1 前言

  化学、生物恐怖威胁的日趋猖獗, 以及重大疫情和突发性公共事件频繁出现, 给世界各国的个体防护器材提出了新的挑战和新的要求, 传统的个体防护装备已经不能满足现实使用要求.各国学者从材质、结构和设计等方面入手, 先后研制了多种防护器材, 隔绝式皮肤防护装备作为防护器材的重要组成部分, 其种类也越来越丰富, 技术越来越先进.

隔绝式皮肤防护装备

  本文从隔绝式皮肤防护装备入手, 分析了国内外现有隔绝式皮肤防护装备的现状, 并对我国下一代隔绝式皮肤防护装备的发展趋势进行了展望, 以期对即将研制和装备的新型隔绝式皮肤防护装备提出新的观点和建议.

  2 国外隔绝式皮肤防护装备及其现状

  根据美国环保署(EPA) 规定, 对个人防护装备采取4 级分类方法, 规定了不同防护水平的个人防护装备配置要求.其中:

  A 级:为气密性应急防护, 主要针对可能暴露在最危险的环境中, 需要最高级别的防护, 对皮肤防护有较高要求;

  B 级:为非气密性应急防护, 所处环境要求最高级别的呼吸防护;

  C 级:同B 级相比,所处环境的皮肤防护程度较低, 且呼吸防护要求更低;

  D 级:为最低级别的皮肤防护要求, 无呼吸防护要求.

  2.1 重型隔绝式装备

  针对A、B 级防护一般采用重型隔绝式装备,目前多采用多层膜复合材料、橡塑复合材料以及氟橡胶材料等.

  美国Kappler 公司是较早从事防生物、防化学、防火、防核服装生产的企业.公司研发有Z500/RS系列气密式A 级防护服, 包括长管式防护服Z5H371、RS526T、RS41350, 以及呼吸器内置式Z5H550、Z5H551、RS550T、RS41550 多个型号.

A 级气密型防护服

 
  Z500/RS 系列气密式A 级防护服主体材料采用在PP (聚丙烯) 基布两侧复合多层专利隔膜制成,Z500/RS 系列防护服配有面屏头罩以及手套、靴套和护盖等附件, 能对包括芥子气、沙林、路易士、维埃克斯4 种战争毒剂在内的360 种以上有毒和腐蚀气体、液体、和固体化学物, 以及核气溶胶、生物病毒等起到防护作用, 可应用于战备、危险品泄露处理、应急救援、未知危险环境的初次进入和调查、搜寻和研究等领域.Kappler 公司的长管式和内置式A 级气密型防护服如上图 所示.

  美国DuPont 公司研发的TychemR TK 系列重型隔绝式防护服可提供对高危化学品或未知化学品的A 级、B 级防护.例如A 级化学防护服TK555T 和TK 601T、A 级全封闭气密型防护服TK 554T-7S 以及B 级全封闭液密型防护服TK527T, 几种防护服均设计有超宽面屏并内置空气呼吸器.防护服在接触280 余种高危化学品8h 后未发现明显的渗透现象, 良好的耐化学品渗透效果来源于服装的主体材料-Tychem TK 面料.该面料为多层复合结构, 内外层均为不同材质的聚合物涂层, 中间为无纺布,克重331g/m2, 与传统的橡胶材质防护服相比, 重量大幅减轻.

  由于3 种防护服可实现对有毒、腐蚀性气体、液体和固态化学品进行最高级别的防护,现已广泛应用于部队和民用防护器材上.DuPont 公司全封闭A 级气密型防护服TK555T 和服装主体多层复合物结构如图2 所示.

  Trelleborg 公司生产的连体式气密型重型防护服TrellChem HPS 采用多元共聚Viton 氟橡胶、丁基橡胶、聚酰胺织物、氯丁橡胶和阻挡膜片共5 层高性能材料膜复合而成, 通过交叉防护达到全面最高等级的防护目的.防护服设有抗冲击和耐化学介质的硬视窗, 同时配有Viton/butyl 橡胶手套以及PVC 或IIR 材质的安全靴, 可防护各种有毒有害的液态、气态、烟态和固态化学物质、生物毒剂、军事毒剂和核污染, 最大限度地保障穿戴人员的安全.

  服装还采用人体工程学原理, 不仅有高度的安全性能, 还具有活动自如、感觉舒适的特点. Interceptor 系列防化服, 同时配有可快速拆装手套系统和高性能防化靴等附件.其主体面料采用公司独特的多层复合膜技术, 由8 层防护膜与1 层聚酯无纺布复合而成,重量较轻, 克重仅为325g/m2, 有效地降低了作业时的人体负荷.面料具有优异的危险化学品阻隔性能.

