1 前言

    化學、生物恐怖威脅的日趨猖獗, 以及重大疫情和突發性公共事件頻繁出現, 給世界各國的個體防護器材提出了新的挑戰和新的要求, 傳統的個體防護裝備已經不能滿足現實使用要求.各國學者從材質、結構和設計等方面入手, 先后研制了多種防護器材, 隔絕式皮膚防護裝備作為防護器材的重要組成部分, 其種類也越來越豐富, 技術越來越先進.

隔絕式皮膚防護裝備

    本文從隔絕式皮膚防護裝備入手, 分析了國內外現有隔絕式皮膚防護裝備的現狀, 并對我國下一代隔絕式皮膚防護裝備的發展趨勢進行了展望, 以期對即將研制和裝備的新型隔絕式皮膚防護裝備提出新的觀點和建議.

    2   國外隔絕式皮膚防護裝備及其現狀

    根據美國環保署(EPA) 規定, 對個人防護裝備采取4 級分類方法, 規定了不同防護水平的個人防護裝備配置要求.其中:

    A 級:為氣密性應急防護, 主要針對可能暴露在最危險的環境中, 需要最高級別的防護, 對皮膚防護有較高要求;

    B 級:為非氣密性應急防護, 所處環境要求最高級別的呼吸防護;

    C 級:同B 級相比,所處環境的皮膚防護程度較低, 且呼吸防護要求更低;

    D 級:為最低級別的皮膚防護要求, 無呼吸防護要求.

    2.1 重型隔絕式裝備

    針對A、B 級防護一般采用重型隔絕式裝備,目前多采用多層膜復合材料、橡塑復合材料以及氟橡膠材料等.

    美國Kappler 公司是較早從事防生物、防化學、防火、防核服裝生產的企業.公司研發有Z500/RS系列氣密式A 級防護服, 包括長管式防護服Z5H371、RS526T、RS41350, 以及呼吸器內置式Z5H550、Z5H551、RS550T、RS41550 多個型號.

A 級氣密型防護服

 
    Z500/RS 系列氣密式A 級防護服主體材料采用在PP (聚丙烯) 基布兩側復合多層專利隔膜制成,Z500/RS 系列防護服配有面屏頭罩以及手套、靴套和護蓋等附件, 能對包括芥子氣、沙林、路易士、維埃克斯4 種戰爭毒劑在內的360 種以上有毒和腐蝕氣體、液體、和固體化學物, 以及核氣溶膠、生物病毒等起到防護作用, 可應用于戰備、危險品泄露處理、應急救援、未知危險環境的初次進入和調查、搜尋和研究等領域.Kappler 公司的長管式和內置式A 級氣密型防護服如上圖 所示.

    美國DuPont 公司研發的TychemR TK 系列重型隔絕式防護服可提供對高危化學品或未知化學品的A 級、B 級防護.例如A 級化學防護服TK555T 和TK 601T、A 級全封閉氣密型防護服TK 554T-7S 以及B 級全封閉液密型防護服TK527T, 幾種防護服均設計有超寬面屏并內置空氣呼吸器.防護服在接觸280 余種高危化學品8h 后未發現明顯的滲透現象, 良好的耐化學品滲透效果來源于服裝的主體材料-Tychem TK 面料.該面料為多層復合結構, 內外層均為不同材質的聚合物涂層, 中間為無紡布,克重331g/m2, 與傳統的橡膠材質防護服相比, 重量大幅減輕.

    由于3 種防護服可實現對有毒、腐蝕性氣體、液體和固態化學品進行最高級別的防護,現已廣泛應用于部隊和民用防護器材上.DuPont 公司全封閉A 級氣密型防護服TK555T 和服裝主體多層復合物結構如圖2 所示.

    Trelleborg 公司生產的連體式氣密型重型防護服TrellChem HPS 采用多元共聚Viton 氟橡膠、丁基橡膠、聚酰胺織物、氯丁橡膠和阻擋膜片共5 層高性能材料膜復合而成, 通過交叉防護達到全面最高等級的防護目的.防護服設有抗沖擊和耐化學介質的硬視窗, 同時配有Viton/butyl 橡膠手套以及PVC 或IIR 材質的安全靴, 可防護各種有毒有害的液態、氣態、煙態和固態化學物質、生物毒劑、軍事毒劑和核污染, 最大限度地保障穿戴人員的安全.

    服裝還采用人體工程學原理, 不僅有高度的安全性能, 還具有活動自如、感覺舒適的特點. Interceptor 系列防化服, 同時配有可快速拆裝手套系統和高性能防化靴等附件.其主體面料采用公司獨特的多層復合膜技術, 由8 層防護膜與1 層聚酯無紡布復合而成,重量較輕, 克重僅為325g/m2, 有效地降低了作業時的人體負荷.面料具有優異的危險化學品阻隔性能.

