国内外透气式防毒服发展概述

张 兰，王灵杰，崔灵燕，李秀明

(北京邦维高科特种纺织品有限责任公司，北京 100048)

1 引言

透气式防毒服是一类具有防毒、透气和散热功能的防护服装，它既能阻挡蒸汽状和雾滴状毒剂渗透，避免毒剂与皮肤接触引起人员中毒，又能通过空气对流使人体产生的热量和水汽散发，提高热湿舒适性[1]。透气式防毒服作为一种军民两用个体防护装备，在军用、警用、反恐、国土安全及民用领域均得到广泛应用。在国际恐怖袭击事件、公共危害事故、工业及有毒有害化学品泄漏事故、公共安全问题频发的背景下[2-4]，透气式防毒服在警用、反恐及公共安全领域将发挥很大作用。本文概述了透气式防毒服的发展历程，着重介绍了国外的透气式防毒服产品，并将国内外透气式防毒服的防护材料以及防护性能进行了总结和对比，为我国透气式防毒服的研发提供参考。

2 透气式防毒服的发展历史

透气式防毒服最早起源于20世纪20年代，美军将普通的军服浸泡在消毒剂中，经氯化石蜡处理得到透气式防毒服[5]。随后，英国在1963年首次将炭添加到透气式防毒服中，成功装备了第一件含炭透气式防毒服，但是在对抗液态毒剂时抗压渗透能力差，因此对其进行了改进。20世纪70年代，研究人员在现有透气式防毒服的基础上增加了外层织物，这层织物能够使毒剂迅速扩展，但是这款防护服存在二次污染问题。后来，英国经过反复实验，最终成功研制出活性炭织物并将其运用到透气式防毒服中。20世纪80年代，英国和美国合力解决了纤维状活性炭强度低的问题，研制出可穿半年以上的防毒服[6，7]。同样在20世纪80年代，我国在防毒服方面的研究也取得了重大进展，在中国人民解放军防化研究院、东华大学以及上海市纺织科学研究院的共同努力下，成功研制了我国第一代透气式防毒服，防毒性能优异，得到外界的高度评价[8]。现如今世界各国对透气式防毒服的研究热度与日俱增，更多性能优异的透气式防毒服也相继面世。

3 国内外透气式防毒服研究现状对比

3.1 防护材料

根据透气式防毒服的防护机理及产品特点，透气式防毒服通常由两层或三层材料组成，即功能层、吸附层和内层(可选)[9]。功能层通常为服装外层，提供服装的物理机械性能、阻燃、防水防油等功能；吸附层通常为服装内层或中间层，吸附层材料主要有含炭吸附材料和非炭吸附材料两大类，吸附层为防毒服最重要的部位，是防毒服的核心。

3.1.1国外透气式防毒服防护材料

对于外层材料来说，国外透气式防毒服外层通常具有拒水拒油、阻燃、伪装、抗静电等功能。如德国Blücher公司的SARATOGA®战斗服，集成的CBRN(Chemical， Biological， Radiological， Nuclear)防护服不再作为一种罩衣，而是取代了普通战斗服，这使它成为世界上第一个对化学和生物战剂提供全面防护的战斗服，其外层材料为具有防水防油功能的涤棉/抗静电短纤混纺斜纹织物；Paul Boyé公司的新一代CBRN战斗服是专门为澳大利亚国防军设计的防护服，其外层材料为具有拒水拒油和阻燃功能的织物；Lion公司的MT94®防护服外层材料为杜邦NOMEX®材料，织物不仅具有优良的物理机械性能，还具备永久阻燃以及闪燃防护性能。

对于吸附层材料来说，德国Blücher公司基于“Saratoga”球形活性炭专利技术生产的防护面料，被公认为当今最为有效的化学防护材料。除球形活性炭吸附材料外，吸附层材料还有活性炭纤维织物、聚合包覆性炭织物、选择透过性材料和与半透膜结合使用的吸附材料等[10]。新一代的Saratoga球形活性炭直径小、孔隙多、吸附能力高，特殊的内表面氮处理技术使得球形活性炭与水结合能力降低，从而使水蒸气和汗液对Saratoga材料防护性能的影响较小，并且可以多次水洗。德国Saratoga织物或服装在全球40多个国家和组织都有使用。

活性炭纤维织物主要由纤维或织物预处理后经高温炭化、活化而成。活性炭纤维以微孔为主且微孔直接开口于纤维表面，比表面积大、微孔分布均匀、透气性好、吸脱速率快，比粉末状和颗粒状活性炭在吸附过程中具有更大的容量同时解析过程中具有更快的速度。英国Chemviron Carbon 公司生产的ZORFLEX®织物是活性炭纤维织物的代表，Paul Boyé公司的特警防护服、TOM NG防护服、TOM防护服的吸附层材料均为ZORFLEX®织物活性炭纤维织物。

