国防军工用阻燃纺织品

　　中国产业用纺织品协会军需纺织品分会会长陈旭炜

　　军队纺织品的采购、生产已从早年的神秘化逐步发生着改变，随着时代和市场需求的变化，供需双方企业交流的意愿与呼声越来越高，这也为提供性价比更高的军工纺织品提供了平台。就阻燃产品而言，化学阻燃纤维主要包括：芳纶1313、芳纶1414、杂环芳纶、芳砜纶、碳纤维和维纶。其中阻燃纤维作为中间产品主要应用在防护服、抗荷服、代偿服等领域，抗荷服及代偿服对纺织材料的要求和趋势主要体现在质轻、耐老化、有较好的强度、易染色、阻燃、防水透气等性能。值得一提的是神七舱外航天服中纺织涂层和外层材料在抗高温、抗辐射等指标上的突破，防护材料具有防撕裂、耐磨损、防热辐射、防微流星、耐化学腐蚀、防离子辐射等性能。

　　阻燃纤维在降落伞中的应用领域大体包括：降落伞用的伞衣、伞绳、组提带及伞衣套，在完整的一套降落伞中除了一些纽扣和拉环是金属制成的，其他都是由阻燃的复合纤维制成。随着军队科技实力的提升，降落伞对纺织材料的要求也越来越高，其中主要体现在：质轻、高强、耐老化、阻燃防灼、抗静电、形态稳定断裂强力与抗撕破强力好;可适应不同的透气量;可根据特定用途在设计范围内实施单向延伸等。

　　除了一些特种服装，阻燃纤维还应用于阻拦网、炮衣、飞机蒙布、帐篷、伪装网等，其中第二炮兵装备研究院某所6室研制的一种伪装材料——“变色龙”，其主要构成部分也是阻燃复合纤维。

　　纺织品阻燃整理技术及其产品开发

　　东华大学纺织化学工程系主任 博士生导师蔡再生

　　通常织物燃烧又可分为三个阶段,即热分解、热引燃、热点燃,对不同燃烧阶段的四要素采用相应的阻燃剂加以抵制，就形成了各种各样的阻燃机理及中断阻燃机理。根据现有的研究结果，可以把阻燃机理大致分成吸热反应、形成自由基、熔化理论、生成不燃性气体、凝聚相阻燃等。

　　按阻燃剂的化合物类型分类包括无机阻燃剂，其不仅可以起到阻燃作用,而且可以起到填充作用。有机阻燃剂分为磷系和卤系两个系列。前者在用受到很大限制。卤系阻燃剂主要包括氯和溴两大类。

　　阻燃纤维的制造主要有涂层法、共混法、共聚法和接枝改性法以及皮芯复合纺丝法。织物进行阻燃整理的加工工艺主要有浸轧焙烘法、浸渍烘燥法、涂布法、喷雾法、有机溶剂法。

　　随着动车、高速列车、轿车的销量与日俱增，高档内饰阻燃织物的市场也日益增加，其中每列动车约需1000米座椅面料;每辆轿车约需20米纺织品，设计80多个零部件。

　　2007年高档车用内饰纺织品需要具有阻燃、吸湿、透气、色牢度高、耐日晒、防静电、防倒毛等特点，比服用纺织品的要求高，而我国的开发能力薄弱，主要以引进成套技术为主，高端产品由日本、欧洲国家垄断。其技术难点主要包括现有阻燃剂用量大导致烟雾大，整理织物不耐热，高温发粘，烟密度、烟毒性及熔滴问题突出等。

　　为此，我们开发设计了P—T膨胀性阻燃剂，该阻燃剂无甲醛，无卤，热和水解稳定性好，熔点高，吸湿性低。应用该阻燃剂的高速列车座椅专用纺织面料的阻燃性、安全性已通过美国FRA标准、法国NF标准、英国BS标准、德国DIN标准，已成功应用于法式长客、日式青岛四方、西门子等。

