阻燃战训服的发展现状及研究进展

韩晨晨，郑振荣*，张楠楠,赵晓明

(1.天津工业大学 纺织学院，天津 300387；2.天津工业大学 先进纺织复合材料教育部重点实验室，天津 300387)

阻燃战训服的发展现状及研究进展

韩晨晨1,2，郑振荣1,2*，张楠楠1,2,赵晓明1,2

(1.天津工业大学 纺织学院，天津 300387；2.天津工业大学 先进纺织复合材料教育部重点实验室，天津 300387)

综述了目前国内外单兵阻燃战训服的发展现状，以及阻燃战训服用纤维及面料的研究进展，介绍了纤维及面料用阻燃剂和阻燃标准。目前单兵战训服用高性能纤维及面料的制备技术已成熟，如芳纶、芳香族聚酰亚胺纤维、三聚氰胺纤维、聚对苯撑苯并二噁唑纤维、芳砜纶等及其织物，且战训服用阻燃剂已转向清洁、高效、绿色阻燃剂发展。今后，阻燃战训服应保证士兵肢体活动的灵活性，需要优选轻质高效的隔热材料如气凝胶来满足战训服的隔热性能，同时战训服还应具有良好的穿着舒适性。

战训服 高性能纤维 阻燃剂 阻燃性能 穿着舒适性

战训服是士兵在作战、训练、劳动和执行任务时穿着的制式服装，是部队穿用率最高的常规系列服装之一[1]。战训服的作用是在自然环境及战争中，使人体减少甚至免受伤害，因此战训服不仅要坚牢耐穿、便于实战环境中士兵活动，而且要有良好的防护性能。现代常规战争的统计资料表明，由火焰、炽热金属或热液造成的热力烧伤占伤员总数的3%～10%，如在伊拉克战争中，美军有两万多名士兵受伤，至少有3 000多名士兵被烧伤或烧死[2]。因此研究士兵战训服的阻燃性能显得尤为重要。世界各国都在研制具有阻燃作用的战训服，使战训服的防护能力日益增强，使士兵在战场燃烧环境中免受危害，同时战训服的科技含量也在提高[3]。

为使战训服具有良好的阻燃性能，保证士兵生命安全，以美国为首的发达国家开发了高性能阻燃纤维，如芳纶、芳香族聚酰亚胺纤维、三聚氰胺纤维、聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维等应用于战训服中，提高了热防护性能。在战训服用阻燃剂方面，欧洲国家对纺织材料用阻燃剂的要求严格，纺织材料用阻燃剂在加热或燃烧产生致癌物质对人体造成伤害，在纺织材料上禁用。在阻燃性能的基础上，保证其在加热或燃烧过程中对人体无毒害作用。美国已研发绿色高效的无卤阻燃剂应用于纺织材料的阻燃整理。目前，我国对单兵战训服的阻燃性能研究已有成效，但与发达国家相比还有差距。独立研发的高性能阻燃纤维的种类少，生产工艺相对落后；无毒无害的绿色阻燃剂在塑料、建材等方面使用较多，在纺织材料阻燃方面的应用还较少。因此，通过总结国内外单兵战训服阻燃性能的研究发展现状，指出我国在该技术上的差距，为以后提高战训服阻燃性能提供研究方向。

1 国内外单兵阻燃战训服的发展现状

据战场烧伤研究报道，因战火烧伤的人数约占伤亡总人数的1/4，当人体总面积有11%～30%的Ⅱ度烧伤或10% 的Ⅲ度烧伤时，士兵就会丧失战斗力[4]，所以研究单兵战训服的阻燃性能尤为重要。战训服的阻燃性能是指防止服装燃烧或者减慢并阻止火焰燃烧的功能。战训服的阻燃标准是阻止而且延缓被点燃的时间达到12 s以上，目的是为士兵在战场上逃生赢得宝贵时间[5]，减少士兵伤亡状况，提高作训效率。