GORE公司开发的GORE®CHEMPAK®超防护面料为一种选择透过性织物，材料不仅可以提供对蒸汽、气溶胶和液体形式的多种化学和生物威胁的防护，还可对有毒有害工业化学品和化学战剂进行防护。GORE®CHEMPAK®超防护面料即使暴露于石油、机油、润滑油和其他污染物后仍可保持完整性。GORE®CHEMPAK®超防护面料制成的产品可在热区作业中提供很好的防护性能，并且通过了NFPA(National Fire Protection Association) 1994和NFPA 1992标准认证。Blauer公司采用GORE®CHEMPAK®超防护面料制成的“热区-多重防护服”可用于“热区”救援，在高于IDLH(Immediately Dangerous to Life or Health Concentration)水平上，用于一定浓度的化学战剂和有毒工业化学品的防护。

3.1.2国内透气式防毒服防护材料

我国最早研制的透气式防毒服内层材料为含有活性炭的特制绒布，具有较好的防护性能，但使用过程中存在掉炭、防护可靠性下降及生理舒适性差等问题。为解决上述问题，新研制的掺炭纤维织物在纤维纺丝时加入活性炭，获得具有吸附性能的掺炭纤维，然后通过特殊的纺纱、织造技术加工而成。织物具有强力高、透气性好、阻燃、可洗涤和重复使用等特点。根据应用需求，掺炭纤维可制作各类机织、针织及无纺制品，具有广泛应用前景。我国新一代军用透气式防毒服内层材料采用掺炭纤维织物，外层材料采用经防水防油整理的阻燃织物，产品具有很好的防护性能，同时具备透气、阻燃、生理舒适性好等特点。

近年来活性炭纤维复合织物已成为国内吸附层材料研究的一个热点。目前国内活性炭纤维织物的生产厂家多为粘胶基活性炭纤维织物，活性炭纤维织物作为防毒材料强度低，通常需要与衬布复合使用，复合后织物重量增加，成本较高，且复合牢度有待验证。因此国内活性炭纤维织物应用需要解决的问题是活性炭纤维的生产产业化与复合技术问题。

3.2 防护性能

3.2.1国外透气式防毒服防护性能

在对化学毒剂的防护时间上，国外透气式防毒服产品大多为24小时高防护性能产品，例如Blücher GmbH公司的SARATOGA®战斗服和CBRN(Chemical， Biological， Radiological， Nuclear)热区防护服均能对浓度为10 g/m2的液态芥子气、梭曼提供至少24小时的防护，Paul Boyé公司、OUNRY公司等生产的防毒服的防护性能能够达到24小时以上，并且能多次水洗重复使用。

在化学防护谱系上，国外产品实现了更广谱的防护，从经典毒剂(如沙林、梭曼、VX神经毒剂)扩展为经典毒剂和有毒有害工业化学品的综合防护。如Blauer公司的“热区”-多重威胁防护服，可防护一定浓度的化学战剂和有毒工业化学品。

在防护范围上，随着面临威胁种类的不断增加，国外个体防护装备已经由传统的NBC(Nuclear，Biological，Chemical)防护扩展到CBRNE(Chemical，Biological，Radiological，Nuclear，Explosives)防护，与NBC防护相比CBRNE防护增加了对放射性武器和简易爆炸装置威胁的防护。如Blücher公司为扩大CBRN防护范围，针对简易爆炸装置开发了一种碎片防护装备SARATOGA®FPC，它集成了弹道碎片防护和抗切割性能，是一种舒适、轻便、透气、亲水的多功能装备。

3.2.2国内透气式防毒服防护性能

在对化学毒剂的防护时间上，根据现有我国军标要求，我国军用透气式防毒服为6小时防护性能，与国外24小时防护水平存在一定差距。但由于国内外防毒测试在测试方法上存在较大差异，两者不可完全等量比较。

在化学防护谱系上，我国透气式防毒服大多为炭吸附防护机理，对化学毒剂有很好的防护性能，但对有毒工业化学物质的防护性能较差。

在防护范围上，国内透气式防毒服为核生化防护服，即用于核生化威胁条件下，保护人员免受放射性灰尘、化学毒剂、生物战剂等造成的伤害，从而保障使用者的安全。目前对放射线微粒以及简易爆炸装置的防护研究较少。

4 结语

通过对国内外透气式防毒服产品性能进行对比发现，虽然我国研制的透气式防毒服具备良好的防护性能，兼具透气性和生理舒适性好等优点，但是在防护性能方面与国外透气式防毒服存在一定差距，透气式防毒服研究需从多方面努力：(1)高吸附性材料的研制，目前国外透气式防毒服产品多为24小时防护，国内透气式防毒服产品为6小时防护，24小时防护产品的研制势在必行。(2)有毒有害化学品防护机理的研究，扩大现有透气式防毒服对有毒有害化学品的防护范围。(3)随着威胁种类的增加，对复合灾害威胁环境下的综合防护需求越来越迫切，研制复合灾害威胁环境下的透气式防毒服产品是一个研究重点。