　　本质阻燃纤维在安全防护领域的应用

　　烟台泰和新材有限公司间位芳纶销售部部长孙鹏

　　本质阻燃依靠材料本身化学结构形成的阻燃和隔热性能。其阻燃和隔热性能并非通过添加其他化学助剂而获得，不会随穿着时间和洗涤次数的增加而下降。如芳纶、阻燃氰氯纶、阻燃粘胶等等。

　　例如芳纶为本质阻燃、纤维强力高、卤素含量低、服用性能好，阻燃效果好、在阻燃服装领域应用广泛。 阻燃棉为后整理阻燃，阻燃效果较差，面料强力较低，服用性能好，面料强力和阻燃效果会随着洗涤次数的增加而下降直至消失，面料会释放游离甲醛。

　　芳香族聚酰胺纤维，以其轻质、阻燃、耐温、高强、绝缘、抗辐射、高强度、高弹性模量等优异特性，成为关系到国防安全和国民经济的重要战略物资，是军事装备、军警阻燃防护及防弹装备和国家骨干装备制造的关键材料，还可广泛应用于能源、交通、化工、电子、建筑等行业的安全防护、环保过滤、结构增强和电气绝缘。世界各发达国家高度重视芳纶的研究和产业化发展。

　　芳纶产品具有以下特点：品种齐全、纤维性能优良、色牢度高、更绿色环保。间位芳纶是一种综合性能优异的有机耐高温纤维，利用其优异的耐热性、本质阻燃性和化学稳定性，被广泛应用于环保过滤、防护服装和产业用纺织品以及芳纶纸等领域。

　　由于国内行业标准普遍偏低，芳纶的应用还未得到很好普及。我们相信，随着国家对健康安全的日益重视，行业安全防护标准会逐渐与国际接轨，国内芳纶制造企业已经在提高产品差别化开发、提高芳纶应用技术研究方面做好准备，开展了大量工作，芳纶产业会走的更远、前景将更为广阔。

　　阻燃工装的选择与评估方法

　　杜邦集团中国有限公司防护科技工程师张丽艳

　　阻燃工装的阻燃防护评估目前主要采用三种方法，垂直燃烧测试法，测试过程：用标准甲烷气火焰，持续燃烧面料12秒后移走或熄灭，观察面料继续燃烧的情况，并测量燃烧后面料损毁的长度。垂直燃烧测试方法是模拟当火焰从面料一端的底部开始烧起时面料的燃烧状态，这在实际真实火灾中发生的情况比较少。

　　热防护性能(TPP)测试法，热防护性能TPP测试法，更接近真实情况，更能反映面料的热防护性能，被NFPA及国标广泛采用。热人仪测试法，热防护性能TPP测试法更接近真实情况，更能反映面料的热防护性能。热人仪测试法使用了仿真人模型的热人仪是对实际火灾发生时的最真实模拟，最能反映阻燃服装的热防护性能，是世界上最先进的热烧伤评估设备之一。

　　阻燃工装的力学坚牢度性能的评估主要包括拉伸断裂性能，其中织物拉伸断裂性表示织物承受最大负荷时的伸长变形能力，断裂功负荷表示伸长曲线下的面积为断裂功，是织物拉伸至断裂时所吸收的能量，也就是织物具有抵抗外力破坏的内在结合能。织物的断裂功越强大，织物越坚固。断裂功的大小可反映织物的服用监牢度，且穿着时间证明，相对低强高伸型的纤维和织物较为耐穿。

　　而撕裂破坏性能更为重要，在《纺织材料学》关于织物撕破性能的开篇，就指出：撕破强力比拉伸断裂强力更能反映织物的坚牢度。1990年《中国纺织大学学报》中，杨以雄在文章《机织物撕裂现象的研讨》中也曾指出：织物的拉伸破坏需要施加较大的负荷才能使受理系统的纱线断裂，这在服用机织物的实际穿着使用中是较少出现的。