1.1 国外单兵阻燃战训服的发展现状

美国等发达国家对战训服的阻燃性能研究较早，通过战场环境中实践，不断改进战训服的防护性能，使士兵免受自然环境的危害，提高作战效率。以美国为例，在伊拉克战争中，美军不仅展示出高技术武器装备，也充分展示了高技术单兵防护装备。因此出现在伊拉克战场上的美军新型战训服得到了世界各国的关注[1]。美国NFPA 1971 标准规定防护服由阻燃、耐高温、高强力的外壳层、阻止高温液滴进入且又透气的蒸汽阻挡层和有耐高温性能的隔热层组成。美军陆军战训服标准版(ACU)及其阻燃版(FRACU)是目前美国陆军装备的战训服。标准版ACU战训服具有质量轻、透气好和快干的特点。阻燃版FRACU材料由65%的阻燃粘胶纤维、25%的对位芳纶和10%的聚酰胺纤维组成，这是考虑粘胶纤维具有良好的吸湿透气性，再加上其阻燃性能，士兵穿起来比较舒适，且粘胶纤维易于染色；对位芳纶除了有良好的阻燃隔热性，更重要的是具有高强度和高模量，耐磨性好[6]。从2010年底开始，所有被部署到海外的美国陆军士兵都配发了迷彩阻燃战训服，这种阻燃战训服设计可防止三级烧伤以及多达30%的二级烧伤。

1.2 国内单兵阻燃战训服的发展现状

我国GA 10—2014《消防员灭火防护服》标准中，阻燃防护服主要由4部分组成，包括有阻燃性和热稳定性的外层、具有透气性的防水层、具有阻燃性和热稳定性的隔热层和舒适层。我军战训服面料之一为阻燃涤/棉混纺织物，外层材料中阻燃棉或阻燃粘胶纤维占65%；阻燃棉主要使用成分为四羟基氯化磷的阻燃剂整理获得，在燃烧过程中，阻燃剂降解为磷酸，磷酸使纤维脱水和碳化形成碳化层，有效抑制其燃烧；熔融的涤纶覆盖在热解的棉纤维表面，而热解棉纤维的碳架阻止涤纶的热收缩，因而不会自动滴落脱离燃烧的热源，使织物具有耐久的阻燃性能。采用对位芳纶可以提高服装的耐磨性、强度和模量，对位芳纶还具有一定的防弹能力，被誉为“防弹纤维”[7]。另外，在阻燃且抗熔滴性要求较高时，我国通过芳纶1313/棉混纺织物作为战训服面料主要原料[8]，且已解决芳纶织物的染色问题，目前普遍采用载体染色法对芳纶进行染色[9]。

2 国内外阻燃战训服用纤维及面料的研究现状

研究战训服用面料的阻燃性能，要探讨组成面料的纤维的性能。纤维获得阻燃性能的机理是阻碍纤维热裂解，隔绝可燃性气体，阻断热反馈回路，从而消除或减轻燃烧三要素(可燃物质、温度、氧气)的影响，达到阻燃目的[10]。目前随着对纤维、面料及阻燃剂的研究，高性能阻燃纤维受到人们越来越多的关注。

2.1 国外阻燃战训服用纤维及面料的研究现状

世界各国的阻燃纤维技术水平存在很大差距，高技术主要集中在美、日、法、德等发达国家。美国杜邦公司首先对芳纶1313进行研究，并实现大规模生产，商品命名为Nomex®，并作为高技术产品首先在航空航天方面应用。芳纶1313最突出的特点就是耐高温，可在220 ℃高温下长期使用而不老化，尺寸稳定性极佳；因其极限氧指数大于28%，属于难燃纤维[11]。芳纶1313因其优越的性能和广阔的市场前景，使之受到更多的关注。日本帝人公司研制出芳纶1313，其商品名为Teijinconex纤维。法国罗那公司研究了聚酰胺-酰亚胺纤维(Kermel纤维)，Kermel纤维具有耐久的阻燃性能、优异的绝热性能、良好的稳定性，在热降解燃烧时不产生有害气体，且该织物在高温下不熔融[12]。德国巴斯夫公司在美国投产了三聚氰胺纤维，三聚氰胺纤维作为一种化学纤维具有优良的阻燃性能，热稳定性好，在火焰中不产生燃烧滴落物[13]，离开火焰后不阴燃[14]，具有自熄性。目前在高性能纤维市场上，美国杜邦公司和日本帝人公司基本占据垄断地位，而且逐步向军用、民用防护领域进军[15]。

2.2 国内阻燃战训服用纤维及面料的研究现状

我国研发的高性能阻燃纤维主要有山东烟台氨纶股份有限公司生产的芳纶1313、上海合成纤维研究所和上海纺织科学研究院共同研发的芳砜纶。芳纶1313因其生产工艺路线复杂，成本高，世界上美国和日本在全球的芳纶市场占有垄断地位，而后我国烟台氨纶股份有限公司研制出芳纶1313的生产路线，并实现大规模生产，目前已被誉为世界第二大制造芳纶的企业。芳砜纶即聚砜酰胺纤维，是我国独立研制并规模化生产的耐高温纤维，打破了国外对高性能阻燃纤维的垄断地位[16]。芳砜纶的机械性能接近于芳纶1313，且热学性能优于芳纶1313[17]。

