淺談環境溫度對化學防護服性能的影響

王劍淦 林 涵 吳 俊

（1.浙江省消防救援總隊，浙江 杭州 310000 ；2.杭州市消防救援支隊，浙江 杭州 310000）

1 化學防護服的分類

在不同的情況下，可以選擇適合自己的防護服，在全封閉的防護服的基礎上又可以分為重型的化學防護服和輕型的化學防護服，其次，半封閉的防護服也有個人簡易防護服和防核防護服2種。作為一種個人防護用具，它由呼吸防護和身體防護2個結構組成，呼吸防護有過濾式呼吸設備和隔絕式呼吸設備，身體防護服由防護服加上頭部防護、眼部防護、手防護和腳防護，根據空氣呼吸器負載的方式可以分為內置式防護服和外置式防護服。

化學防護服是許多高危工作人員進入各種有關化學危害或化學災害事故現場進行化學危險品檢測、泄露堵漏、搶險救援、搶救緊急事故現場的必備裝備，科研人員進行一些安全檢測、溫度檢測等科研作業以及專業的工作人員在事故發生現場、搶險救援工作時必須佩戴、穿著和使用的個人的化學防護服。它是一種安全技術裝備之一，是進行許多高危工作裝備中不可缺少的重要組成部分，直接關系工作人員的人身安全[1]。

常見的防護服有以下幾類：例如檢測化學物質防護服、防高危工作防護服以及防機械損傷防護服，其中化學物質包括常見的固體顆粒（防粉塵）、液體（防濺射）、氣體和蒸汽（氣密性）。

RHF-ⅠSFPNA 消防員化學防護服是一款專業用于危化事故處理的氣密性化學防護服。即便處于易燃易爆區域，仍可對氣體、液體、氣溶膠和固體有害物質起到極好的防護作用，如圖1所示。RHF-Ⅱ SFPNA消防員化學防護服是整身連體防護服，是抵御各種揮發性固態、液態化 學品對人體侵害，高等級的個體防護服裝。

圖1 危化事故處理的氣密性化學防護服

TJFHF-SFPNA化學防護服是整身連體防護服，是工作人員在有危險性的氣體和液體化學物品或腐蝕性物品的現場作業時，為保護自身免遭化學危險品或腐蝕性物質的侵害而穿著的防護服，可以抵御1 000多種常見的工業用化學品，如圖2所示。ZXFHF－SFPNA化學防護服專用于極端環境，能夠針對工業化學品、生化武器、軍用化學毒劑及其他有毒有害物質為工作人員提供完美防護。新材料技術的采用使ZXFHF—SFPNA同樣適用于民事應急，災難回復任務和去污工作。

圖2 人體侵害高等級的個體防護服裝

2 化學防護服組成部分

化學防護服服裝是特殊工業工作人員使用的一種服裝，其防護的性能主要由其衣服的材質決定，不同的化學防護服服裝制作材質不同，因此，研究織物暴露在紫外光下的性能就顯得很重要。在該工作中，對由芳香聚酰胺和聚苯并咪唑制備的商用外層織物在不同的加速老化條件下進行實驗.將這些織物暴露在紫外光下，發現其物理性質包括拉伸和撕裂強度顯著降低，顏色發生改變，并且使用新型的傳感器來檢測衣物被暴露在紫外光和洗滌過程中的壽命，以防止穿戴者受到燒傷。為了保證工作人員的人身安全，環境溫度對不同化學防護服材質的影響，是化學化學防護服在工作使用中不可忽視的一項關鍵研究，如果化學防護服的性能在工作中不能夠達到保護工作人員的效果，使工作人員在工作環境中受到各種的危害，而導致工作人員出現生命危險，這樣的化學防護服是不可接收的，也是市場不認可的[2]。化學防護服內置裝置介紹如下。

2.1 防護服主體面料

化學防護服采用高阻隔多元橡塑膠布為主體材料制作，具有靠譜高效的化學防護性能、穿著舒適、阻隔力強和織物柔軟等性能。多元橡塑材料的并用，保證了膠布對各類工業化學品的抗滲透能力；織物表面經化學改性，增強了橡膠與織物間的界面結合強度，剝離強度高，膠布材料的穩定性強。化學防護服織物使用的纖維材料有芳綸、聚苯并咪、聚苯硫醚纖維等有機耐高溫纖維和玻璃纖維、炭纖維以及硅纖維等無機耐高溫纖維。