  此外,公司在Interceptor 全密闭型防护服基础上设计出A级气密型隔热防化服ICT645A, 外隔热层为具有5层结构的玻璃纤维镀铝隔热复合面料或Kevlar 镀铝隔热复合面料, 手感柔软, 耐摩擦、耐屈折, 不仅实现对危险化学品的阻隔, 还可抵御95%以上的热辐射, 可实现在高温、高毒条件下对作业人员的安全防护.

  法国Delta 公司研发的Alain/Alex 为公司的顶级高性能微正压重型气密性防化服, Alain 为内置空气呼吸器设计, Alex 为外置空气呼吸器设计, 两者均设有高清晰宽式面屏.主体面料为阻燃Hypalon-氯磺化聚乙烯(CSPE) 双面涂覆聚酯纤维, 材料克重为550g/m2.CSPE 是以PE 为主要原料, 经氯化、氯璜化反应制得的具有高饱和化学结构的含氯弹性体材料, 由于分子结构中含有氯璜酰活性基团, 故表现出高活性, 尤以耐化学介质腐蚀、抗臭氧氧化及耐油侵蚀、阻燃等性能突出.公司还设计有ComBi19A 型隔热防化服, 服装外层覆有铝膜, 中层为Hypalon 防化面料, 内层为耐热的Nomex 防火面料, 保证套装兼有防化、阻燃和隔热等多种功能..

  德国Draeger 采用由氟橡胶/丁基橡胶制成WorkMaster PF 防护服, 以及采用Himex R 面料生产的WorkMaster pro-ET 气密型防护服; 法国以氟橡胶和丁基胶并用材料制备的K-1 密闭式重型防护服; 新加坡羿科公司分别采用VBV (Viton/Butyl/Viton) 、VBP ( Viton/Butyl /polyster) 材质生产的Respirex GTIM、Respirex GTB 气密型防护服; 奥地利Blaschke 公司的ABC-90 和ABC-92 气密型核化生送风防护服等.

  2.2 轻便型隔绝式防护服

轻便型隔绝式防护服

  与重型隔绝式装备不同, 轻便型隔绝式防护服的材质多采用多层膜复合材料, 聚氯乙烯(PVC)材料和高密度聚乙烯(HDPE) 材料等.

  采用膜复合材料的轻便型隔绝式防护服以美国DuPont 公司生产的Tychem R C、Tychem R F 轻便型防护服为代表, 适用于有机物、无机物、生物制剂的B、C 级防护.Tychem R C 化学防护服采用DuPont 专用材料制造, 质轻、柔软, 厚度为237μm, 克重为83g/m2, 具有100%的粉尘致密性,可全面防护超细有害粉尘, 耐高达2bar 的液体压力, 耐高浓度NaOH、H2SO4等, 可防护体液、血液以及血生病原体.

  DuPont 公司Tychem R C、TychemR F 轻便型防护服如图6 所示.ChemMax R 系列为LakeLand 公司生产的轻便型防护服, 现分为ChemMax R 1、ChemMax R 2ChemMax R3 和ChemMax R 4 四个型号, 防护服主体材料分别为HDPE 覆膜PP 基布、Saranex23-P 覆膜高强无纺布、多层材质特有防护膜覆膜PP 基布以及多层特殊防化膜覆膜聚酯无纺布.ChemMax R 系列防护服可针对多种有毒有害化学品、粉尘、血液等进行防护.此外, 公司还研发有PVC 覆膜的轻便型防化服EPVC428 和NPG135, 可对低浓度、微量化学液体喷溅起防护作用, 可应用于一般工业、加工生产及石油化工环境中对工人提供有效的日常防护.

  LakeLand 公司ChemMax R 1 和轻型PVC 防化学喷溅服如图7 所示.国外轻便型隔绝式防护服型号较多, 例如美国Kappler 公司采用多层隔离膜双面覆膜PP 基布为主体材料研发的Z100/Z100XP/Zytron100XP/CPF1 系列, 以及采用多层隔离膜双面覆膜耐久2.0ozPP 基布的Z300/CPF3 系列; 比利时采用聚氨酯涂膜材料研发的Seytex 轻便型防毒衣; 瑞典采用10 层共挤压PE 薄膜和2 层乙烯- 乙酸乙烯酯共聚物(EVCA) 薄膜共同复合而成的S/91 防护服; 新加坡羿科公司分别采用氯丁橡胶和PVC 制造一件式防化服, 以及采用高性能多层膜复合材料制备的Microchem3000/4000/5000 系列轻便型防化服等.