    此外,公司在Interceptor 全密閉型防護服基礎上設計出A級氣密型隔熱防化服ICT645A, 外隔熱層為具有5層結構的玻璃纖維鍍鋁隔熱復合面料或Kevlar 鍍鋁隔熱復合面料, 手感柔軟, 耐摩擦、耐屈折, 不僅實現對危險化學品的阻隔, 還可抵御95%以上的熱輻射, 可實現在高溫、高毒條件下對作業人員的安全防護.

    法國Delta 公司研發的Alain/Alex 為公司的頂級高性能微正壓重型氣密性防化服, Alain 為內置空氣呼吸器設計, Alex 為外置空氣呼吸器設計, 兩者均設有高清晰寬式面屏.主體面料為阻燃Hypalon-氯磺化聚乙烯(CSPE) 雙面涂覆聚酯纖維, 材料克重為550g/m2.CSPE 是以PE 為主要原料, 經氯化、氯璜化反應制得的具有高飽和化學結構的含氯彈性體材料, 由于分子結構中含有氯璜酰活性基團, 故表現出高活性, 尤以耐化學介質腐蝕、抗臭氧氧化及耐油侵蝕、阻燃等性能突出.公司還設計有ComBi19A 型隔熱防化服, 服裝外層覆有鋁膜, 中層為Hypalon 防化面料, 內層為耐熱的Nomex 防火面料, 保證套裝兼有防化、阻燃和隔熱等多種功能..

    德國Draeger 采用由氟橡膠/丁基橡膠制成WorkMaster PF 防護服, 以及采用Himex R 面料生產的WorkMaster pro-ET 氣密型防護服; 法國以氟橡膠和丁基膠并用材料制備的K-1 密閉式重型防護服; 新加坡羿科公司分別采用VBV (Viton/Butyl/Viton) 、VBP ( Viton/Butyl /polyster) 材質生產的Respirex GTIM、Respirex GTB 氣密型防護服; 奧地利Blaschke 公司的ABC-90 和ABC-92 氣密型核化生送風防護服等.

    2.2 輕便型隔絕式防護服

輕便型隔絕式防護服

    與重型隔絕式裝備不同, 輕便型隔絕式防護服的材質多采用多層膜復合材料, 聚氯乙烯(PVC)材料和高密度聚乙烯(HDPE) 材料等.

    采用膜復合材料的輕便型隔絕式防護服以美國DuPont 公司生產的Tychem R C、Tychem R F 輕便型防護服為代表, 適用于有機物、無機物、生物制劑的B、C 級防護.Tychem R C 化學防護服采用DuPont 專用材料制造, 質輕、柔軟, 厚度為237μm, 克重為83g/m2, 具有100%的粉塵致密性,可全面防護超細有害粉塵, 耐高達2bar 的液體壓力, 耐高濃度NaOH、H2SO4等, 可防護體液、血液以及血生病原體.

    DuPont 公司Tychem R C、TychemR F 輕便型防護服如圖6 所示.ChemMax R 系列為LakeLand 公司生產的輕便型防護服, 現分為ChemMax R 1、ChemMax R 2ChemMax R3 和ChemMax R 4 四個型號, 防護服主體材料分別為HDPE 覆膜PP 基布、Saranex23-P 覆膜高強無紡布、多層材質特有防護膜覆膜PP 基布以及多層特殊防化膜覆膜聚酯無紡布.ChemMax R 系列防護服可針對多種有毒有害化學品、粉塵、血液等進行防護.此外, 公司還研發有PVC 覆膜的輕便型防化服EPVC428 和NPG135, 可對低濃度、微量化學液體噴濺起防護作用, 可應用于一般工業、加工生產及石油化工環境中對工人提供有效的日常防護.

    LakeLand 公司ChemMax R 1 和輕型PVC 防化學噴濺服如圖7 所示.國外輕便型隔絕式防護服型號較多, 例如美國Kappler 公司采用多層隔離膜雙面覆膜PP 基布為主體材料研發的Z100/Z100XP/Zytron100XP/CPF1 系列, 以及采用多層隔離膜雙面覆膜耐久2.0ozPP 基布的Z300/CPF3 系列; 比利時采用聚氨酯涂膜材料研發的Seytex 輕便型防毒衣; 瑞典采用10 層共擠壓PE 薄膜和2 層乙烯- 乙酸乙烯酯共聚物(EVCA) 薄膜共同復合而成的S/91 防護服; 新加坡羿科公司分別采用氯丁橡膠和PVC 制造一件式防化服, 以及采用高性能多層膜復合材料制備的Microchem3000/4000/5000 系列輕便型防化服等.

