洲 BSEN470-11995 焊接及类似工种用防护服有不分级 有 无 有对熔融金属滴的冲击有要求中国 GB8965-88阻燃防护服有分三级 无 无 无中国 LD58-94 森林防火服有分三级 无 无 无从表 1 可以看出国内外标准的主要区别是：（1）国内标准的性能要求单一，除阻燃性和耐洗性外，强力、透气（湿）、缩水等性能均无要求，这不利于综合评价阻燃面料（或服装）的适用性；（2）武警学院本科毕业论文（设计） 阻燃防护服的现状和发展趋势第 9 页 共 16 页国内标准多把阻燃性分为几个不同等级，而又缺乏相应的使用范围规定，因而执行中难以掌握尺度；（3）国外标准对不同的使用环境（如焊接、消防等）还有特殊要求。表 2 阻燃防护服标准中衣料的性能指标标准 阻燃性（洗前和洗后）经纬强力（N）透湿量g/m2平均抗弯刚度cm缩水率(%)毒性GB8965-88阻燃防护服1 级 2 级 3 级续燃时间(s) 0 4 8阴燃时间(s) 0 4 8损毁长度 cm 5 10 15不熔化收缩，洗后不低于三级GB97（修订）阻燃防护服
