浅谈环境温度对化学防护服性能的影响

王剑淦 林 涵 吴 俊

（1.浙江省消防救援总队，浙江 杭州 310000 ；2.杭州市消防救援支队，浙江 杭州 310000）

1 化学防护服的分类

在不同的情况下，可以选择适合自己的防护服，在全封闭的防护服的基础上又可以分为重型的化学防护服和轻型的化学防护服，其次，半封闭的防护服也有个人简易防护服和防核防护服2种。作为一种个人防护用具，它由呼吸防护和身体防护2个结构组成，呼吸防护有过滤式呼吸设备和隔绝式呼吸设备，身体防护服由防护服加上头部防护、眼部防护、手防护和脚防护，根据空气呼吸器负载的方式可以分为内置式防护服和外置式防护服。

化学防护服是许多高危工作人员进入各种有关化学危害或化学灾害事故现场进行化学危险品检测、泄露堵漏、抢险救援、抢救紧急事故现场的必备装备，科研人员进行一些安全检测、温度检测等科研作业以及专业的工作人员在事故发生现场、抢险救援工作时必须佩戴、穿着和使用的个人的化学防护服。它是一种安全技术装备之一，是进行许多高危工作装备中不可缺少的重要组成部分，直接关系工作人员的人身安全[1]。

常见的防护服有以下几类：例如检测化学物质防护服、防高危工作防护服以及防机械损伤防护服，其中化学物质包括常见的固体颗粒（防粉尘）、液体（防溅射）、气体和蒸汽（气密性）。

RHF-ⅠSFPNA 消防员化学防护服是一款专业用于危化事故处理的气密性化学防护服。即便处于易燃易爆区域，仍可对气体、液体、气溶胶和固体有害物质起到极好的防护作用，如图1所示。RHF-Ⅱ SFPNA消防员化学防护服是整身连体防护服，是抵御各种挥发性固态、液态化 学品对人体侵害，高等级的个体防护服装。

图1 危化事故处理的气密性化学防护服

TJFHF-SFPNA化学防护服是整身连体防护服，是工作人员在有危险性的气体和液体化学物品或腐蚀性物品的现场作业时，为保护自身免遭化学危险品或腐蚀性物质的侵害而穿着的防护服，可以抵御1 000多种常见的工业用化学品，如图2所示。ZXFHF－SFPNA化学防护服专用于极端环境，能够针对工业化学品、生化武器、军用化学毒剂及其他有毒有害物质为工作人员提供完美防护。新材料技术的采用使ZXFHF—SFPNA同样适用于民事应急，灾难回复任务和去污工作。

图2 人体侵害高等级的个体防护服装

2 化学防护服组成部分

化学防护服服装是特殊工业工作人员使用的一种服装，其防护的性能主要由其衣服的材质决定，不同的化学防护服服装制作材质不同，因此，研究织物暴露在紫外光下的性能就显得很重要。在该工作中，对由芳香聚酰胺和聚苯并咪唑制备的商用外层织物在不同的加速老化条件下进行实验.将这些织物暴露在紫外光下，发现其物理性质包括拉伸和撕裂强度显著降低，颜色发生改变，并且使用新型的传感器来检测衣物被暴露在紫外光和洗涤过程中的寿命，以防止穿戴者受到烧伤。为了保证工作人员的人身安全，环境温度对不同化学防护服材质的影响，是化学化学防护服在工作使用中不可忽视的一项关键研究，如果化学防护服的性能在工作中不能够达到保护工作人员的效果，使工作人员在工作环境中受到各种的危害，而导致工作人员出现生命危险，这样的化学防护服是不可接收的，也是市场不认可的[2]。化学防护服内置装置介绍如下。

2.1 防护服主体面料

化学防护服采用高阻隔多元橡塑胶布为主体材料制作，具有靠谱高效的化学防护性能、穿着舒适、阻隔力强和织物柔软等性能。多元橡塑材料的并用，保证了胶布对各类工业化学品的抗渗透能力；织物表面经化学改性，增强了橡胶与织物间的界面结合强度，剥离强度高，胶布材料的稳定性强。化学防护服织物使用的纤维材料有芳纶、聚苯并咪、聚苯硫醚纤维等有机耐高温纤维和玻璃纤维、炭纤维以及硅纤维等无机耐高温纤维。