    3  國內隔絕式防護裝備的發展與現狀

    3.1 重型隔絕式裝備

重型隔絕式防護裝備

    目前國內的重型隔絕式防護裝備的材質仍以丁基膠(鹵化丁基膠) 為主, 部分采用氟橡膠、丁基膠/氟橡膠并用等材料, 多層膜復合技術尚處于跟蹤模仿階段.

    我軍在1966 年完成了以IIR 為材質替代天然橡膠材質的隔絕式防護服的設計和定型.IIR 是以異丁烯和少量異戊二烯通過離子聚合而成的高分子聚合物,其氣密性明顯高于其他常見膠種.較高的化學穩定性、良好的氣密性也是IIR 長期作為重型隔絕式防護服基本材料的主要原因.目前, 正在研究的還有以Viton/Butyl 為材質的氣密型防護服.

    北京邦威高科特種紡織品有限責任公司(BWT) 旗下的BONTON 子公司的研發領域為重型化學防護服, 其研發的BONTON-R (BONTONTMAD6)、BONTON-Y (BONTONTM-AD9) 重型化學防護服均采用專用膜防護復合材料制造, 產品的抗磨、抗刺和抗撕破性能較好, 抵御化學滲透的能力較強, 能防御多種不同毒氣、腐蝕性氣體、液體和固體化學晶體, 適合危險化學品實驗室、危險化學品運輸、危險化學品處理等作業中的工作人員穿著.邦威高科特種紡織品有限責任公司BONTONR、BONTON-Y 重型化學防護服如圖8 所示.

    3.2 輕便型隔絕式防護服

    國內輕便型隔絕式防護服的銷售商家多為國外大公司在中國的產品分銷商.能夠生產輕便型防護服的廠家規模比較小, 型號較少, 目前材質多以PE、PVC 覆膜織物為主.

    山西新華化工防護器材有限責任公司研發的帶帽連體式MFF-1、MFF-2 液密型防護服分別采用PE 膜復合無紡布、特種熱塑性阻隔材料復合高強尼龍基布材料制成, 具有較強的物理機械強度, 可避免使用中的損傷, 與防毒面具、防毒手套、防毒靴(套) 等配套使用時可有效防御工業作業場所液態酸類化學品對人體的傷害.同時,這兩種防護服還具有較好的低溫使用性能, 可保證作業人員在寒冷季節使用.

    此外, 公司還研發有以新型專用防護材料制作的XFF-1 液密型防護服, 與一般防護服相比, 除具有優良的防護性能外, 還具有優異的防毒和阻燃功能, 對芥子氣"液-氣" 防護時間不小于130 min.山西新華化工防護器材有限責任公司MFF -1、MMF -2 和XFF-1 液密型防護服如圖9 所示.國內輕便型隔絕式防護服還有:江蘇泰州振華消防裝備廠以及安特消防裝備有限公司采用PVC涂覆尼龍生產的輕便型防酸堿防護服; 寧波勇士消防設備有限公司生產的具有耐酸堿、防化學、阻燃功能的DYSFH 防護服等.

    4   隔絕式皮膚防護裝備的發展趨勢

    隔絕式防護裝備最終發展目標是在保證防護性能的基礎之上, 提高裝備的使用性能.具體來說,我國下一代隔絕式防護裝備的設計應注意以下方面.

    4.1 "多元化、人性化" 防護

    多元化防護可以從以下兩方面進行:

    (1) 從偏重化學防護拓展到對CBRNF (化學、生物、放射性沾染、電磁或電離輻射以及火焰) 的綜合防護;(2) 拓展化學防護譜系, 除了能單純滿足化學毒劑的防護要求外, 還應該涵蓋工業有毒化學品、強腐蝕性、強氧化性工業化學品.

    人性化防護可以從以下兩方面進行:

    (1) 從型式結構出發, 根據人體三維尺寸參數設計防護可靠, 穿脫靈活、方便的皮膚防護裝備;(2) 從材料設計出發, 采用新材料、新技術改善裝備生理舒適性, 例如, 能夠有效阻隔化學毒劑滲透卻不影響濕、氧透過的選擇型透過膜材料; 能夠有效避免各類液體沾染, 同時具有超疏水/超疏油功能防護材料; 能夠將沾染毒劑及時分解, 并免去洗消等后處理負擔的自洗消防護材料.

    4.2 防護信息化技術

    個體防護裝備應該搭乘信息化技術迅猛發展的列車, 以提高裝備的使用安全性和部隊作戰力, 如能夠將化學毒劑的物化特性通過顏色變化、電位變化轉換為聲、光或者電信號, 對染毒環境、染毒程度、裝備剩余防護性能進行指示預警的智能材料等.

責任編輯：周婭

《中國腐蝕與防護網電子期刊》征訂啟事
投稿聯系：編輯部
電話：010-62313558-801
郵箱：ecorr_org@163.com
中國腐蝕與防護網官方 QQ群：140808414