1、第二十一章,織物的防護(hù)功能及安全性,織物的美觀裝扮及御寒保暖作用，已為人們熟知。但人們似乎不滿足于此，希望織物能提供更多的功能和更可靠的性質(zhì)。由此，產(chǎn)生了在苛刻環(huán)境，如高溫火焰、低溫冷凍、化學(xué)腐蝕物、生物侵襲、電磁輻射、高能射線和紫外線等條件下，能對(duì)人體防護(hù)的織物。同時(shí)人們也希望使用的紡織品安全可靠，這不僅體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)用材的耐久與穩(wěn)定、防護(hù)用材的可靠及有效，而且體現(xiàn)在紡織品在使用中對(duì)人類、對(duì)環(huán)境的安全，由此引出紡織品的生態(tài)性、對(duì)人體無(wú)危害性、功能有效與持久性的要求。 本章正是基于此兩類問題及其相互關(guān)系，對(duì)已有的內(nèi)容和結(jié)果給予簡(jiǎn)要的介紹。此兩方面的要求有時(shí)能很好地協(xié)調(diào)，如帶有金屬鍍層纖維的電磁屏蔽

2、織物，既能防護(hù)又對(duì)人體無(wú)副作用。但大多情況下兩者會(huì)產(chǎn)生矛盾，一些性能很好的阻燃織物會(huì)導(dǎo)致人體病變或致癌；納米顆粒雖能改善織物的眾多性能，卻會(huì)游離進(jìn)入人體，產(chǎn)生我們目前還無(wú)法預(yù)料的結(jié)果。2004年7月29日美國(guó)的科學(xué)此刻及2004年8月4日自然雜志分別對(duì)納米的安全性發(fā)出預(yù)警，指出：“游離的納米顆粒和納米管可能會(huì)穿透細(xì)胞，產(chǎn)生毒性”；對(duì)于環(huán)境來(lái)說，“納米科技可能是把雙刃劍”。,第一節(jié) 織物的防火與阻燃,織物的防火與阻燃是人類穿著和使用中最早提出的保護(hù)要求，如防火石棉織物和阻燃棉織物的應(yīng)用，也是織物各種防護(hù)性能要求中最基本也是最重要的需求之一。前者是直接面對(duì)可能的燃燒，實(shí)現(xiàn)防火與滅火，稱為防火織物，

3、是專用型的；后者是可能發(fā)生火災(zāi)時(shí)的阻燃或不燃，以此保障人身安全和工作環(huán)境的安全，稱阻燃織物，是普通型防護(hù)紡織品。,一、織物防火和阻燃的必要性 1. 紡織品的易燃與火災(zāi)起因 人們傳統(tǒng)使用的紡織品絕大多數(shù)都是易燃或者可燃的，因?yàn)樗鼈兊臉O限氧指數(shù)大都小于28%，而且纖維多處于干燥狀態(tài)，填充密度低，甚至本身帶有中腔，比表面積很大，可有效地接觸大氣中的氧，如遇可燃條件，極易著火。 對(duì)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外重大建筑物火災(zāi)案例的調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)造成重大火災(zāi)的起因及火勢(shì)迅速擴(kuò)大均與建筑物內(nèi)大量使用易燃性裝飾材料關(guān)系密切。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于紡織品不阻燃而引起的火災(zāi)約占火災(zāi)發(fā)生總數(shù)的一半以上。特別對(duì)于窗簾、帷幕、墻布、帳篷等垂直放

4、置的紡織品，一旦起火，極易成為火勢(shì)上下蔓延的通道。因此，紡織品的防火與阻燃已引起人們普遍的關(guān)注，各國(guó)制定了相應(yīng)的使用標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)(如歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN469和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)NFPA)，并立法規(guī)定。 2. 需要防火的場(chǎng)合,目前，我國(guó)公安、環(huán)保建設(shè)部門，對(duì)高層建筑、大跨度構(gòu)件和重點(diǎn)工程及公共建筑場(chǎng)所、電線電纜、鐵路、公路隧道和地鐵等制定了防火規(guī)范，即這些重要部位的防火措施及要求。另外，如軍事、消防、工業(yè)加工中，從事有明火或散發(fā)火花、熔融金屬場(chǎng)合、易爆、易燃物質(zhì)堆放及有著火危險(xiǎn)的作業(yè)場(chǎng)所，以及探井、采礦作業(yè)時(shí)，都必須配備或穿著防火織物。 3. 阻燃紡織品的應(yīng)用 阻燃紡織品嚴(yán)格意義上是在經(jīng)常使用的紡織材料中引入

