1引言

隨著工業(yè)的飛速發(fā)展,人們在工作、生活中面臨越來越多的威脅,如水、火、靜電、 放射源、毒劑、病毒等,為了抵御這些威脅,減少不必要的損失,人們曾運用各種防護裝備,防護服便是其中重要的一種。作為保護人體安全的必備用品,防護服應(yīng) 具備一定的安全性、功能性、美觀性和舒適性,不僅能有效地保護作業(yè)人員免受“惡劣”環(huán)境的危害,還能突出體現(xiàn)高新科技的應(yīng)用。近年來,科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展, 人們的自我防護意識越來越強,對紡織品的安全防護性能提出了更高的要求,從主觀上和客觀上推動了功能性防護紡織品的發(fā)展。

2國內(nèi)外研發(fā)現(xiàn)狀

2.1國際現(xiàn)狀

近 幾年來,國際上防護紡織品的研究和開發(fā)技術(shù)發(fā)展非常迅速,已成為勞動防護中一個十分活躍的分支。隨著高分子材料的不斷開發(fā),功能性防護服的品種和應(yīng)用領(lǐng)域 逐漸擴大,防毒服、防蟲服、防紅外服、防切割服、致冷服、宇航服等不斷問世,并且具有多種功能的防護服也陸續(xù)開發(fā)成功;高性能多功能防護紡織品及新型加工 工藝不斷涌現(xiàn),Nomex、Basofi1、Kerme1、PBI等高性能纖維純紡及混紡耐高溫阻燃防護服已推向市場;有關(guān)防護紡織品的國際性學(xué)術(shù)會議頻 繁舉行;防護服學(xué)術(shù)團體和標準化機構(gòu)不斷增多,新標準不斷制訂,目前國際標準化組織(IS0)、歐洲標準化委員會(CEX)、美國材料與試驗協(xié)會 (ASTM)等機構(gòu)都設(shè)有防護服專業(yè)委員會或分委員會。

2.2國內(nèi)現(xiàn)狀

我國具有特種功能的防護服 起步較晚,發(fā)展中遇到了種種困難。80年代中期至90年代初期,防護服的研究開發(fā)才逐漸活躍,1991年“全國防護服研究會”的籌建,對防護服技術(shù)的交流 與推廣起了推動作用;90年代至今,我國系列裝的防護服有幾十個品種,并廣泛應(yīng)用于各行各業(yè),而且研究開發(fā)了高性能纖維,如芳綸1313及芳綸1414等 纖維己開始工業(yè)化生產(chǎn),多功能復(fù)合的防護服己在不同行業(yè)穿用,如抗靜電抗菌防毒防護服、阻燃抗油拒水防酸防護服等。各種防護服的國標、行標和地方標準不斷 完善、監(jiān)督檢查機構(gòu)也日趨健全。目前,我國雖有防護服相關(guān)技術(shù)的研究及產(chǎn)品生產(chǎn),但與國外發(fā)達國家相比,尚存在一定差距,防護服在多功能復(fù)合、防護性與舒 適性協(xié)調(diào)等方面還存在一些問題,防護服標準及評價測試手段將有待完善。

3功能性防護紡織品的分類

功能性防護紡織品具有抗紫外線、防輻射、阻燃、耐高溫、抗油、防酸、防靜電、防惡劣氣候等功能,為危險環(huán)境的工作人員提供安全防護,以避兔生命財產(chǎn)的巨大損失。其具體分類如下:

3.1按防護對象分類

根 據(jù)防護對象的不同,功能防護紡織品可分為一般作業(yè)和特殊作業(yè)用防護紡織品。一般作業(yè)防護紡織品是指在一般工作環(huán)境下為防污、防機械磨損、防絞碾等普通傷害 而穿用的紡織品,如防護手套、護袖、護腿等,可為機械加工領(lǐng)域的工作人員提供安全保護。一般作業(yè)防護服面料可供選擇的范圍比較廣,不同檔次的純棉、化纖、 混紡織物等均適宜制作。特殊作業(yè)防護紡織品適用于直接危及勞動者安全健康的工作環(huán)境,能避免和減輕職業(yè)危害,其專用性較強,采用的面料必須符合國家及行業(yè) 特種防護功能的技術(shù)要求,主要應(yīng)用于化工、冶金、石油、電子、消防等領(lǐng)域。

