簡析功能性防護(hù)紡織品的發(fā)展情況

1引言

作為愛護(hù)人體安全的必備用品，防護(hù)服應(yīng)具備肯定的安全性、功能性、美觀性和舒適性，不僅能有效地愛護(hù)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)迅猛進(jìn)展，人們的自我防護(hù)意識越來越強(qiáng)，對面料品的安全防護(hù)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(hù)布料品的進(jìn)展。

2 國內(nèi)外研發(fā)覺狀

2.1國內(nèi)現(xiàn)狀

我國具有特種功能的防護(hù)服起步較晚，進(jìn)展中遇到了種種困難。80年代中期至90年代初期，防護(hù)服的研究開發(fā)才逐漸活潑，1991年“全國防護(hù)服研究會”的籌建，對防護(hù)服技術(shù)的交流和推廣起了推動作用；90年代至今，我國系列裝的防護(hù)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Nomex1313及Nomex1414等纖維己開始工業(yè)化生產(chǎn)，多功能層壓的防護(hù)服己在不同行業(yè)穿用，如抗靜電抑菌防毒防護(hù)服、防火抗油拒水防酸防護(hù)服等。各種防護(hù)服的國標(biāo)、行標(biāo)和地方標(biāo)準(zhǔn)不斷完善、監(jiān)督檢查機(jī)構(gòu)也日趨健全。目前，我國雖有防護(hù)服相關(guān)技術(shù)的研究及產(chǎn)品生產(chǎn)，但和國外發(fā)達(dá)國家相比，尚存在肯定差距，防護(hù)服在多功能貼合、防護(hù)性和舒適性協(xié)調(diào)等方面還存在一些問題，防護(hù)服標(biāo)準(zhǔn)及評價測試手段將有待完善。

2.2  國際現(xiàn)狀

近幾年來，國際上防護(hù)布料品的研究和開發(fā)技術(shù)進(jìn)展特別迅速，已成為勞動防護(hù)中一個非?；顫姷姆种?。隨著高分子材料的不斷開發(fā)，功能性防護(hù)服的品種和應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)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(hù)服也陸續(xù)開發(fā)成功；高性能多功能防護(hù)面料品及新型整理工藝不斷涌現(xiàn)，Nomex、Basofi1、Kerme1、PBI等高性能纖維純紡及混紡化纖織物耐高溫防火防護(hù)服已推向市場；有關(guān)防護(hù)面料品的國際性學(xué)術(shù)會議頻繁舉行；防護(hù)服學(xué)術(shù)團(tuán)體和標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)不斷增多，新標(biāo)準(zhǔn)不斷制訂，目前國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(IS0)、歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(CEX)、美國材料和試驗協(xié)會(ASTM)等機(jī)構(gòu)都設(shè)有防護(hù)服專業(yè)委員會或分委員會。

3 功能性防護(hù)面料品的分類

功能性防護(hù)布料品具有抗紫外線、防輻射、防火、耐高溫、抗油、防酸、去靜電、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(hù)，以避兔生命財產(chǎn)的龐大損失。其具體分類如下:

3.1 按防護(hù)對象分類

根據(jù)防護(hù)對象的不同，功能防護(hù)布料品可分為一般作業(yè)和非常作業(yè)用防護(hù)面料品。一般作業(yè)防護(hù)面料品是指在一般工作環(huán)境下為去污、防機(jī)械磨損、防絞碾等一般損害而穿用的面料品，如防護(hù)手套、護(hù)袖、護(hù)腿等，可為機(jī)械整理領(lǐng)域的工作人員提供安全愛護(hù)。一般作業(yè)防護(hù)服布料可供選擇的范圍比較廣，不同檔次的純棉、化學(xué)纖維、混紡化纖織物織物等均適宜制作。非常作業(yè)防護(hù)面料品適用于直接危及勞動者安全健康的工作環(huán)境，能幸免和減輕職業(yè)危害，其專用性較強(qiáng)，采納的布料必須符合國家及行業(yè)特種防護(hù)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按防護(hù)功能分類

防護(hù)面料品的功能是針對非常的作業(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(xì)菌、病毒等)。防護(hù)布料品按功能分類主要有:防火隔熱、化學(xué)防護(hù)、去靜電、拒水透氣、輻射防護(hù)、防寒保暖、遮完、防蚊蟲、抑菌防臭、拒油去污等各種功能織物。