2.2 通風系統分配閥

將通風系統分配閥安裝在防護服右邊的腰間，包括以下2種情況：1）當通風系統分配閥連接空氣呼吸器和防護服內部通風排濕系統時，對身體具有降溫效果。2）當防化服連接外接供氣源時，可從外部供氣源提供額外的呼吸空氣和通風排濕的空氣，延長應急救援人員的作業時間。

2.3 超壓排氣閥

超壓排氣閥安裝在身后背囊的右上方，具有以下2個優點：1）將防護服內部人體散發的熱氣、汗濕氣通過泄氣閥排到服裝外，盡最大可能保持工作人員干燥、舒適。2）正壓氣體可將在防護服意外地被刺漏、劃破時，外部的有毒、有害以及強腐蝕性氣體排擠在防護服之外，保證人員在意外情況時的安全，是一種重要的安全預防措施。

2.4 外接氣源接口

外接氣源接口安裝在防護服腰身處。是防護服唯一的1個內、外互通的單向閥。外接頭為公頭，可同移動供氣源連接，使外部氣體向防護服內供氣。

內接頭為母頭，可同使用者背負的空呼器救助口連接，向空呼器提供由外部移動供氣源供給的空氣，以節省空呼器瓶內的空氣用量，延長工作時間。內接頭為母頭，同內置送風循環系統的氣管連接，輸送氣體。

3 環境溫度對化學防護服的評定

化學防護服被用來保護工作人員，防止工作人員遭受物理的和化學的威脅。環境溫度對化學防護服的影響是化學防護服在工作使用中不可忽視的一項關鍵研究，化學防護服在不同環境下應該具備對環境溫度的防護性能。

阻力性：指材料減緩和阻止外界物質能量的傳遞，即對外在氣壓、氣體蒸汽和外在阻力有很好的保護與阻擋性能[3]。

穩定性：化學防護服在多種環境溫度下保持性能穩定，無過大的變形或者軟化，強度和模量無明顯下降，化學性能穩定，無明顯分解和揮發；在低溫環境下不脆化，不龜裂，柔軟可用。

抗壓性：指化學防護服在多種高危險的環境下保持良好的抗壓性能，在有效的抗壓范圍內具備良好的抗壓性，保護工作人員生命安全。

4 化學防護服的性能指標標準

化學防護服在一定環境溫度下或經過一定環境溫度與實踐處理后，仍能保持化學防護服的使用率，如衣服防護性、穿著安全性能夠保持安全標準。經過對化學防護服環境溫度的測試，可以提高化學防護服織物的阻力性和穩定性，通過對化學防護服組成材料進行篩選，在化學防護服的表面涂層增加反射，可以減少損傷性熱吸收，抗熱老化和防脆化，改善織物結構等措施都可以達到提高化學防護服的性能指標的目的。

5 環境溫度影響化學防護服性能測試

在判斷環境溫度對化學防護服性能的影響時，可以根據化學防護服導熱系數、比熱容、熱阻、保暖率、熱反射性能、厚度和重量等參數測定，制作化學防護服的防護材料應該具備相當好的化學性能，其導熱系數應該盡可能小，接近靜止空氣的導熱系數；比熱容應盡可能大，但比熱容大會影響材料的熱穩定性和耐熱性；熱隔絕率應該盡量大，趨向于1。化學防護服的隔熱性可以通過纖維材料來實現，可以通過纖維集合體結構的設計，尤其是靜止空氣和反射機制實現。可以通過涂覆金屬（金或鋁）膜，使織物達到高熱反射率（大于90%的熱反射）[4]。

5.1 2種方法測試環境溫度對化學防護服的影響

測定化學防護服的環境溫度，該文選擇了落球法和燙痕法2種方法，落球法是把加熱的玻璃球或者鋼球放在水平張緊的防護服的織物上，以織物形成熔孔所需的最低溫度，或者球體在織物上停留的時間來加以評定。

燙痕法是將一定溫度的鋼球落在織物試樣上，經過一段時間后，觀察試樣的燙痕來加以評定 。

不同環境溫度對化學防護服性能影響不同，其中服裝內部的環境溫度是影響化學防護服性能的決定性因素。

人體與環境之間通過化學防護服服裝內部交換的能量的計算公式如公式（1）所示。

式中：H為每單位面積交換的熱量；Ts為人體皮膚溫度；Ta為環境溫度；I為服裝的絕熱性和空氣層的影響；Ps為服裝內的蒸汽壓；Pa為環境的蒸汽壓；E為服裝和空氣層的透濕阻力。

