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2021年全國消防救援隊伍接處警與火災(zāi)情況統(tǒng)計表明，2021年，全國共接報火災(zāi)74.8萬起，死亡1 987人，受傷2 225人，直接財產(chǎn)損失67.5億元。目前，我國火災(zāi)形勢依然嚴(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，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)場通常使用大量水充當(dāng)滅火劑，現(xiàn)場環(huán)境高溫高濕，人體在該種環(huán)境下進(jìn)行高強(qiáng)度活動易分泌大量的汗液，消防滅火防護(hù)服會吸收大量的水，這不僅會使服裝變重，還會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)，防止對消防員造成灼燙傷害；另一方面，其需要及時散發(fā)汗液，防止熱蓄積對人體造成傷害。隔熱層一般采用針刺非織造布或三維網(wǎng)眼針織物，通過增加導(dǎo)熱系數(shù)小的空氣層來減少熱量滲入，常用材料為間位芳綸、對位芳綸、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)性是評價消防滅火防護(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)性能都是評價防護(hù)服安全性能的指標(biāo)，但這兩大性能之間并沒有明顯的對應(yīng)關(guān)系。

阻燃性指織物置于火源中難燃或者不燃，離開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。前者價格低廉，但洗滌會使阻燃劑脫落，阻燃效果并不持久，因此，目前國內(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)動舒適性、觸覺舒適性 3 個方面。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)動的工作狀態(tài)下完成搶險救援，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“過度熱防護(hù)”問題，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、以服裝為媒介來實(shí)現(xiàn)人 — 服裝 — 環(huán)境之間的佳匹配。服裝的運(yùn)動舒適性從側(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。消防滅火防護(hù)服的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(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，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。