國防軍工用阻燃紡織品

　　中國產(chǎn)業(yè)用紡織品協(xié)會軍需紡織品分會會長陳旭煒

　　軍隊紡織品的采購、生產(chǎn)已從早年的神秘化逐步發(fā)生著改變，隨著時代和市場需求的變化，供需雙方企業(yè)交流的意愿與呼聲越來越高，這也為提供性價比更高的軍工紡織品提供了平臺。就阻燃產(chǎn)品而言，化學阻燃纖維主要包括：芳綸1313、芳綸1414、雜環(huán)芳綸、芳砜綸、碳纖維和維綸。其中阻燃纖維作為中間產(chǎn)品主要應用在防護服、抗荷服、代償服等領域，抗荷服及代償服對紡織材料的要求和趨勢主要體現(xiàn)在質(zhì)輕、耐老化、有較好的強度、易染色、阻燃、防水透氣等性能。值得一提的是神七艙外航天服中紡織涂層和外層材料在抗高溫、抗輻射等指標上的突破，防護材料具有防撕裂、耐磨損、防熱輻射、防微流星、耐化學腐蝕、防離子輻射等性能。

　　阻燃纖維在降落傘中的應用領域大體包括：降落傘用的傘衣、傘繩、組提帶及傘衣套，在完整的一套降落傘中除了一些紐扣和拉環(huán)是金屬制成的，其他都是由阻燃的復合纖維制成。隨著軍隊科技實力的提升，降落傘對紡織材料的要求也越來越高，其中主要體現(xiàn)在：質(zhì)輕、高強、耐老化、阻燃防灼、抗靜電、形態(tài)穩(wěn)定斷裂強力與抗撕破強力好；可適應不同的透氣量；可根據(jù)特定用途在設計范圍內(nèi)實施單向延伸等。

　　除了一些特種服裝，阻燃纖維還應用于阻攔網(wǎng)、炮衣、飛機蒙布、帳篷、偽裝網(wǎng)等，其中第二炮兵裝備研究院某所6室研制的一種偽裝材料——“變色龍”，其主要構成部分也是阻燃復合纖維。

　　紡織品阻燃整理技術及其產(chǎn)品開發(fā)

　　東華大學紡織化學工程系主任博士生導師蔡再生

　　通?？椢锶紵挚煞譃槿齻€階段,即熱分解、熱引燃、熱點燃,對不同燃燒階段的四要素采用相應的阻燃劑加以抵制，就形成了各種各樣的阻燃機理及中斷阻燃機理。根據(jù)現(xiàn)有的研究結(jié)果，可以把阻燃機理大致分成吸熱反應、形成自由基、熔化理論、生成不燃性氣體、凝聚相阻燃等。

　　按阻燃劑的化合物類型分類包括無機阻燃劑，其不僅可以起到阻燃作用,而且可以起到填充作用。有機阻燃劑分為磷系和鹵系兩個系列。前者在用受到很大限制。鹵系阻燃劑主要包括氯和溴兩大類。

　　阻燃纖維的制造主要有涂層法、共混法、共聚法和接枝改性法以及皮芯復合紡絲法?？椢镞M行阻燃整理的加工工藝主要有浸軋焙烘法、浸漬烘燥法、涂布法、噴霧法、有機溶劑法。

　　隨著動車、高速列車、轎車的銷量與日俱增，高檔內(nèi)飾阻燃織物的市場也日益增加，其中每列動車約需1000米座椅面料；每輛轎車約需20米紡織品，設計80多個零部件。

　　2007年高檔車用內(nèi)飾紡織品需要具有阻燃、吸濕、透氣、色牢度高、耐日曬、防靜電、防倒毛等特點，比服用紡織品的要求高，而我國的開發(fā)能力薄弱，主要以引進成套技術為主，高端產(chǎn)品由日本、歐洲國家壟斷。其技術難點主要包括現(xiàn)有阻燃劑用量大導致煙霧大，整理織物不耐熱，高溫發(fā)粘，煙密度、煙毒性及熔滴問題突出等。

　　為此，我們開發(fā)設計了P—T膨脹性阻燃劑，該阻燃劑無甲醛，無鹵，熱和水解穩(wěn)定性好，熔點高，吸濕性低。應用該阻燃劑的高速列車座椅專用紡織面料的阻燃性、安全性已通過美國FRA標準、法國NF標準、英國BS標準、德國DIN標準，已成功應用于法式長客、日式青島四方、西門子等。

