多功能防護服設計研發過程及性能評價

　　隨著經濟和社會的發展，火災也出現了量與質的變化。一把火毀掉幾十條、上百條生命，幾十萬、上百萬乃至上千萬元財產損失的火災已屢見不鮮。特別是特殊工種惡性火災事故仍較嚴重，一次死亡10人以上或死亡、重傷20人以上的火災，全國每年發生10多起。因此加強對特殊工種工人的勞動保護，要從防護服的設計研發及性能評價做起。

　　日前，由東華大學、深圳優普泰服裝科技有限公司合作完成的“防護服多功能設計研發及性能評價”項目獲得了2013年度“紡織之光”科學技術二等獎，該項目進行了防護服的多功能設計研發及性能評價，研制的防護服具有防火隔熱、防水透氣、防毒抗菌等多種功能，適合于災變突發事件現場等應急救援的個體防護需求。

　　多種危害一體防護

　　據了解，一般的防護服是使用本質阻燃纖維加工的阻燃防護服。以間位芳綸為代表的本質阻燃纖維因自身特殊的化學結構而具備天然的阻燃性，在空氣中難以燃燒，火源移開后馬上自行熄滅，而且燃燒部分迅速炭化形成絕熱保護層，而不產生熔融、滴落或穿洞，可以有效減少或避免燒傷燙傷，這種防護服防護功能單一，舒適性和功能性較差。

　　據項目帶頭人東華大學服裝設計與工程系主任李俊介紹，“防護服多功能設計研發及性能評價”項目首先提出了防護服裝功能設計的理論模型，建立了“分層隔熱、多重防護、功能集結”等防護模式，實現了多種危害因素一體防護的目標。采用熱防護性能TPP結合總散熱量THL進行織物系統性能綜合設計。同時發展兩步法優選技術，構建由外層防水透氣層、隔熱層、舒適層組成的復合織物系統;采用芳砜綸纖維研發防火阻燃外層和隔熱層;開發“三合一”技術，研制具有“三明治”結構的防水透氣、防毒抗菌選擇性滲透織物;提出四維動體結構設計方法，進行具有作業活動適應性的防護服造型創新設計。

　　“火人”助力完善體系

　　據李俊介紹，在織物及服裝整體防護性能測評層面，該項目發展了綜合評價防護織物系統多種理化性能和舒適工效性能的表征技術，探索建立了系統科學的防護服裝從面料性能到服裝整體性能評價的體系和方法。項目通過研制模擬衣下微空間織物拉伸形變的熱防護性能測試裝置、揭示了多層織物系統綜合性能的演變規律;研發織物高溫液體燙傷防護性能測評裝置，取得了織物及其服裝整體在高溫液體滲透防護方面的理論研究成果。同時利用技術水平先進的火場燃燒假人服裝熱防護性能測評系統——“東華火人”，作為生物人體的替身，在模擬火場實現人體皮膚燒傷部位及程度定量預測，對防護服、火災防護服、熱防護工作服等服裝整體熱防護性能進行客觀評測。

　　據了解，“東華火人”是中國第一個燃燒假人。在火場的高危環境中，優良的防護裝備能有效降低對消防員、逃生者的傷害。以往測試一般使用面料燃燒實驗，但該實驗無法反映其對人體作用的實際效果，容易在使用中造成防護不足。用燃燒假人模擬火場環境進行實驗，可更好地了解防護服的使用效果。“東華火人”實驗室是國際上首個火場人體全身防護裝備燃燒實驗室。同時，該假人完全模擬中國人體型構造、可在不同活動姿勢下精準感知高溫熱流、精確報告身體皮膚燒傷程度。此外，它的關節均可調節，可模擬消防員的人體活動。這有助于研究者根據中國人的身體特征，對救援活動中易拉扯的服裝部位、易導致面料空隙的部位作進一步改善，實驗室的研究團隊隨后將對假人經燃燒后的數據進行分析。

　　研制防護服面料的東華大學化學纖維研究所所長胡祖明說，面料研發和燃燒試驗，正如“以彼之矛，攻彼之盾”。通過要求逐步升級的燃燒測試，研究者將更科學合理設計熱防護裝備，有效遏制火災、戰場和熱輻射等危險環境對人體造成的熱傷害。

　　產學研用最快途徑

　　“我們項目團隊采用課題負責人制，通過設立子課題，確定合作各方的責任，做到權責分明，任務明確。”李俊談道。針對“防護服多功能設計研發及性能評價”項目，在由東華大學與深圳優普泰服裝公司組成的產學研用攻關團隊中，東華大學依托“東華火人”實驗室的理論優勢主要負責火場燃燒假人服裝熱防護性能測評系統的建立和完善。優普泰公司將多年專業研發、生產特種防護服裝的生產經驗反饋給東華大學，將最新的研究成果最快送達生產一線。

　　據介紹，產品開發方面雙方充分利用項目單位現有的產學研用一體化條件，東華大學化學纖維研究所與優普泰公司全程參與，將所開發的技術快速應用到規模生產中，縮短了技術和產品開發完成的過程和時間，產品生產方面主要利用項目單位現有的生產條件。通過定期總結課題經驗，召集產學研用各方專家學者和工程技術人員會議，商討課題進展中的難點、重點，研究成果通過產學研用平臺及時進行轉化，為技術成果的轉化提供良好的氛圍和必要的配套措施。