2.2 通风系统分配阀

将通风系统分配阀安装在防护服右边的腰间，包括以下2种情况：1）当通风系统分配阀连接空气呼吸器和防护服内部通风排湿系统时，对身体具有降温效果。2）当防化服连接外接供气源时，可从外部供气源提供额外的呼吸空气和通风排湿的空气，延长应急救援人员的作业时间。

2.3 超压排气阀

超压排气阀安装在身后背囊的右上方，具有以下2个优点：1）将防护服内部人体散发的热气、汗湿气通过泄气阀排到服装外，尽最大可能保持工作人员干燥、舒适。2）正压气体可将在防护服意外地被刺漏、划破时，外部的有毒、有害以及强腐蚀性气体排挤在防护服之外，保证人员在意外情况时的安全，是一种重要的安全预防措施。

2.4 外接气源接口

外接气源接口安装在防护服腰身处。是防护服唯一的1个内、外互通的单向阀。外接头为公头，可同移动供气源连接，使外部气体向防护服内供气。

内接头为母头，可同使用者背负的空呼器救助口连接，向空呼器提供由外部移动供气源供给的空气，以节省空呼器瓶内的空气用量，延长工作时间。内接头为母头，同内置送风循环系统的气管连接，输送气体。

3 环境温度对化学防护服的评定

化学防护服被用来保护工作人员，防止工作人员遭受物理的和化学的威胁。环境温度对化学防护服的影响是化学防护服在工作使用中不可忽视的一项关键研究，化学防护服在不同环境下应该具备对环境温度的防护性能。

阻力性：指材料减缓和阻止外界物质能量的传递，即对外在气压、气体蒸汽和外在阻力有很好的保护与阻挡性能[3]。

稳定性：化学防护服在多种环境温度下保持性能稳定，无过大的变形或者软化，强度和模量无明显下降，化学性能稳定，无明显分解和挥发；在低温环境下不脆化，不龟裂，柔软可用。

抗压性：指化学防护服在多种高危险的环境下保持良好的抗压性能，在有效的抗压范围内具备良好的抗压性，保护工作人员生命安全。

4 化学防护服的性能指标标准

化学防护服在一定环境温度下或经过一定环境温度与实践处理后，仍能保持化学防护服的使用率，如衣服防护性、穿着安全性能够保持安全标准。经过对化学防护服环境温度的测试，可以提高化学防护服织物的阻力性和稳定性，通过对化学防护服组成材料进行筛选，在化学防护服的表面涂层增加反射，可以减少损伤性热吸收，抗热老化和防脆化，改善织物结构等措施都可以达到提高化学防护服的性能指标的目的。

5 环境温度影响化学防护服性能测试

在判断环境温度对化学防护服性能的影响时，可以根据化学防护服导热系数、比热容、热阻、保暖率、热反射性能、厚度和重量等参数测定，制作化学防护服的防护材料应该具备相当好的化学性能，其导热系数应该尽可能小，接近静止空气的导热系数；比热容应尽可能大，但比热容大会影响材料的热稳定性和耐热性；热隔绝率应该尽量大，趋向于1。化学防护服的隔热性可以通过纤维材料来实现，可以通过纤维集合体结构的设计，尤其是静止空气和反射机制实现。可以通过涂覆金属（金或铝）膜，使织物达到高热反射率（大于90%的热反射）[4]。

5.1 2种方法测试环境温度对化学防护服的影响

测定化学防护服的环境温度，该文选择了落球法和烫痕法2种方法，落球法是把加热的玻璃球或者钢球放在水平张紧的防护服的织物上，以织物形成熔孔所需的最低温度，或者球体在织物上停留的时间来加以评定。

烫痕法是将一定温度的钢球落在织物试样上，经过一段时间后，观察试样的烫痕来加以评定 。

不同环境温度对化学防护服性能影响不同，其中服装内部的环境温度是影响化学防护服性能的决定性因素。

人体与环境之间通过化学防护服服装内部交换的能量的计算公式如公式（1）所示。

式中：H为每单位面积交换的热量；Ts为人体皮肤温度；Ta为环境温度；I为服装的绝热性和空气层的影响；Ps为服装内的蒸汽压；Pa为环境的蒸汽压；E为服装和空气层的透湿阻力。