　　本質(zhì)阻燃纖維在安全防護領域的應用

　　煙臺泰和新材有限公司間位芳綸銷售部部長孫鵬

　　本質(zhì)阻燃依靠材料本身化學結(jié)構形成的阻燃和隔熱性能。其阻燃和隔熱性能并非通過添加其他化學助劑而獲得，不會隨穿著時間和洗滌次數(shù)的增加而下降。如芳綸、阻燃氰氯綸、阻燃粘膠等等。

　　例如芳綸為本質(zhì)阻燃、纖維強力高、鹵素含量低、服用性能好，阻燃效果好、在阻燃服裝領域應用廣泛。阻燃棉為后整理阻燃，阻燃效果較差，面料強力較低，服用性能好，面料強力和阻燃效果會隨著洗滌次數(shù)的增加而下降直至消失，面料會釋放游離甲醛。

　　芳香族聚酰胺纖維，以其輕質(zhì)、阻燃、耐溫、高強、絕緣、抗輻射、高強度、高彈性模量等優(yōu)異特性，成為關系到國防安全和國民經(jīng)濟的重要戰(zhàn)略物資，是軍事裝備、軍警阻燃防護及防彈裝備和國家骨干裝備制造的關鍵材料，還可廣泛應用于能源、交通、化工、電子、建筑等行業(yè)的安全防護、環(huán)保過濾、結(jié)構增強和電氣絕緣。世界各發(fā)達國家高度重視芳綸的研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

　　芳綸產(chǎn)品具有以下特點：品種齊全、纖維性能優(yōu)良、色牢度高、更綠色環(huán)保。間位芳綸是一種綜合性能優(yōu)異的有機耐高溫纖維，利用其優(yōu)異的耐熱性、本質(zhì)阻燃性和化學穩(wěn)定性，被廣泛應用于環(huán)保過濾、防護服裝和產(chǎn)業(yè)用紡織品以及芳綸紙等領域。

　　由于國內(nèi)行業(yè)標準普遍偏低，芳綸的應用還未得到很好普及。我們相信，隨著國家對健康安全的日益重視，行業(yè)安全防護標準會逐漸與國際接軌，國內(nèi)芳綸制造企業(yè)已經(jīng)在提高產(chǎn)品差別化開發(fā)、提高芳綸應用技術研究方面做好準備，開展了大量工作，芳綸產(chǎn)業(yè)會走的更遠、前景將更為廣闊。

　　阻燃工裝的選擇與評估方法

　　杜邦集團中國有限公司防護科技工程師張麗艷

　　阻燃工裝的阻燃防護評估目前主要采用三種方法，垂直燃燒測試法，測試過程：用標準甲烷氣火焰，持續(xù)燃燒面料12秒后移走或熄滅，觀察面料繼續(xù)燃燒的情況，并測量燃燒后面料損毀的長度。垂直燃燒測試方法是模擬當火焰從面料一端的底部開始燒起時面料的燃燒狀態(tài)，這在實際真實火災中發(fā)生的情況比較少。

　　熱防護性能（TPP）測試法，熱防護性能TPP測試法，更接近真實情況，更能反映面料的熱防護性能，被NFPA及國標廣泛采用。熱人儀測試法，熱防護性能TPP測試法更接近真實情況，更能反映面料的熱防護性能。熱人儀測試法使用了仿真人模型的熱人儀是對實際火災發(fā)生時的最真實模擬，最能反映阻燃服裝的熱防護性能，是世界上最先進的熱燒傷評估設備之一。

　　阻燃工裝的力學堅牢度性能的評估主要包括拉伸斷裂性能，其中織物拉伸斷裂性表示織物承受最大負荷時的伸長變形能力，斷裂功負荷表示伸長曲線下的面積為斷裂功，是織物拉伸至斷裂時所吸收的能量，也就是織物具有抵抗外力破壞的內(nèi)在結(jié)合能?？椢锏臄嗔压υ綇姶?，織物越堅固。斷裂功的大小可反映織物的服用監(jiān)牢度，且穿著時間證明，相對低強高伸型的纖維和織物較為耐穿。

　　而撕裂破壞性能更為重要，在《紡織材料學》關于織物撕破性能的開篇，就指出：撕破強力比拉伸斷裂強力更能反映織物的堅牢度。1990年《中國紡織大學學報》中，楊以雄在文章《機織物撕裂現(xiàn)象的研討》中也曾指出：織物的拉伸破壞需要施加較大的負荷才能使受理系統(tǒng)的紗線斷裂，這在服用機織物的實際穿著使用中是較少出現(xiàn)的。

　　在實際穿著使用過程中，織物被異物勾住，局部受力撕破的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。在生產(chǎn)上，采用撕破強力可比采用拉伸斷裂強力更能反映織物的堅牢度。

