多層消防滅火防護(hù)服的研究進(jìn)展

消防滅火防護(hù)服的結(jié)構(gòu)組成

應(yīng)急管理部消防救援局對(duì)2021年全國(guó)消防救援隊(duì)伍接處警與火災(zāi)情況統(tǒng)計(jì)表明，2021年，全國(guó)共接報(bào)火災(zāi)74.8萬(wàn)起，死亡1 987人，受傷2 225人，直接財(cái)產(chǎn)損失67.5億元。目前，我國(guó)火災(zāi)形勢(shì)依然嚴(yán)峻，具有防護(hù)性能的消防防護(hù)服能提高消防員的工作效率，保障其生命安全。我國(guó)消防防護(hù)服主要分為消防滅火服、消防隔熱服、消防避火服、消防指揮服和消防防化服 5大類。其中，消防滅火服是傳統(tǒng)消防服，能阻燃隔熱、防水透濕，有效保障消防員在消防中的人身安全。

（1）外層

GA 10 — 2014《消防員滅火防護(hù)服》規(guī)定消防滅火防護(hù)服由外層、防水透氣層、隔熱層、舒適層多層織物復(fù)合而成。消防滅火防護(hù)服的外層暴露在空氣中，直接面臨火焰高溫，因此要求外層織物具備良好的阻燃性能。而在復(fù)雜多變的惡劣環(huán)境下進(jìn)行救援活動(dòng)，鉤掛和摩擦是不可避免的，因此外層織物還需滿足一定強(qiáng)度的物理機(jī)械性能。

（2）防水透氣層

火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)通常使用大量水充當(dāng)滅火劑，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境高溫高濕，人體在該種環(huán)境下進(jìn)行高強(qiáng)度活動(dòng)易分泌大量的汗液，消防滅火防護(hù)服會(huì)吸收大量的水，這不僅會(huì)使服裝變重，還會(huì)改變服裝原本的熱量傳遞方式。因此，防水透氣層首先要阻止外界水向內(nèi)部隔熱層滲入，同時(shí)也需要將汗液水蒸氣排出。目前，防水透氣層多采用防水透氣膜＋阻燃基布/棉布，常見(jiàn)的防水透氣膜有聚四氟乙烯（PTFE）膜、聚乙烯（PE）膜等。此外，防水透氣層還需要具有一定的耐靜水壓和良好的熱穩(wěn)定性。

（3）隔熱層

火場(chǎng)溫度一般在60 ～ 1 100 ℃之間，熱防護(hù)性能在1.5 ～ 200 kW?s/m2。消防滅火防護(hù)服的熱防護(hù)性能主要依賴于隔熱層，其能有效阻隔熱傳導(dǎo)和熱輻射對(duì)人體的傷害。一方面，隔熱材料需要隔離空氣的熱傳導(dǎo)，防止對(duì)消防員造成灼燙傷害；另一方面，其需要及時(shí)散發(fā)汗液，防止熱蓄積對(duì)人體造成傷害。隔熱層一般采用針刺非織造布或三維網(wǎng)眼針織物，通過(guò)增加導(dǎo)熱系數(shù)小的空氣層來(lái)減少熱量滲入，常用材料為間位芳綸、對(duì)位芳綸、阻燃棉等。

（4）舒適層

消防滅火防護(hù)服內(nèi)層的襯里稱為舒適層，其直接與人體皮膚接觸，故要求具備阻燃性的同時(shí)還需具備優(yōu)異的舒適性。這要求其具有良好的吸濕透濕性能，以減少悶熱感，防止人體脫水，給予消防員良好的穿著感，保障作業(yè)效率。其通常與隔熱層縫制在一起，多使用芳綸/阻燃粘膠混紡機(jī)織物。