其中Ts和Ps是生理因素，Ta，Pa是环境因素。I和E为服装因素。

5.2 环境温度性能测试

将化学防护服按照规定处理，计算化学防护服的组成材料在受到不同环境温度处理后，断裂强力的下降率，该公式精确到小数点后一位。化学防护服的温度条件公式如公式（2）所示。

式中：R为经过低温或者高温处理好断裂强力的下降率。F0为未经过温度处理的面料经向或纬向断裂强力平均值，N。F1为经过温度处理的面料经向或纬向断裂强力平均值，N。

6 环境温度影响化学防护服穿着

化学防护服在我们身边的许多地方都有应用，许多高危作业行业或者一些需要专门用到化学防护服的场合，如化学测试、机械设备维修和紧急事故救援等一些容易对人体生命安全遭到伤害的环境。

化学防护服在多种环境温度下保持性能稳定，以人体安全防护为主，在一些特殊的环境下，工作人员穿着化学防护服是经常性的，以保证自己在工作环境的生命健康安全。

化学防护服根据环境温度的不同分为以下5类：1）高温防护服<200 ℃。2）消防员灭火服<200 ℃。3）工业隔热服<800 ℃。4）消防隔热服>800℃。5）消防避火服>1000℃。通过提高化学防护服对环境温度的防护性能与减少人体新陈代谢热负荷总是相互矛盾的，这2种因素都可能会对着装者造成伤害或者影响其身体健康。优良的化学防护服不仅要对外界环境传递来的温度具有良好的隔绝作用，同时又要求服装具有一定的温度传递能力，维持工作人员的正常身体机能。因此，在化学防护服的评价和产品的研究开发中，必须满足一些具有挑战性的要求，即化学防护服应该同时具备良好的环境温度防护、充分的活动性和低的生理热负荷，才能满足工作人员的使用要求。

如消防服不仅要求具有良好的稳定性，而且应具备较好的抗压性能，以及一定的防水性；焊接服应具有优良的防熔融金属熔滴冲击性能。因此，在化学防护服的环境温度对化学防护服的性能影响研究中，要注重化学防护服性能要求的全面性，即化学防护服具备良好的防护性能、服务性能和穿着舒适性能，又要根据各类防护服的不同用途，在其性能要求上有所侧重，即使在不同的使用环境下化学防护服也能够满足某些性能方面的要求，使化学防护服使用场合进一步趋向全面、合理[5]。

化学防护服除了应该具备高性能的防护性能外，还必须具有良好的穿着性能，如具有一定的拉伸强度、撕破强度、耐磨性、染色牢度和耐洗性。其中耐洗性是指化学防护服经过多次洗涤后仍能保持原有的防护性能，并保持服装尺寸稳定。化学防护服不仅应具有较好的防护性能和使用性能，还应该具有良好的穿着舒适性能，这对穿着化学防护服的工作人员更好地发挥工作效率十分重要。

7 化学防护服的保存

防化服作为一种特殊用途的橡胶制品，其存放有着特殊的要求，橡胶表面拉抻或压缩均导致防护性能下降，甚至失去防护作用。化学防护服的穿着时间由空气供应、周围条件、防护服内的气候、穿着者的身体和心理状况、工作频率和工作负荷等变量来决定。平时保存除应保持干燥通风外，其摆放方法十分重要，在库房内保存，应用专用挂架倒置悬挂，在车辆上存放及存放条件有限时，应尽量采用平置摊开的存放方法。任何防护类产品均有其特定的有效期，防化服属橡胶类制品，自然老化远较其他产品快，像国产的某型全封闭防化服即使不使用，其正常存放期是五年。事实上，世界范围内的防化服，如果非隔绝包装其保存年限均不超过10年，因为时间过长，橡胶老化必然使防护等级降底，所以贸然使用很可能发生危险；如果需要延长使用年限，也必须经生产厂家或专门技术部门进行测试，方可在一定期限内延长寿命。

8 结语

在化学防护服的实际应用中，针对不同的使用目的和环境温度，对化学防护服性能和其他性能的要求也不同，环境温度不仅关系化学防护服的防护性能而且关系到穿着化学防护工作人员的生命活动安全，在我国的化学防护服的研究中，加快环境温度影响服装性能的研究，必将大大促进我国的化学防护服的设计、开发和生产，使我国化学防护服更好、更快地向前发展。