5、阻燃機(jī)制，以減小其可燃性，由此延緩和避免火情可能導(dǎo)致的危險(xiǎn)。而其本身的主要目的是日常使用，主功能是滿足使用者的舒適與美觀。人們經(jīng)常、本能的需求與潛在、偶發(fā)的危險(xiǎn)往往很難平衡，因?yàn)樽枞紩?huì)影響織物的外觀及舒適性，成本較高，而且存在此功能永遠(yuǎn)不用的可能。因此，有的國(guó)家制定了法律或條例規(guī)定用于學(xué)校、醫(yī)院、養(yǎng)老院、影院等公共建筑內(nèi)的家用紡織品必須進(jìn)行阻燃處理，包括嬰幼兒、老人、病人、殘疾人的紡織用品。 當(dāng)然，從安全的角度上說，一般民用、工業(yè)場(chǎng)合和建筑設(shè)施、交通工具中的紡織品也應(yīng)該進(jìn)行阻燃處理，以降低火災(zāi)發(fā)生和擴(kuò)展的可能性。,二、防火織物 1. 防火織物的基本要求 防火織物需直接、或較多可能地面對(duì)耐高溫與

6、火情，或防火意義重大的場(chǎng)合。因此，除了其本身的使用功能外，必須經(jīng)受住明火、高溫的作用；具有高防火、隔熱的特殊功效；能承擔(dān)對(duì)人體或物體的安全、可靠防護(hù)。 2. 織物防火的實(shí)現(xiàn) 要達(dá)到有效防火，織物應(yīng)該能對(duì)熱、光高反射，溫度高隔絕和熱的強(qiáng)衰減，一般為用即棄產(chǎn)品，但也有要求反復(fù)長(zhǎng)時(shí)間使用。故應(yīng)首先考慮選材，并采用合理的結(jié)構(gòu)，如復(fù)合、多層的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 可以選擇極限氧指數(shù)(LOI)高的，如高性能纖維材料，見前第一章和第七章，耐熱性和熱穩(wěn)定性強(qiáng)的纖維材料，如芳綸類纖維、預(yù)氧絲和碳纖維，以及陶瓷和石棉類纖維。 作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與功能分擔(dān)，應(yīng)該對(duì)織物進(jìn)行防火涂層整理，以增加對(duì)光、熱的反射，降低導(dǎo)熱系數(shù)，增大比

7、熱；提高織物表面的耐熱、阻燃性和熱穩(wěn)定性。,設(shè)置中間隔熱、阻燃層，以保證熱量的阻隔、溫度的降低和阻燃。由此達(dá)到安全防護(hù)和提供充分時(shí)間實(shí)施滅火救災(zāi)。常用的防火服見圖21-1所示。,圖21-1 防火服,三、阻燃織物 1. 阻燃織物的基本要求 在保證常態(tài)使用時(shí)對(duì)人體無(wú)害、保持原有織物風(fēng)格及外觀特征的前提下，提供或具有阻燃功能。阻燃織物主要面對(duì)常態(tài)下的長(zhǎng)久舒適或美觀使用，故保證正常使用是最主要的。阻燃防護(hù)必須對(duì)人體無(wú)害、安全，并在使用期內(nèi)阻燃功能有效。 對(duì)于阻燃織物人們較多地關(guān)注它的阻燃效果，而對(duì)于其對(duì)人體危害性的評(píng)價(jià)和阻燃功能有效性及保持性的評(píng)價(jià)較缺乏，對(duì)于用棄后的處理和給自然環(huán)境造成的影響，關(guān)注更

8、少。 2. 阻燃織物的特征及實(shí)現(xiàn) 阻燃織物的主要特征是具有較高極限氧指數(shù)的普通織物。織物的阻燃效果可以通過纖維選材、織物組織設(shè)計(jì)及織物阻燃整理來(lái)實(shí)現(xiàn)。 阻燃織物應(yīng)首選阻燃纖維達(dá)到阻燃，這樣對(duì)織物風(fēng)格的影響可以調(diào)整?？蛇x的阻燃纖維主要是本身具有阻燃功能的高性能纖維和改性阻燃纖維，通過混合、共聚、接枝、引入阻燃劑制成改性纖維。并采用純紡或混紡方式，生產(chǎn)阻燃織物。,改變織物結(jié)構(gòu)可降低可燃性和燃燒性，厚重、致密、多層、少毛羽結(jié)構(gòu)的織物不易燃燒，且極限氧指數(shù)LOI變高，因?yàn)長(zhǎng)OI與織物的透氣性相關(guān)。 織物的阻燃整理是獲得阻燃功能的最主要方法，但對(duì)織物的風(fēng)格和穿著舒適性產(chǎn)生不可調(diào)整的影響，甚至產(chǎn)生非生態(tài)和