　　綜上討論，當評估阻燃防護機織物的力學性能時，斷裂強力的大小并不能代表其力學耐久性的優(yōu)劣，必須綜合考慮斷裂伸長、斷裂功、撕破強力和耐磨損性能。

　　大量實驗結(jié)果和實踐經(jīng)驗表明，當其他條件相同的情況下，相對低強高伸型的纖維織物具有更為優(yōu)異的力學耐久性，在實際穿著使用過程中能夠提供更好的堅牢度性能。

　　電弧熱防護歐美標準的簡介與對比

　　西班牙紡織行業(yè)研究協(xié)會DavidRaso

　　電弧閃火是電氣工作者觸感電意外最可能傷害的原因，因為嚴重電弧發(fā)生點的約35000華氏度溫度是太陽表面溫度的4倍，周遭的材料物質(zhì)被氣化或燒熔高溫噴出，其中如果工作者衣服被點燃則會造成身體大面積的燒燙傷。

　　目前關于電弧防護服的檢測標準主要包括歐洲標準和美國標準。

　　歐洲標準的電弧防護服面料檢測標準為針對4塊面料暴露在電弧反應下，檢測面料相應的數(shù)據(jù)結(jié)果。其測試條件為測試電壓400V，電弧閃火時間500ms，上電極由鋁制成，下電極由銅制成，電極空間為30mm，測試樣與電極空間距離為300mm。

　　歐洲標準對成衣設計的要求為服裝的設計對使用者在使用和工作中不會造成任何的行動障礙；服裝須為長袖設計以保護整個上身軀干；服裝的紐扣或者拉鏈配件在電弧閃火反應后仍能正常運作；服裝的縫紉線、配件、紐扣或拉鏈配件在電弧閃火反應后不會造成進一步的人體傷害；金屬配件、紐扣或拉鏈必須被面料覆蓋，非金屬配件、紐扣或者拉鏈可暴露在表面。

　　電弧防護服的美國標準主要從阻燃性能、面料重量、拉伸強度、撕裂強度、洗水色牢度、洗水縮率及電弧防護值的測定等方面判定。其電弧防護值得測定方法針對21塊面料暴露在電弧反應下。

　　美國標準對服裝的要求：服裝的縫紉線、配件、紐扣或拉鏈配件在電弧閃火反應后不會造成進一步的人體傷害；服裝上應使用阻燃的縫紉線且在面對191A阻燃測試260℃的測試溫度下不會融化；如任何衣服的配件、拉鏈或紐扣在電弧閃火反應中，可能造成熱傳遞或熔融的情況，則須有面料覆蓋以避免與皮膚直接接觸。

　　為何要使用防護服裝

　　歐州著名纖維公司個體防護專家GEOFF

　　正確選擇和使用阻燃防護服裝能夠減少災難性的服裝著火并且挽救生命，相比燒傷后在醫(yī)院康復治療的費用來說，防護服裝的費用是極少并且是最有成效的。如果操作工人穿著錯誤的服裝，穿著衣服的地方將會比暴露的地方皮膚燒傷更加嚴重。

　　現(xiàn)如今，越來越多的國家已經(jīng)頒布強制性法律，要求在危險場合的工作者必須配備合適的個人防護裝備。許多跨國公司像馬來西亞石油公司、殼牌石油公司和美國鋁業(yè)公司等，都已經(jīng)實行佩戴個人防護裝備的政策，其現(xiàn)場操作的正式員工和合同員工都被要求使用個人防護裝備進行工作，中國也在許多工業(yè)領域中采用或命令工人佩戴個人防護裝備。

　　據(jù)測算，每1%皮膚燒傷者治療需要住院1.5天，平均需要19天住院時間，每天花費超過1.8萬美元。整個住院治療費用在20萬至70萬美元，許多時候會超過100萬美元。

　　阻燃的性能是當火焰離開面料的時候，面料具有自動熄滅的性能。阻燃后整理是對面料進行相應的阻燃后整理，使其具有火焰離開后自熄性能。后整理面料采用阻燃劑整理使面料具有阻燃效果，但是有些面料會殘留甲醛等有毒物質(zhì)，同時阻燃劑在日常洗滌過程已被帶走。本質(zhì)阻燃面料由于纖維具有阻燃性能，并且阻燃效果不會隨著洗滌次數(shù)增加而降低，例如芳綸、纖維素類阻燃纖維等。