  3  国内隔绝式防护装备的发展与现状

  3.1 重型隔绝式装备

重型隔绝式防护装备

  目前国内的重型隔绝式防护装备的材质仍以丁基胶(卤化丁基胶) 为主, 部分采用氟橡胶、丁基胶/氟橡胶并用等材料, 多层膜复合技术尚处于跟踪模仿阶段.

  我军在1966 年完成了以IIR 为材质替代天然橡胶材质的隔绝式防护服的设计和定型.IIR 是以异丁烯和少量异戊二烯通过离子聚合而成的高分子聚合物,其气密性明显高于其他常见胶种.较高的化学稳定性、良好的气密性也是IIR 长期作为重型隔绝式防护服基本材料的主要原因.目前, 正在研究的还有以Viton/Butyl 为材质的气密型防护服.

  北京邦威高科特种纺织品有限责任公司(BWT) 旗下的BONTON 子公司的研发领域为重型化学防护服, 其研发的BONTON-R (BONTONTMAD6)、BONTON-Y (BONTONTM-AD9) 重型化学防护服均采用专用膜防护复合材料制造, 产品的抗磨、抗刺和抗撕破性能较好, 抵御化学渗透的能力较强, 能防御多种不同毒气、腐蚀性气体、液体和固体化学晶体, 适合危险化学品实验室、危险化学品运输、危险化学品处理等作业中的工作人员穿着.邦威高科特种纺织品有限责任公司BONTONR、BONTON-Y 重型化学防护服如图8 所示.

  3.2 轻便型隔绝式防护服

  国内轻便型隔绝式防护服的销售商家多为国外大公司在中国的产品分销商.能够生产轻便型防护服的厂家规模比较小, 型号较少, 目前材质多以PE、PVC 覆膜织物为主.

  山西新华化工防护器材有限责任公司研发的带帽连体式MFF-1、MFF-2 液密型防护服分别采用PE 膜复合无纺布、特种热塑性阻隔材料复合高强尼龙基布材料制成, 具有较强的物理机械强度, 可避免使用中的损伤, 与防毒面具、防毒手套、防毒靴(套) 等配套使用时可有效防御工业作业场所液态酸类化学品对人体的伤害.同时,这两种防护服还具有较好的低温使用性能, 可保证作业人员在寒冷季节使用.

  此外, 公司还研发有以新型专用防护材料制作的XFF-1 液密型防护服, 与一般防护服相比, 除具有优良的防护性能外, 还具有优异的防毒和阻燃功能, 对芥子气"液-气" 防护时间不小于130 min.山西新华化工防护器材有限责任公司MFF -1、MMF -2 和XFF-1 液密型防护服如图9 所示.国内轻便型隔绝式防护服还有:江苏泰州振华消防装备厂以及安特消防装备有限公司采用PVC涂覆尼龙生产的轻便型防酸碱防护服; 宁波勇士消防设备有限公司生产的具有耐酸碱、防化学、阻燃功能的DYSFH 防护服等.

  4 隔绝式皮肤防护装备的发展趋势

  隔绝式防护装备最终发展目标是在保证防护性能的基础之上, 提高装备的使用性能.具体来说,我国下一代隔绝式防护装备的设计应注意以下方面.

  4.1 "多元化、人性化" 防护

  多元化防护可以从以下两方面进行:

  (1) 从偏重化学防护拓展到对CBRNF (化学、生物、放射性沾染、电磁或电离辐射以及火焰) 的综合防护;(2) 拓展化学防护谱系, 除了能单纯满足化学毒剂的防护要求外, 还应该涵盖工业有毒化学品、强腐蚀性、强氧化性工业化学品.

  人性化防护可以从以下两方面进行:

  (1) 从型式结构出发, 根据人体三维尺寸参数设计防护可靠, 穿脱灵活、方便的皮肤防护装备;(2) 从材料设计出发, 采用新材料、新技术改善装备生理舒适性, 例如, 能够有效阻隔化学毒剂渗透却不影响湿、氧透过的选择型透过膜材料; 能够有效避免各类液体沾染, 同时具有超疏水/超疏油功能防护材料; 能够将沾染毒剂及时分解, 并免去洗消等后处理负担的自洗消防护材料.

  4.2 防护信息化技术

  个体防护装备应该搭乘信息化技术迅猛发展的列车, 以提高装备的使用安全性和部队作战力, 如能够将化学毒剂的物化特性通过颜色变化、电位变化转换为声、光或者电信号, 对染毒环境、染毒程度、装备剩余防护性能进行指示预警的智能材料等.