3.3  按應(yīng)用領(lǐng)域分類

按照顧用領(lǐng)域來劃分，功能防護(hù)布料品又可分為公共事業(yè)用、軍事用、醫(yī)療衛(wèi)生用、休閑休閑用、工業(yè)用、建筑業(yè)用、農(nóng)業(yè)用等幾大類。公共事業(yè)用面料品如公交防護(hù)服大多采納回回反完材料和完致發(fā)完材料，增加物體(人、道路等)的醒目程度，以幸免事故的發(fā)生；軍用防護(hù)面料品可分為防彈衣、防核服、防生化服、偽裝服，其作用是大限度地援助士兵有效地抵御、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(hù)服己問世；目前醫(yī)用防護(hù)布料品用量較大，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，既能阻擋血液、體液和病毒滲透，又具有透氣性和舒適性。郝新敏等人研制了聚四氟乙烯層壓膜”非典”防護(hù)服，具有耐久的隔離病毒、防血液滲透、去靜電、阻水、防油、抑菌、透氣等多功能性；休閑和休閑用防護(hù)面料品主要指摩托車手、登山者、滑雪者、溜冰者等所穿著的防護(hù)服，如美國Dow Corning公司研發(fā)了一種積極防護(hù)系統(tǒng)面料品，不僅有效愛護(hù)人體免受損害，還具備透氣性、柔韌性、靈敏性、輕便性、易護(hù)理性等優(yōu)點(diǎn)。

4 主要防護(hù)布料品的研究動態(tài)

4.1 防火面料品

防火面料品是指在接觸火焰或酷熱物體后，能預(yù)防本身被點(diǎn)燃或可減緩并終止燃燒的勞動防護(hù)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)。防火織物主要通過兩種方法獲得:一種是對面料品進(jìn)行化學(xué)改性或防火后處理，該方法成本低，但防火性一般隨著使用年限和清洗次數(shù)的增加而逐漸降低或消逝，如Yang H等人用含羥基功能性有機(jī)磷低聚物對尼龍/棉混紡化纖織物織物后整理，獲得較高的防火性；另一種方法是直接生產(chǎn)防火纖維或用耐高溫防火纖維制成的織物，具有永久防火性。高性能防火纖維主要有PBI、Nomex、Kerme1、芳砜綸、酚醛纖維、三聚氰胺纖維等。瑞士、美國采納C.P法生產(chǎn)的防火布達(dá)到較理想效果，我國從英國引進(jìn)PR0BAN生產(chǎn)的純棉織物防火性能較好，無熔融滴落現(xiàn)象。近，蘭精公司采納莫代爾工藝，將防火介質(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(hù)纖維，并具有良好的濕氣傳導(dǎo)功能。

4.2 化學(xué)防護(hù)布料品

化學(xué)防護(hù)布料品能夠預(yù)防毒性、腐蝕性、可燃性、反應(yīng)性等危險性化學(xué)品引起損害，一般采納PU涂層或?qū)訅簩訅旱姆椒ǎ诳椢锷贤糠蠡驅(qū)訅禾胤N薄膜或橡膠材料。按照防護(hù)對象，化學(xué)防護(hù)布料品可分為防酸服、防毒服、防塵服等，依據(jù)防護(hù)材料是否具有透氣性，化學(xué)防護(hù)布料品又可分為隔絕式和透氣式兩類。隔絕式防護(hù)面料品一般用滌綸織物為基布，選用經(jīng)非常處理過的丁基橡膠、合成橡膠、PVC、聚乙烯薄膜等材料，并制成相應(yīng)的防護(hù)服，用于在嚴(yán)峻受污染區(qū)內(nèi)執(zhí)行專業(yè)保障的人員使用，主要防護(hù)有毒氣體和蒸汽，但這種防護(hù)服由于缺少透氣性易引起熱勞累。透氣式防化服大多使用炭絨織物、噴炭泡沫塑料、貼合材料等雙層結(jié)構(gòu)，外層承擔(dān)各種穿著強(qiáng)度，內(nèi)層材料須經(jīng)含氟樹脂和活性碳PU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(qiáng)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(hù)服能有效防護(hù)有害超細(xì)粉塵、高濃度無機(jī)酸、堿及鹽溶液。此外，杜邦公司的saranex防護(hù)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 去靜電布料品

去靜電面料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)?，F(xiàn)國內(nèi)己有滲碳型纖維、不銹鋼纖維、改性聚丙烯腈纖維纖維等，國網(wǎng)電力科學(xué)研究院采納不銹鋼纖維和面料纖維混紡化纖織物交錯，制備了一種1000kV特高壓交流靜電防護(hù)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，或在面料時加入導(dǎo)電纖維或超細(xì)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肯定間隔排列皮芯型導(dǎo)電纖維來進(jìn)行抗靜電織物的開發(fā)，得到滌綸(皮)和碳素纖維(芯)形成的皮芯型貼合纖維、錦綸和碳纖維混合紡絲形成的貼合纖維等。日本押田正博以含碘化銅的聚乙烯為芯，聚酯PET為皮，采納層壓紡絲法制得的有機(jī)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 阻水透氣布料品