2.3 国内外战训服用阻燃剂及阻燃标准

赋予材料阻燃性能有两种方式，一是材料用纤维具有阻燃性能；二是材料后整理过程中用阻燃剂整理。阻燃剂的作用主要是阻碍纤维燃烧裂解的反应历程、产生不可燃性气体、生成熔融物质覆盖在纤维表面等，使纤维燃烧循环受阻[18]。目前阻燃剂的种类繁多，一般按是否含卤元素分为卤素阻燃剂和无卤阻燃剂两大类[19]。

卤素阻燃剂作为有机阻燃剂具有添加量少、阻燃性能优良、成本低等特点，在市场上应用广泛。然而，依据国际环保纺织协会OEKO-TEX®Standard 100 标准规定，含卤素阻燃剂因其燃烧产生致癌物质对人体造成伤害，在纺织品上禁用。据有关文献介绍，美国、日本、欧洲等发达国家对材料的阻燃性能要求严格，在不同行业、不同材料的测试都有相应标准，如消防服欧洲安全标准采用EN-46；传统溴、锑阻燃剂因其在燃烧或加热过程中释放有害物质，在欧美等发达国家已被禁用[20-22]。所以许多国家开始研究清洁、高效、与材料相容性好的无卤阻燃剂。

在无卤阻燃剂的研制方面，国外主要针对有机磷系阻燃剂、膨胀型阻燃剂、含氮阻燃剂、无机阻燃剂和含硅阻燃剂进行研究并替代卤素阻燃剂[23]。因其不含卤锑元素，且燃烧产生的有害物质少，发烟量少，是绿色阻燃剂。如美国Cyanamide公司开发的Cyagard RF-1阻燃剂，化学名为亚乙基双三(2-氰乙基)溴化磷，是目前应用最广泛的耐热高温阻燃剂[24]。该类阻燃剂不破坏织物原有的物理机械性能，在市场上被广泛应用，如可对防雨布、工作服和军用棉布进行阻燃处理[25]。无卤阻燃剂巨头德国科莱恩公司研制生产出Exolit AP系列高品质无卤阻燃剂，主要成分是聚磷酸盐，该阻燃剂聚合度高、抗水性好、采用科莱恩独特的大规模连续聚合工艺及改性技术生产，可用作膨胀型阻燃涂料。目前，还研制出复合型阻燃剂和无机环保型阻燃剂(ATM)，复合型阻燃剂作用效果好，热稳定性和耐久性良好；无机环保型阻燃剂热稳定性好，不产生腐蚀性和有毒性气体[26]。此外，有协同效应的复合阻燃剂的阻燃效果大于单独使用某种阻燃剂的效果，可以减少用量，降低成本，国外也有研究[27]。

我国GB 20286—2006《公共场所阻燃制品及阻件燃烧性能要求和标识》规定了公共场所用纺织品阻燃要求，除常规阻燃测试指标外，特别强调产烟毒性等级或烟密度[28]。许多含卤素阻燃产品达不到该标准要求，我国开始研究低烟、无毒的无卤阻燃剂，目前磷系阻燃剂已在市场上应用[22]。

我国已大量生产聚磷酸铵，但织物用磷系阻燃剂国内还没有完全成熟的产品，只停留在实验阶段[29]，有机磷系阻燃剂低毒、低烟、阻燃性能好，但目前只在塑料、建材等方面较多使用，在纺织材料阻燃方面应用还较少[30]。

3 结语

战训服的功能性关系着士兵作战的效率，士兵在训练和作战时所应对的环境千变万化，战训服作为战士的第二皮肤，要求其具有良好的服用性能和防护性能以帮助他们尽快适应不同的作战环境。目前，单兵战训服用高性能纤维的生产技术已成熟，如芳纶、PBO纤维、芳香族聚酰亚胺纤维等耐热纤维，纤维及面料用阻燃剂已转向清洁、高效、绿色阻燃剂发展。在实战环境中，士兵应减轻或免受外界火焰及热辐射伤害，过重的战训服会限制士兵肢体活动的灵活性，甚至降低救援效率，因此需要优选轻质高效的隔热材料来满足战训服的隔热性能，如气凝胶具有质轻、导热系数低的特性，在士兵用战训服方面具有良好的应用前景。同时随着对战训服的要求提高，战训服不仅要隔热阻燃，还要具备良好的舒适性，使士兵在不同环境中穿着舒适的同时，还可以保护士兵不受伤害，提高作训效率。