3.2按應(yīng)用領(lǐng)域分類

按 照應(yīng)用領(lǐng)域來劃分,功能防護紡織品又可分為公共事業(yè)用、軍事用、醫(yī)療衛(wèi)生用、休閑運動用、工業(yè)用、建筑業(yè)用、農(nóng)業(yè)用等幾大類。公共事業(yè)用紡織品如公交防護 服大多采用回歸反光材料和光致發(fā)光材料,增加物體(人、道路等)的醒目程度,以避免事故的發(fā)生;軍用防護紡織品可分為防彈衣、防核服、防生化服、偽裝服, 其作用是最大限度地幫助士兵有效地抵御、防范和抗擊惡劣的氣候條件及常規(guī)、生物和化學(xué)戰(zhàn)爭,據(jù)資料介紹,具有多功能防生化及有害氣體的防護服己問世;目前 醫(yī)用防護紡織品用量較大,要求穿著舒適、操作方便、安全、防毒、防菌、耐磨、抗撕裂,還要防意外切割、免除水洗、減少手術(shù)感染等功能。美國戈爾公司的外科 隔離膜類Crosstech EMS織物,既能阻止血液、體液和病毒滲透,又具有透氣性和舒適性。郝新敏等人研制了PTFE復(fù)合膜“非典”防護服,具有耐久的隔離病毒、防血液滲透、防 靜電、防水、防油、抗菌、透濕等多功能性;休閑和運動用防護紡織品主要指摩托車手、登山者、滑雪者、溜冰者等所穿著的防護服,如美國Dow Corning公司研發(fā)了一種積極防護系統(tǒng)紡織品,不僅有效保護人體免受傷害,還具備透氣性、柔韌性、靈活性、輕便性、易護理性等優(yōu)點。

3.3按防護功能分類

防 護紡織品的功能是針對特殊的作業(yè)環(huán)境而設(shè)計的,這些環(huán)境因素大致可以分為物理因素(高溫、低溫、風(fēng)、雨、水、火、粉塵、靜電、放射源等)、化學(xué)因素(毒 劑、油污、酸、堿等)、生物因素(昆蟲、細菌、病毒等)。防護紡織品按功能分類主要有:阻燃隔熱、化學(xué)防護、防靜電、防水透濕、輻射防護、防寒保暖、防紫 外線、防蚊蟲、抗菌防臭、拒油防污等各種功能織物。

4主要防護紡織品的研究動態(tài)

4.1阻燃紡織品

阻 燃紡織品是指在接觸火焰或熾熱物體后,能防止本身被點燃或可減緩并終止燃燒的勞動防護織物,適用于在明火、散發(fā)火花或熔融金屬附近操作,或在有易燃、易爆 物質(zhì)、有著火危險的環(huán)境中作業(yè)。阻燃織物主要通過兩種方法獲得:一種是對紡織品進行化學(xué)改性或阻燃后處理,該方法成本低,但阻燃性一般隨著使用年限和洗滌 次數(shù)的增加而逐漸降低或消失,如Yang H等人用含羥基功能性有機磷低聚物對尼龍/棉混紡織物整理,獲得較高的阻燃性;另一種方法是直接生產(chǎn)阻燃纖維或用耐高溫阻燃纖維制成的織物,具有永久阻燃 性。高性能阻燃纖維主要有PBI、Nomex、Kerme1、芳砜綸、酚醛纖維、三聚氰胺纖維等。瑞士、美國采用C.P法生產(chǎn)的阻燃布達到較理想效果,我 國從英國引進PR0BAN生產(chǎn)的純棉織物阻燃性能較好,無熔融滴落現(xiàn)象。最近,蘭精公司采用莫代爾工藝,將阻燃介質(zhì)永久地植于纖維內(nèi)部,生產(chǎn)了一種持久穩(wěn) 定的親膚熱防護纖維,并具有良好的濕氣傳導(dǎo)功能。

4.2化學(xué)防護紡織品

化 學(xué)防護紡織品能夠防止毒性、腐蝕性、可燃性、反應(yīng)性等危險性化學(xué)品引起傷害,一般采用涂層或?qū)訅簭?fù)合的方法,在織物上涂敷或?qū)訅禾胤N薄膜或橡膠材料。按照 防護對象,化學(xué)防護紡織品可分為防酸服、防毒服、防塵服等,依據(jù)防護材料是否具有透氣性,化學(xué)防護紡織品又可分為隔絕式和透氣式兩類。隔絕式防護紡織品一 般用滌綸織物為基布,選用經(jīng)特殊處理過的丁基橡膠、合成橡膠、聚氯乙烯、聚乙烯薄膜等材料,并制成相應(yīng)的防護服,用于在嚴重受污染區(qū)內(nèi)執(zhí)行專業(yè)保障的人員 使用,主要防護有毒氣體和蒸汽,但這種防護服由于缺乏透氣性易引起熱疲勞。透氣式防化服大多使用炭絨織物、噴炭泡沫塑料、復(fù)合材料等雙層結(jié)構(gòu),外層承擔各 種穿著強度,內(nèi)層材料須經(jīng)含氟樹脂與活性碳涂層處理,吸附毒液、毒氣并阻滯其通過,以免侵及皮膚。美國杜邦公司研制的紡粘非織造布Tyvek,具有優(yōu)良抗 張強度、耐化學(xué)性、可呼吸性及尺寸穩(wěn)定性,制備的TYCHEM C型防護服能有效防護有害超細粉塵、高濃度無機酸、堿及鹽溶液。此外,杜邦公司的saranex防護材料和Viton氟橡膠材料也具有優(yōu)異的防化學(xué)阻隔性 能。