拒水透氣面料品，即水在肯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(tuán)PU涂層織物、微孔PU涂層薄膜層壓貼合織物、利用阻水劑后整理過的織物等。日本帝人公司利用超細(xì)纖維制成了拒水高密織物Microft Lectus，耐水壓為6000-7000Pa，透氣量大于8000g/m2•24h。引入親水基團(tuán)的PU涂層織物具有阻水透氣性，原因是透氣分子和無孔膜之間存在”吸附-擴(kuò)散-解吸”的過程，典型產(chǎn)品如英國的Wi1cof1ex Staycoo1和日本的ProofacePU涂層織物，可較好地滿足阻水和透氣相結(jié)合的要求。采納微孔透氣機(jī)理己開發(fā)出許多阻水透氣織物，如濕法PU(聚氨酯)PU涂層、干法PUPU涂層及聚四氟乙烯(聚四氟乙烯)層壓貼合織物等。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和織物層壓而成，阻水透氣性能優(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(jìn)行拒水改性，構(gòu)筑了超疏水表面，Geun Y.B.等人采納納米SiO2和拒水后整理劑同時處理棉織物，使其達(dá)到超拒水效果。其它，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，制備了阻水透氣織物。

4.5 輻射防護(hù)布料品

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(hù)的是中子，中子輻射防護(hù)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汲取。日本將鋰和硼的化合物粉末和聚乙烯樹脂共聚后，采納熔融皮芯貼合紡絲工藝研制了防中子輻射纖維材料。國內(nèi)采納硼化合物、重金屬化合物和聚丙烯等共混后熔紡制成了皮芯型防中子纖維。

電磁波輻射包含微波輻射、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(hù)。依據(jù)原材料及整理方式的不同，電磁輻射防護(hù)織物大致有兩種研發(fā)途徑:一是采納具有電磁屏蔽功能的纖維整理成布料品；二是在織物上施加具有電磁波屏蔽性的功能后整理劑，如織物鍍覆金屬整理和電磁波汲取劑PU涂層后整理。電磁波屏蔽功能纖維包含本征型導(dǎo)電聚合物纖維、層壓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納原位聚合法制備滌綸/聚苯胺本征導(dǎo)電貼合織物，給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(hù)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。

4.6 防寒保暖面料品

人們一直期望質(zhì)輕、舒適的防寒保暖服。近年人們曾研究一種隔熱性能超過禽類羽絨的材料，并己取得肯定的成功，如柔軟而能包含靜止空氣的絮填產(chǎn)品。為了能在纖維體積和重量小的條件下，制成能容納大量空氣的纖維，新又制成了各種不同截面形狀的纖維，以及中間有不同形狀空隙的中空纖維。針對高寒的環(huán)境，叉研制出了將電能轉(zhuǎn)化為熱能的蓄熱保暖服。防寒保暖服的進(jìn)展方向是以功能性保溫、調(diào)溫纖維作為保暖內(nèi)層，以透氣阻水織物作阻風(fēng)、防雨且透氣外層。較為成功的防寒保暖制品是3M公司的Thinsu1ate，該產(chǎn)品為烯烴微細(xì)纖維和滌綸纖維的混合體，隔熱效能特別優(yōu)異。美國Arthur D Litt1e公司設(shè)計了一種適合在南極使用的多層工作裝，內(nèi)層是經(jīng)親水后整理的聚酯絨毛內(nèi)衣，中間層是刷狀的高松散聚酯絨毛隔熱層，外層是聚四氟乙烯PU涂層后整理的拒水阻風(fēng)透氣Nomex針織物物。

5 防護(hù)面料品進(jìn)展趨勢

5.1 開發(fā)新型高性能纖維

高性能防護(hù)布料品是高附加值產(chǎn)品，其中有些防護(hù)織物是采納高科技纖維純紡，或和其它纖維混貼合而成。近年來，各種高性能新纖維不斷出現(xiàn)，超高強(qiáng)聚乙烯纖維產(chǎn)品有A1lied Signals公司的Spectra、DSM公司的Dyneema和Mitsui公司的Tekmi1on，可制備具有防彈、防切割和防刺傷等性能的防護(hù)服。目前，防護(hù)纖維原材料向差別化、功能化和高性能化進(jìn)展，隨著高性能纖維品種的增加和性能的不斷完善，功能工作裝的防護(hù)能力將得到更大的提高。