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◀国内外动态▶

武汉乙烯首产聚丙烯纺丝料新品

2017年5月9日，武汉乙烯聚烯烃分部STPP装置首次成功生产出聚丙烯纺丝料新宠—HH30S牌号，打破了该装置一直生产通用料的局面。

该牌号产品具有很高的熔体流动指数和拉伸强度，用其制作的服装与装饰品具有光泽度好、手感柔软、悬垂性良好、密度小、衣物轻便等特点，是高档运动服和T恤的理想材料。同时，该产品还可制作毛毯、地毯、香烟过滤嘴、一次性医用防污服；利用该产品高强度、高韧性的特点，替代钢筋与混凝土接合，成为未来的发展方向。 此次HH30S产品生产有别于传统的氢调法，首次采用降解法，避免大量氢气进入反应器造成轴流泵的轴功率波动。该产品的成功生产，将聚丙烯装置的生产牌号扩大至24个，极大提升了市场竞争力。

(通讯员 郑宁来)

日本2017年5月化纤生产与库存概况

日本化纤协会2017年6月26日《新闻稿》发表了日本2017年5月份的化学纤维生产与库存概况(速报)。

生产动向：化学纤维生产量为77.476 kt，同比下降3.1%。其中，合成纤维生产量为61.938 kt，同比下降6.7%。从主要品种看，锦纶长丝8.380 kt，同比增长5.7%；腈纶短纤维11.386 kt，同比下降6.1%；涤纶长丝10.477 kt，同比下降6.0%；涤纶短纤维8.213 kt，同比下降16.8%。

库存动向：化学纤维库存量为88.618 kt，环比增长3.0%，同比下降8.0%。其中，合成纤维库存量69.357 kt，环比增长3.6%，同比下降14.4%。从主要品种看，锦纶长丝11.861 kt，环比增长7.8% ；腈纶短纤维11.524 kt，环比增长6.7%；涤纶长丝11.019 kt，环比增长7.9%；涤纶短纤维14.393 kt，环比增长6.8%。

(通讯员 王德诚)

开滦集团发明高强高模聚甲醛纤维

2017年6月5日，开滦集团“一种高强高模聚甲醛纤维及其两步法热拉制备方法”获国家知识产权局发明专利授权。这是继“一种聚甲醛初生纤维的制备方法”和“一种聚甲醛微米纤维的制备方法”后的又一项聚甲醛纤维方面发明专利获得授权。至此，开滦集团煤化工研发中心申报的聚甲醛纤维方面3项发明专利全部获得授权，填补了国内聚甲醛纤维的空白，打破了国外企业对高端聚甲醛产品的垄断。该方法克服了因聚甲醛的结晶度高、结晶速度极快等原因造成的聚甲醛初生纤维结构不均匀等问题，利用熔体静电纺丝技术制备出了形貌良好、粗细均匀、表面光滑的聚甲醛微米纤维。

(通讯员 郑宁来)

Development status and research progress of combating uniform

Han Chenchen1,2, Zhen Zhenrong1,2, Zhang Nannan1,2, Zhao Xiaoming1,2

(1.School of Textiles, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387; 2. Key Laboratory of Advanced Textile Composites of Ministry of Education, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387)

The development situation of flame retardant combating uniform for soldiers was reviewed in China and abroad, as was the research progress in the fibers and fabrics for flame retardant combating uniform. The flame retardant and flame retardant standard for the fibers and fabrics were introduced. The preparation technology for the high-performance fibers and fabrics for combating uniform has matured, such as aramid fiber, aromatic polyimide fiber, melamine fiber, poly (p-phenylenebenzobisoxazole) fiber, polysulfonamide fiber and their fabrics. The flame retardants for combating uniform have been developed toward the trend of clean, high performance and green. The flame retardant combating uniform should ensure the flexibility of physical activities, satisfy the heat insulation property through selecting light and high-effeciency aerogel insulation material and provide favorable wearing comfort as well.

combating uniform; high-performance fiber; flame retardant; flame retardance; wearing comfort

2017- 04-17； 修改稿收到日期：2017- 05-27。

韩晨晨(1991—)，女，硕士生。主要研究方向为热防护纺织品的开发。E-mail：2426951411@qq.com。

国家自然科学基金项目(51206122)；天津科委自然科学基金项目(13JCQNJC03000)。

TQ342.2

A

1001- 0041(2017)04- 0050- 05

*通讯联系人。E-mail：tianjinzhengzr@163.com。