9、不安全的因素。 阻燃整理主要是在紡織品的后整理加工過程中對(duì)織物進(jìn)行表面處理：有噴涂處理，主要用于較少或不需洗滌的裝飾織物和建筑用織物，如地毯、墻布、建筑膜等；有浸軋、浸漬處理，主要用于外衣、睡衣、床上用品和其它家具紡織品的阻燃，對(duì)耐洗要求高；涂層處理，主要加工勞動(dòng)防護(hù)服以及裝飾織物，如電焊工作服和煉鋼工作服以及裝飾用織物等，對(duì)于阻燃劑的阻燃性和耐洗性要求較高。 常用阻燃劑有：含磷化合物、含磷和氮化合物、銨鹽、金屬鹽、硼酸及其化合物、氧化鋯、銻等金屬氧化物、含鹵素的化合物(如六溴環(huán)十二烷或含氯化合物)、含硫化合物、六氟鋯酸鉀和六氟鈦酸鉀，以及易形成支架的膨脹含碳化合物等。,3. 阻燃織物性能評(píng)價(jià)

10、 測(cè)量纖維材料燃燒性的方法依據(jù)燃燒特征可以分為：著火性(閃點(diǎn)、自燃點(diǎn)和氧指數(shù)等)；燃燒速度(火焰擴(kuò)展速度、碳化長(zhǎng)度和面積、熔融熱等)；延燃性(續(xù)燃時(shí)間、殘焰和殘燼時(shí)間等)；發(fā)熱量(燃燒熱和溫度等)；發(fā)煙性(煙量和發(fā)煙速度等)；毒性(氣體成分、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)等)測(cè)量等，通常要求是：LOI27%，續(xù)燃時(shí)間2s；損毀長(zhǎng)度10cm，無(wú)或少熔滴。 阻燃織物應(yīng)進(jìn)行阻燃功能持久性或稱穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)，如經(jīng)多次洗滌、高溫作用、老化實(shí)驗(yàn)，以評(píng)價(jià)其阻燃效果的保持量。還需進(jìn)行阻燃織物或阻燃劑對(duì)人和環(huán)境生態(tài)安全性的評(píng)價(jià)，以及有毒物質(zhì)殘留量與燃燒時(shí)劇毒物的檢測(cè)。,第二節(jié) 織物的生化防護(hù)作用,生化防護(hù)主要是指對(duì)人體有害的生物體和化

11、學(xué)物質(zhì)的防護(hù)，如細(xì)菌、病毒、昆蟲、化學(xué)品以及攜帶這些生物體、化學(xué)品和化學(xué)物質(zhì)的氣體、液體和固體?？椢镌谶@里主要是作為對(duì)此類有害生物和有毒、強(qiáng)破壞作用化學(xué)物的隔絕。,一、常見生物防護(hù) 1. 抗菌及防護(hù) 抗菌織物在消除異味、防止細(xì)菌滋生和減少皮膚和呼吸道傳染病等方面起著關(guān)鍵的作用，現(xiàn)正以15%的年增長(zhǎng)率投入市場(chǎng)。所謂“抗菌”包含兩個(gè)概念：一是抑菌殺菌作用，直接“抗菌”，多用于內(nèi)衣；一是通過拒水處理、微孔膜透氣結(jié)構(gòu)來(lái)阻斷細(xì)菌透過織物實(shí)現(xiàn)“抗菌”，常用于外裝。 抗菌處理后可以殺滅金黃色葡萄球菌、指間白癬菌、大腸桿菌、尿素分解菌等細(xì)菌和真菌，預(yù)防疾病的傳播，保護(hù)使用者；減少內(nèi)衣褲和襪子產(chǎn)生惡臭；阻止襪子