5.2 防護(hù)服的多功能化

防護(hù)服在使用過程中，往往經(jīng)受多種外界因素的作用，在實(shí)際工作環(huán)境中面臨的危害往往比較復(fù)雜，因此，制備適用于各種環(huán)境的集多種防護(hù)功能于一體的防護(hù)服具有重要意義。Zhang J.C.等制備了具有抗靜電、抑菌、阻水防油特性的聚四氟乙烯/PU貼合層壓防護(hù)服材料。Tsafack M.J.等利用等離子體誘導(dǎo)接枝技術(shù)處理棉織物，使其具有耐久防火、拒水多功能性。隨著功能兼容技術(shù)的多樣化，未來的防護(hù)服將是多項防護(hù)功能的載體，能提供更全方位的防護(hù)，其應(yīng)用領(lǐng)域也將不斷擴(kuò)大。

5.3 進(jìn)一步提高防護(hù)服的舒適性

防護(hù)性能是防護(hù)服重要的性能，但舒適性對防護(hù)服的成功推廣應(yīng)用具有重要影響，是高性能防護(hù)服的主要性能指標(biāo)之一。因此，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展，在強(qiáng)調(diào)防護(hù)服功能性的同時，還應(yīng)協(xié)調(diào)好健康舒適性和防護(hù)性能的關(guān)系。防護(hù)服的舒適性能和防護(hù)材料的透氣性、手感、重量、保溫隔熱性能等因素有關(guān)，如何減輕工作裝負(fù)荷、內(nèi)衣微氣候調(diào)節(jié)、進(jìn)行抑菌整理等問題越來越受到人們的關(guān)注。

5.4 新型后整理技術(shù)的應(yīng)用

近年來，一些新型節(jié)能環(huán)保后后整理技術(shù)相繼問世，如等離子體技術(shù)、納米技術(shù)等，使防護(hù)布料品的進(jìn)展獲得肯定的突破。利用等離子體技術(shù)處理織物，能改善纖維表面性能，可用于生產(chǎn)拒水防油織物，也能夠提高防護(hù)服粘接強(qiáng)力，增加工作裝功能，促進(jìn)防護(hù)服進(jìn)入多元化市場。應(yīng)用納米粉體對各類化學(xué)纖維進(jìn)行改性可以制備多種功能性纖維，如抑菌防霉吸濕纖維、耐熱纖維、防輻射纖維、防火纖維，還可采納納米層壓紡絲法來生產(chǎn)功能織物。美國采納納米技術(shù)研制的新—代軍用工作裝具有輕巧、智能化、防護(hù)性、醫(yī)治功能、識別功能、隱身功能等。納米技術(shù)作為21世紀(jì)的先進(jìn)技術(shù)，在防護(hù)工作裝領(lǐng)域具有很大的進(jìn)展前景。

5.5 智能型防護(hù)服的研發(fā)

防護(hù)服不僅要具有多種防護(hù)功能，而且要具有智能保健和生命安全的作用，這是防護(hù)服的一個重要進(jìn)展方向。近年來，智能面料品取得了快速的進(jìn)展。將形狀記憶材料和相變材料植入織物中，通過改變?nèi)梭w和環(huán)境形成的微氣候以達(dá)到愛護(hù)人體的目的；在防護(hù)服中加入微電子系統(tǒng)可制備電子智能化防護(hù)服，如美國Georgia理工學(xué)院研制的CTWM智能型襯衫，能夠根據(jù)外界環(huán)境進(jìn)行自我調(diào)節(jié)；智能纖維包含熱阻自由調(diào)節(jié)纖維、自發(fā)完纖維及基于GSM技術(shù)的定位跟蹤纖維等。此外，有些智能纖維能夠根據(jù)外界環(huán)境溫度變化改變顏色，適用于軍用工作裝材料以實(shí)現(xiàn)隱身功能。

6 結(jié)語

目前，防護(hù)布料品具有防火、隔熱、防酸、防毒、抗靜電、阻水透氣、防輻射、防寒保暖等功能，己成為技術(shù)含量高、品種功能齊全、市場容量較大的科技領(lǐng)域。隨著人們生活水平的提高和勞動愛護(hù)政策的不斷健全，人們對防護(hù)服的安全防護(hù)性能要求日益提高，防護(hù)布料品越來越受到消費(fèi)者的親睞，其應(yīng)用領(lǐng)域也日益擴(kuò)大。因此，開發(fā)節(jié)能環(huán)保、健康舒適、安全防護(hù)的多功能防護(hù)面料品，利于提高面料品的附加值，適應(yīng)市場進(jìn)展的需要，同時對保障人們的健康安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

 

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