　　阻燃測試的要求包括：垂直燃燒測試，12秒鐘火焰燃燒，損毀炭長小于6英寸，續(xù)燃時間小于2秒。穿著正確的阻燃防護服將減少傷害。未來采購防護服的工業(yè)領域包括：電網(wǎng)和天然氣企業(yè)、煉鋼廠、消防救援等。

　　電弧對人體的傷害

　　國家電網(wǎng)公司全國電燒傷治療中心原主任虞劍華

　　電弧對人的主要傷害有以下幾個方面：電擊致死，當工作者直接觸電，可能造成觸電身亡或嚴重灼傷，事實上，即使具有防火性的防護衣也不能夠使工作者免于觸電身亡的危險；衣服燃燒造成的嚴重灼傷，工人未必要被電弧接觸到才會受傷，電弧產(chǎn)生的輻射熱可以在很短的時間內(nèi)熔化工具、使日常衣物起火燃燒，如棉衣及聚酯衣服在沒有火焰的情況下也會起火燃燒，此種衣服一旦被點燃，便會繼續(xù)燃燒從而對穿著者造成致命的傷害；衣服爆裂造成嚴重灼傷，電弧所產(chǎn)生的爆炸或震蕩力會使日常衣服繃裂開，而使工作人員的身體直接暴露于高熱、火焰或熔融的金屬當中（如：熔化的金屬工具及設備等）；合成纖維內(nèi)衣滴熔造成嚴重灼傷，即使在外衣沒有燃燒的情況之下，電弧所產(chǎn)生的高熱足以熔化由合成纖維材料制成的內(nèi)衣，由于內(nèi)衣緊貼皮膚，而給穿著者造成非常嚴重的、甚至是致命的傷害。

　　在國外，許多實例顯示，這些工作者在工作時若穿著日常服裝，往往使他們受到更大的傷害。事實上，半數(shù)以上報告至OSHA（美國職業(yè)安全健康委員會）和電弧相關的受傷案例中，都是由工作者的衣著燃燒所引起的。

　　因此，評估特定工作環(huán)境下的危險程度，為勞動者提供合適的電弧個人防護服已成為歐美國家普遍的安全標準要求?？购怆娀嵝膫€人防護服可以提供更多的逃離時間和降低燒傷傷害程度，從而提高事故受害者的生存率。

　　美國阻燃防護服的測試標準及發(fā)展趨勢

　　美利肯公司研究中心首席科學家李叔隆

　　具有“救生”功能的阻燃防火防電弧服，是工業(yè)生產(chǎn)工作防護服中不可或缺的部分。為幫助人們更好地了解阻燃防護服在美國的廣泛應用，“阻燃”并不代表完全不會燃燒，是指在有可能存在的閃火，電弧以及熔融金屬的危害的情況下，接觸高溫火源后，可阻止材料的燃燒，能有效防止和降低熱危險對工人的危害，從而保護人體生命安全，也是通常意義上的“二級阻燃防護服”。這些危害常存在于石油、天然氣、石化、電力、鐵路、運輸、鋼鐵冶金以及其他生產(chǎn)制造行業(yè)。閃火會帶來致命性的燒傷甚至死亡，近16%在油田的死亡來自于火災和爆炸，是石油和天然氣工業(yè)中第二常見的受傷/死亡事故。

　　美國職業(yè)安全與健康管理局（OSHA）早在1972年就出臺了針對電力行業(yè)的工人安全保護的法律法規(guī)。雖然石油、天然氣以及石化生產(chǎn)制造業(yè)在努力地降低閃火事故的危險性，但是這樣并不能徹底消除閃火以及其帶來的人身傷害和生命危險，所以OSHA特意在2010年頒布了要求石油、石化等相關企業(yè)必須為工人提供阻燃服的法規(guī)。

　　美國的阻燃防護服的行業(yè)測試標準主要包括NFPA（美國國家防火協(xié)會）2112,NFPA70E和各種ASTM（美國測試與材料標準協(xié)會）美標。而其中NFPA2112的標準是美國國家法規(guī)引用的阻燃服產(chǎn)品標準。測試樣品必須滿足假人轟燃測試中小于50%的灼傷，并且能通過65.5℃水溫的工業(yè)洗滌100次仍保持穩(wěn)定的阻燃性能。大多數(shù)的阻燃服在使用壽命期間的洗滌次數(shù)會少于工業(yè)洗滌100次，因此能滿足NFPA2112標準的也通常被稱為“永久性”的阻燃服。

　　隨著人們安全意識的增強，現(xiàn)代工業(yè)技術的發(fā)展，企業(yè)道德準則的提高以及相關法律法規(guī)的推動，阻燃防護服日漸深入人心，成為現(xiàn)代工業(yè)不可缺少的一部分。