　　在实际穿着使用过程中，织物被异物勾住，局部受力撕破的现象经常发生。在生产上，采用撕破强力可比采用拉伸断裂强力更能反映织物的坚牢度。

　　综上讨论，当评估阻燃防护机织物的力学性能时，断裂强力的大小并不能代表其力学耐久性的优劣，必须综合考虑断裂伸长、断裂功、撕破强力和耐磨损性能。

　　大量实验结果和实践经验表明，当其他条件相同的情况下，相对低强高伸型的纤维织物具有更为优异的力学耐久性，在实际穿着使用过程中能够提供更好的坚牢度性能。

　　电弧热防护欧美标准的简介与对比

　　西班牙纺织行业研究协会David Raso

　　电弧闪火是电气工作者触感电意外最可能伤害的原因，因为严重电弧发生点的约35000华氏度温度是太阳表面温度的4倍，周遭的材料物质被气化或烧熔高温喷出，其中如果工作者衣服被点燃则会造成身体大面积的烧烫伤。

　　目前关于电弧防护服的检测标准主要包括欧洲标准和美国标准。

　　欧洲标准的电弧防护服面料检测标准为针对4块面料暴露在电弧反应下，检测面料相应的数据结果。其测试条件为测试电压400V，电弧闪火时间500ms，上电极由铝制成，下电极由铜制成，电极空间为30mm，测试样与电极空间距离为300mm。

　　欧洲标准对成衣设计的要求为服装的设计对使用者在使用和工作中不会造成任何的行动障碍;服装须为长袖设计以保护整个上身躯干;服装的纽扣或者拉链配件在电弧闪火反应后仍能正常运作;服装的缝纫线、配件、纽扣或拉链配件在电弧闪火反应后不会造成进一步的人体伤害;金属配件、纽扣或拉链必须被面料覆盖，非金属配件、纽扣或者拉链可暴露在表面。

　　电弧防护服的美国标准主要从阻燃性能、面料重量、拉伸强度、撕裂强度、洗水色牢度、洗水缩率及电弧防护值的测定等方面判定。其电弧防护值得测定方法针对21块面料暴露在电弧反应下。

　　美国标准对服装的要求：服装的缝纫线、配件、纽扣或拉链配件在电弧闪火反应后不会造成进一步的人体伤害;服装上应使用阻燃的缝纫线且在面对191A阻燃测试260℃的测试温度下不会融化;如任何衣服的配件、拉链或纽扣在电弧闪火反应中，可能造成热传递或熔融的情况，则须有面料覆盖以避免与皮肤直接接触。

　　为何要使用防护服装

　　欧州著名纤维公司个体防护专家GEOFF

　　正确选择和使用阻燃防护服装能够减少灾难性的服装着火并且挽救生命，相比烧伤后在医院康复治疗的费用来说，防护服装的费用是极少并且是最有成效的。如果操作工人穿着错误的服装，穿着衣服的地方将会比暴露的地方皮肤烧伤更加严重。

　　现如今，越来越多的国家已经颁布强制性法律，要求在危险场合的工作者必须配备合适的个人防护装备。许多跨国公司像马来西亚石油公司、壳牌石油公司和美国铝业公司等，都已经实行佩戴个人防护装备的政策，其现场操作的正式员工和合同员工都被要求使用个人防护装备进行工作，中国也在许多工业领域中采用或命令工人佩戴个人防护装备。

　　据测算，每1%皮肤烧伤者治疗需要住院1.5天，平均需要19天住院时间，每天花费超过1.8万美元。整个住院治疗费用在20万至70万美元，许多时候会超过100万美元。

　　阻燃的性能是当火焰离开面料的时候，面料具有自动熄灭的性能。阻燃后整理是对面料进行相应的阻燃后整理，使其具有火焰离开后自熄性能。后整理面料采用阻燃剂整理使面料具有阻燃效果，但是有些面料会残留甲醛等有毒物质，同时阻燃剂在日常洗涤过程已被带走。本质阻燃面料由于纤维具有阻燃性能，并且阻燃效果不会随着洗涤次数增加而降低，例如芳纶、纤维素类阻燃纤维等。