其中Ts和Ps是生理因素，Ta，Pa是環境因素。I和E為服裝因素。

5.2 環境溫度性能測試

將化學防護服按照規定處理，計算化學防護服的組成材料在受到不同環境溫度處理后，斷裂強力的下降率，該公式精確到小數點后一位。化學防護服的溫度條件公式如公式（2）所示。

式中：R為經過低溫或者高溫處理好斷裂強力的下降率。F0為未經過溫度處理的面料經向或緯向斷裂強力平均值，N。F1為經過溫度處理的面料經向或緯向斷裂強力平均值，N。

6 環境溫度影響化學防護服穿著

化學防護服在我們身邊的許多地方都有應用，許多高危作業行業或者一些需要專門用到化學防護服的場合，如化學測試、機械設備維修和緊急事故救援等一些容易對人體生命安全遭到傷害的環境。

化學防護服在多種環境溫度下保持性能穩定，以人體安全防護為主，在一些特殊的環境下，工作人員穿著化學防護服是經常性的，以保證自己在工作環境的生命健康安全。

化學防護服根據環境溫度的不同分為以下5類：1）高溫防護服<200 ℃。2）消防員滅火服<200 ℃。3）工業隔熱服<800 ℃。4）消防隔熱服>800℃。5）消防避火服>1000℃。通過提高化學防護服對環境溫度的防護性能與減少人體新陳代謝熱負荷總是相互矛盾的，這2種因素都可能會對著裝者造成傷害或者影響其身體健康。優良的化學防護服不僅要對外界環境傳遞來的溫度具有良好的隔絕作用，同時又要求服裝具有一定的溫度傳遞能力，維持工作人員的正常身體機能。因此，在化學防護服的評價和產品的研究開發中，必須滿足一些具有挑戰性的要求，即化學防護服應該同時具備良好的環境溫度防護、充分的活動性和低的生理熱負荷，才能滿足工作人員的使用要求。

如消防服不僅要求具有良好的穩定性，而且應具備較好的抗壓性能，以及一定的防水性；焊接服應具有優良的防熔融金屬熔滴沖擊性能。因此，在化學防護服的環境溫度對化學防護服的性能影響研究中，要注重化學防護服性能要求的全面性，即化學防護服具備良好的防護性能、服務性能和穿著舒適性能，又要根據各類防護服的不同用途，在其性能要求上有所側重，即使在不同的使用環境下化學防護服也能夠滿足某些性能方面的要求，使化學防護服使用場合進一步趨向全面、合理[5]。

化學防護服除了應該具備高性能的防護性能外，還必須具有良好的穿著性能，如具有一定的拉伸強度、撕破強度、耐磨性、染色牢度和耐洗性。其中耐洗性是指化學防護服經過多次洗滌后仍能保持原有的防護性能，并保持服裝尺寸穩定。化學防護服不僅應具有較好的防護性能和使用性能，還應該具有良好的穿著舒適性能，這對穿著化學防護服的工作人員更好地發揮工作效率十分重要。

7 化學防護服的保存

防化服作為一種特殊用途的橡膠制品，其存放有著特殊的要求，橡膠表面拉抻或壓縮均導致防護性能下降，甚至失去防護作用。化學防護服的穿著時間由空氣供應、周圍條件、防護服內的氣候、穿著者的身體和心理狀況、工作頻率和工作負荷等變量來決定。平時保存除應保持干燥通風外，其擺放方法十分重要，在庫房內保存，應用專用掛架倒置懸掛，在車輛上存放及存放條件有限時，應盡量采用平置攤開的存放方法。任何防護類產品均有其特定的有效期，防化服屬橡膠類制品，自然老化遠較其他產品快，像國產的某型全封閉防化服即使不使用，其正常存放期是五年。事實上，世界范圍內的防化服，如果非隔絕包裝其保存年限均不超過10年，因為時間過長，橡膠老化必然使防護等級降底，所以貿然使用很可能發生危險；如果需要延長使用年限，也必須經生產廠家或專門技術部門進行測試，方可在一定期限內延長壽命。

8 結語

在化學防護服的實際應用中，針對不同的使用目的和環境溫度，對化學防護服性能和其他性能的要求也不同，環境溫度不僅關系化學防護服的防護性能而且關系到穿著化學防護工作人員的生命活動安全，在我國的化學防護服的研究中，加快環境溫度影響服裝性能的研究，必將大大促進我國的化學防護服的設計、開發和生產，使我國化學防護服更好、更快地向前發展。