防火防毒多功能防护服设计研发过程及性能评价

　　随着经济和社会的发展，火灾也出现了量与质的变化。一把火毁掉几十条、上百条生命，几十万、上百万乃至上千万元财产损失的火灾已屡见不鲜。特别是特殊工种恶性火灾事故仍较严重，一次死亡10人以上或死亡、重伤20人以上的火灾，全国每年发生10多起。因此加强对特殊工种工人的劳动保护，要从防护服的设计研发及性能评价做起。

　　日前，由东华大学、深圳优普泰服装科技有限公司合作完成的“防护服多功能设计研发及性能评价”项目获得了2013年度“纺织之光”科学技术二等奖，该项目进行了防护服的多功能设计研发及性能评价，研制的防护服具有防火隔热、防水透气、防毒抗菌等多种功能，适合于灾变突发事件现场等应急救援的个体防护需求。

　　多种危害一体防护

　　据了解，一般的防护服是使用本质阻燃纤维加工的阻燃防护服。以间位芳纶为代表的本质阻燃纤维因自身特殊的化学结构而具备天然的阻燃性，在空气中难以燃烧，火源移开后马上自行熄灭，而且燃烧部分迅速炭化形成绝热保护层，而不产生熔融、滴落或穿洞，可以有效减少或避免烧伤烫伤，这种防护服防护功能单一，舒适性和功能性较差。

　　据项目带头人东华大学服装设计与工程系主任李俊介绍，“防护服多功能设计研发及性能评价”项目首先提出了防护服装功能设计的理论模型，建立了“分层隔热、多重防护、功能集结”等防护模式，实现了多种危害因素一体防护的目标。采用热防护性能TPP结合总散热量THL进行织物系统性能综合设计。同时发展两步法优选技术，构建由外层防水透气层、隔热层、舒适层组成的复合织物系统；采用芳砜纶纤维研发防火阻燃外层和隔热层；开发“三合一”技术，研制具有“三明治”结构的防水透气、防毒抗菌选择性渗透织物；提出四维动体结构设计方法，进行具有作业活动适应性的防护服造型创新设计。

　　“火人”助力完善体系

　　据李俊介绍，在织物及服装整体防护性能测评层面，该项目发展了综合评价防护织物系统多种理化性能和舒适工效性能的表征技术，探索建立了系统科学的防护服装从面料性能到服装整体性能评价的体系和方法。项目通过研制模拟衣下微空间织物拉伸形变的热防护性能测试装置、揭示了多层织物系统综合性能的演变规律；研发织物高温液体烫伤防护性能测评装置，取得了织物及其服装整体在高温液体渗透防护方面的理论研究成果。同时利用技术水平先进的火场燃烧假人服装热防护性能测评系统——“东华火人”，作为生物人体的替身，在模拟火场实现人体皮肤烧伤部位及程度定量预测，对防护服、火灾防护服、热防护工作服等服装整体热防护性能进行客观评测。

　　据了解，“东华火人”是中国第一个燃烧假人。在火场的高危环境中，优良的防护装备能有效降低对消防员、逃生者的伤害。以往测试一般使用面料燃烧实验，但该实验无法反映其对人体作用的实际效果，容易在使用中造成防护不足。用燃烧假人模拟火场环境进行实验，可更好地了解防护服的使用效果。“东华火人”实验室是国际上首个火场人体全身防护装备燃烧实验室。同时，该假人完全模拟中国人体型构造、可在不同活动姿势下精准感知高温热流、精确报告身体皮肤烧伤程度。此外，它的关节均可调节，可模拟消防员的人体活动。这有助于研究者根据中国人的身体特征，对救援活动中易拉扯的服装部位、易导致面料空隙的部位作进一步改善，实验室的研究团队随后将对假人经燃烧后的数据进行分析。

　　研制防护服面料的东华大学化学纤维研究所所长胡祖明说，面料研发和燃烧试验，正如“以彼之矛，攻彼之盾”。通过要求逐步升级的燃烧测试，研究者将更科学合理设计热防护装备，有效遏制火灾、战场和热辐射等危险环境对人体造成的热伤害。

　　产学研用最快途径

　　“我们项目团队采用课题负责人制，通过设立子课题，确定合作各方的责任，做到权责分明，任务明确。”李俊谈道。针对“防护服多功能设计研发及性能评价”项目，在由东华大学与深圳优普泰服装公司组成的产学研用攻关团队中，东华大学依托“东华火人”实验室的理论优势主要负责火场燃烧假人服装热防护性能测评系统的建立和完善。优普泰公司将多年专业研发、生产特种防护服装的生产经验反馈给东华大学，将最新的研究成果最快送达生产一线。

　　据介绍，产品开发方面双方充分利用项目单位现有的产学研用一体化条件，东华大学化学纤维研究所与优普泰公司全程参与，将所开发的技术快速应用到规模生产中，缩短了技术和产品开发完成的过程和时间，产品生产方面主要利用项目单位现有的生产条件。通过定期总结课题经验，召集产学研用各方专家学者和工程技术人员会议，商讨课题进展中的难点、重点，研究成果通过产学研用平台及时进行转化，为技术成果的转化提供良好的氛围和必要的配套措施。

　　据悉，“防护服多功能设计研发及性能评价”项目成果已广泛应用于阻燃服、防护服、防化服等防护装备产品生产。