消防滅火防護(hù)服的性能要求

（1）安全性

阻燃性和熱防護(hù)性是評(píng)價(jià)消防滅火防護(hù)服安全性能的兩大指標(biāo)，安全性能約占防護(hù)性能的55%，其主要與消防滅火防護(hù)服阻燃外層有關(guān)。雖然阻燃性和熱防護(hù)性能都是評(píng)價(jià)防護(hù)服安全性能的指標(biāo)，但這兩大性能之間并沒(méi)有明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

阻燃性指織物置于火源中難燃或者不燃，離開(kāi)火源后很快自熄停止燃燒的性能。作為功能性防護(hù)服裝，消防滅火防護(hù)服首先要保證阻燃性能。阻燃性能的獲取主要依賴于外層面料，外層面料阻燃性能可以通過(guò)使用阻燃整理劑處理織物和采用新型阻燃纖維織制獲得。前者價(jià)格低廉，但洗滌會(huì)使阻燃劑脫落，阻燃效果并不持久，因此，目前國(guó)內(nèi)外普遍使用具有永久性阻燃的高性能阻燃纖維。

熱防護(hù)性指消防服在高溫高熱的環(huán)境中保護(hù)人體免受熱危害的能力。引入一些新型功能材料是改善消防服熱防護(hù)性能的重要途徑，也是消防服發(fā)展的趨勢(shì)之一。這類材料包括相變材料（PCM）、形狀記憶材料（SMM）、氣凝膠等。

（2）舒適性

服裝舒適性的重要作用體現(xiàn)在熱濕舒適性、運(yùn)動(dòng)舒適性、觸覺(jué)舒適性 3 個(gè)方面。消防救援需帶滅火頭盔、阻燃頭套、滅火戰(zhàn)斗服、呼救器、防爆照明頭燈、消防手套、安全繩包、空氣呼吸器、腰斧、安全腰帶、滅火戰(zhàn)斗靴及兩盤水帶，這些裝備重達(dá)41 kg。消防員需要在負(fù)重且高速運(yùn)動(dòng)的工作狀態(tài)下完成搶險(xiǎn)救援，因此消防滅火防護(hù)服應(yīng)當(dāng)充分考慮熱濕舒適性和運(yùn)動(dòng)舒適性。

熱濕舒適性包括織物的熱舒適性和濕舒適性，是指織物能良好地進(jìn)行熱濕傳遞，穿著此服裝能感到舒適。目前，通用的消防服多為 4 層結(jié)構(gòu)，服裝厚重，防護(hù)性能優(yōu)異但透濕、透氣性能較差，人體代謝熱量與防護(hù)服散熱能力之間的平衡難以達(dá)成，易引起熱應(yīng)激，產(chǎn)生“過(guò)度熱防護(hù)”問(wèn)題，嚴(yán)重影響到消防員的安全與健康。一般可用著裝人體試驗(yàn)和暖體假人試驗(yàn)測(cè)試消防服熱濕舒適性。為提高消防防護(hù)服的熱濕舒適性，目前多利用模擬皮膚－空氣層－織物－環(huán)境熱量和水分傳遞的數(shù)學(xué)模型作為傳熱導(dǎo)濕分析的載體，還有利用織物的結(jié)構(gòu)變化與多層織物復(fù)合，可以在兼顧消防服功能性的基礎(chǔ)上提高舒適性。

服裝人體工效學(xué)以人為中心、以服裝為媒介來(lái)實(shí)現(xiàn)人 — 服裝 — 環(huán)境之間的佳匹配。服裝的運(yùn)動(dòng)舒適性從側(cè)面反應(yīng)了服裝的人體工效學(xué)性能，是指人體穿著合適尺寸的服裝能夠自由活動(dòng)。消防滅火防護(hù)服的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)充分考慮人體工效學(xué)原理，注重領(lǐng)、肩、肘、手臂、袖口、腋下等部位的設(shè)計(jì)，提高服裝的穿脫便捷性，實(shí)現(xiàn)輕質(zhì)化和靈活性，從而降低消防員生理負(fù)荷，提高救援效率，保障生命安全。