4.3防靜電紡織品

防 靜電紡織品能夠通過電暈放電或傳導(dǎo)使靜電泄漏,從而具有永久抗靜電性能,適用于在易產(chǎn)生靜電的場所工作人員穿用,如電子、航空、航天、石油、煤礦等行業(yè)。 現(xiàn)國內(nèi)己有滲碳型纖維、不銹鋼纖維、改性腈綸纖維等,國網(wǎng)電力科學(xué)研究院采用不銹鋼纖維與紡織纖維混紡交織,制備了一種1000kV特高壓交流靜電防護 服,并具有較好的電場屏蔽效能及穿著舒適性。制備抗靜電織物,也可在纖維內(nèi)部添加導(dǎo)電物質(zhì)或抗靜電劑,或在紡織時加入導(dǎo)電纖維或超細金屬絲等以獲得抗靜電 效果。近年來,科研人員通過在織物中按一定間隔排列皮芯型導(dǎo)電纖維來進行抗靜電織物的開發(fā),得到滌綸(皮)與碳素纖維(芯)形成的皮芯型復(fù)合纖維、錦綸與 碳纖維混合紡絲形成的復(fù)合纖維等。日本押田正博以含碘化銅的聚乙烯為芯,聚酯PET為皮,采用復(fù)合紡絲法制得的有機導(dǎo)電纖維中導(dǎo)電組分沿纖維軸向連續(xù),易 于電荷逸散。

4.4防水透濕紡織品

防 水透濕紡織品,即水在一定壓力下不浸透織物,而人體散發(fā)的汗液等以水蒸汽的形式通過織物傳導(dǎo)到外界,其種類主要有高密織物、引入親水基團涂層織物、微孔涂 層薄膜層壓復(fù)合織物、利用整理過的織物等。日本帝人公司利用超細纖維制成了防水高密織物Microft Lectus,耐水壓為6000-7000Pa,透濕量大于8000g/m2•24h。引入親水基團的涂層織物具有防水透濕性,原因是透濕分子和無孔膜之 間存在“吸附-擴散-解吸”的過程[15],典型產(chǎn)品如英國的Wi1cof1ex Staycoo1和日本的Prooface涂層織物,可較好地滿足防水與透濕相結(jié)合的要求。采用微孔透濕機理己開發(fā)出許多防水透濕織物,如濕法PU(聚氨 酯)涂層、干法PU涂層及PTFE(聚四氟乙烯)層壓復(fù)合織物等。美國于七十年代初推出的Gore-Tex織物,是由聚四氟乙烯微孔膜與織物層壓而成,防 水透濕性能優(yōu)異,但其價格較高。

荷葉表面存在著無數(shù)微小的乳 頭狀突起,并附有蠟質(zhì),具有高度拒水自潔的織物,使表面具有基本的拒水性和納米級的粗糙度。Xu B,等人首先在棉織物上制備ZnO納米棒,再用十二烷基三甲氧基硅烷進行拒水改性,構(gòu)筑了超疏水表面,Geun Y.B.等人采用納米SiO2與拒水整理劑同時處理棉織物,使其達到超拒水效果。另外,Qi H.J.等人利用離子束磁控濺射法在織物表面生成一層含氟高分子拒水膜,制備了防水透濕織物。

4.5輻射防護紡織品

輻 射可分為粒子輻射和電磁波輻射。粒子輻射中比較難防護的是中子,中子輻射防護服主要由防中子輻射纖維制成,其作用是將快速中子減速和將慢速中子吸收。日本 將鋰和硼的化合物粉末與聚乙烯樹脂共聚后,采用熔融皮芯復(fù)合紡絲工藝研制了防中子輻射纖維材料。國內(nèi)采用硼化合物、重金屬化合物與聚丙烯等共混后熔紡制成 了皮芯型防中子纖維。

電磁波輻射包括微波輻射、紅外線、紫外 線、X射線、Υ射線等,電磁輻射對人體的危害較大而又難以防護。依據(jù)原材料及加工方式的不同,電磁輻射防護織物大致有兩種研發(fā)途徑:一是采用具有電磁屏蔽 功能的纖維加工成紡織品;二是在織物上施加具有電磁波屏蔽性的功能整理劑,如織物鍍覆金屬加工和電磁波吸收劑涂層整理。電磁波屏蔽功能纖維包括本征型導(dǎo)電 聚合物纖維、復(fù)合型高分子電磁屏蔽纖維、金屬纖維碳纖維以及鍍金屬纖維。東華大學(xué)周兆懿等人在滌綸織物上采用原位聚合法制備滌綸/聚苯胺本征導(dǎo)電復(fù)合織 物,賦予滌綸織物良好的導(dǎo)電性能。日本Anebo公司開發(fā)了X-Akge微波防護服,將銀鍍到錦綸纖維上,制成的織物手感柔軟、耐洗性好,可以完全屏蔽移 動電話發(fā)出的微波。