　　阻燃测试的要求包括：垂直燃烧测试，12秒钟火焰燃烧，损毁炭长小于6英寸，续燃时间小于2秒。穿着正确的阻燃防护服将减少伤害。未来采购防护服的工业领域包括：电网和天然气企业、炼钢厂、消防救援等。

　　电弧对人体的伤害

　　国家电网公司全国电烧伤治疗中心原主任虞剑华

　　电弧对人的主要伤害有以下几个方面：电击致死，当工作者直接触电，可能造成触电身亡或严重灼伤，事实上，即使具有防火性的防护衣也不能够使工作者免于触电身亡的危险;衣服燃烧造成的严重灼伤，工人未必要被电弧接触到才会受伤，电弧产生的辐射热可以在很短的时间内熔化工具、使日常衣物起火燃烧，如棉衣及聚酯衣服在没有火焰的情况下也会起火燃烧，此种衣服一旦被点燃，便会继续燃烧从而对穿着者造成致命的伤害;衣服爆裂造成严重灼伤，电弧所产生的爆炸或震荡力会使日常衣服绷裂开，而使工作人员的身体直接暴露于高热、火焰或熔融的金属当中(如：熔化的金属工具及设备等);合成纤维内衣滴熔造成严重灼伤，即使在外衣没有燃烧的情况之下，电弧所产生的高热足以熔化由合成纤维材料制成的内衣，由于内衣紧贴皮肤，而给穿着者造成非常严重的、甚至是致命的伤害。

　　在国外，许多实例显示，这些工作者在工作时若穿着日常服装，往往使他们受到更大的伤害。事实上，半数以上报告至OSHA(美国职业安全健康委员会)和电弧相关的受伤案例中，都是由工作者的衣着燃烧所引起的。

　　因此，评估特定工作环境下的危险程度，为劳动者提供合适的电弧个人防护服已成为欧美国家普遍的安全标准要求。抗衡电弧热效应的个人防护服可以提供更多的逃离时间和降低烧伤伤害程度，从而提高事故受害者的生存率。

　　美国阻燃防护服的测试标准及发展趋势

　　美利肯公司研究中心首席科学家李叔隆

　　具有“救生”功能的阻燃防火防电弧服，是工业生产工作防护服中不可或缺的部分。为帮助人们更好地了解阻燃防护服在美国的广泛应用，“阻燃”并不代表完全不会燃烧，是指在有可能存在的闪火，电弧以及熔融金属的危害的情况下，接触高温火源后，可阻止材料的燃烧，能有效防止和降低热危险对工人的危害，从而保护人体生命安全，也是通常意义上的“二级阻燃防护服”。这些危害常存在于石油、天然气、石化、电力、铁路、运输、钢铁冶金以及其他生产制造行业。闪火会带来致命性的烧伤甚至死亡，近16%在油田的死亡来自于火灾和爆炸，是石油和天然气工业中第二常见的受伤/死亡事故。

　　美国职业安全与健康管理局(OSHA)早在1972年就出台了针对电力行业的工人安全保护的法律法规。虽然石油、天然气以及石化生产制造业在努力地降低闪火事故的危险性，但是这样并不能彻底消除闪火以及其带来的人身伤害和生命危险，所以OSHA特意在2010年颁布了要求石油、石化等相关企业必须为工人提供阻燃服的法规。

　　美国的阻燃防护服的行业测试标准主要包括NFPA(美国国家防火协会)2112, NFPA70E和各种ASTM(美国测试与材料标准协会)美标。而其中NFPA2112的标准是美国国家法规引用的阻燃服产品标准。测试样品必须满足假人轰燃测试中小于50%的灼伤，并且能通过65.5℃水温的工业洗涤100次仍保持稳定的阻燃性能。大多数的阻燃服在使用寿命期间的洗涤次数会少于工业洗涤100次，因此能满足NFPA 2112标准的也通常被称为“永久性”的阻燃服。

　　随着人们安全意识的增强，现代工业技术的发展，企业道德准则的提高以及相关法律法规的推动，阻燃防护服日渐深入人心，成为现代工业不可缺少的一部分。