12、上腳癬菌繁殖；降低嬰兒因尿布發(fā)生紅斑；減少接觸和交叉感染；或者將細(xì)菌隔離在織物外。 紡織品對(duì)細(xì)菌攻擊的防護(hù)可選擇抗菌纖維，織物抗菌整理，以及采用微尺度結(jié)構(gòu)抗菌的隔離設(shè)計(jì)來(lái)達(dá)到。主要是引入有機(jī)抗菌劑，或?qū)w維表面進(jìn)行接枝改性處理。如英國(guó)阿考迪斯(Acordis) 公司的抗菌纖維Amicor，既能消滅細(xì)菌又能抑制真菌生長(zhǎng)，且抗菌效果持久，對(duì)人體無(wú)任何毒副作用，可與其它纖維混紡制成織物。,對(duì)織物的抗菌整理可通過浸漬、涂層、覆膜的方法引入或改變織物的孔隙、抗菌劑、或隔離織物的通道，以此直接達(dá)到抑菌、殺菌和隔離病菌的作用。較常用的整理法是有機(jī)硅-季銨鹽法；較常用的覆膜是聚氨酯膜和Goretex膜(聚四氟

13、乙烯膜)。 2. 防有害蟲類 對(duì)人體有害的蟲類較多，但能與人類經(jīng)常接觸的蟲類主要有：螨、虱、蚤、蚊類。這些昆蟲不僅依賴于人體物質(zhì)生存，給人類帶來(lái)眾多不適；而且攜帶多種有害微生物，給人類健康造成損害。由于這些生物體尺寸較大，故一般采用隔絕的方法是最生態(tài)合理的被動(dòng)防護(hù)方法。當(dāng)然尋求“殺滅”的積極防護(hù)方法是人們一直采用的方法，但應(yīng)該是生態(tài)的。這里僅以螨和蚊蟲的防護(hù)為例。 (1) 防螨 螨蟲是一種長(zhǎng)約0.1-0.2毫米，專靠刺吸人的皮膚組織細(xì)胞、皮脂腺分泌的油脂等為生的寄生蟲，其種類繁多且繁殖量大，繁殖速度快，并且給人類傳播多種疾病(圖21-2)。螨蟲性喜濕熱，安靜、怕光，2025oC、相對(duì)濕度65%

14、80%，極適宜塵螨的發(fā)育及繁殖。,所以，干燥、通風(fēng)、晾曬就是消滅它們最佳方法。螨蟲是繼跳蚤、蒼蠅之后，最猖獗的人類居室害蟲，主要生存在居室的陰暗角落、地毯、床墊、枕頭、沙發(fā)、空調(diào)、衣物，甚至皮膚毛囊中。,圖21-2 螨蟲形態(tài)圖,由于其運(yùn)動(dòng)速度慢、活動(dòng)范圍小，故以殺滅或防止寄生為主。常用的方法是對(duì)面料進(jìn)行涂層、浸漬、滲入整理，將殺螨劑或納米粉體混合劑涂覆或滲入于紡織品。 此外，還可以通過加工高密度織物達(dá)到防螨效果。根據(jù)美國(guó)Virginia大學(xué)試驗(yàn)，若使用高密度織物防止塵螨及其排泄物通過，布縫的孔徑在53微米就可防止塵螨通過，而布縫的孔徑在10微米以下才可防止塵螨排泄物及其它過敏源通過。杜邦公司推

15、出的Tyvek ADM織物，具有永久性防螨效果，因?yàn)槠鋯谓z細(xì)度最細(xì)可達(dá)0.5微米，可使塵埃、液態(tài)水、油污、皮屑等均不能透過。 (2) 防蚊 蚊蟲的叮咬給人類帶來(lái)的煩惱由來(lái)已久，不僅令人痛癢難忍，而且傳播腦炎、瘧疾和其它傳染病。紡織品的防蚊處理是驅(qū)趕，方法是在原有的家用防蚊液和蚊帳的基礎(chǔ)上，組合形成防蚊衣物，如絲襪、夏季襯衫、野外活動(dòng)服裝等。已有無(wú)毒驅(qū)蚊劑避蚊胺(DEET)、除蟲菊等可直接涂覆或浸泡織物，可通過分子擴(kuò)散的氣味作用驅(qū)趕蚊蟲。若再配以隔絕網(wǎng)或織物，效果更佳。圖21-3的特殊工作服也是此類防護(hù)的典型例子。,圖21-3 特殊類工作服,3. 對(duì)病毒的隔離防護(hù) 由于對(duì)非典(SARS)、禽流感

16、、肝炎及其它一些威脅生命的傳染病的關(guān)心，采用隔絕和部分殺滅的原理，對(duì)病毒的防護(hù)及其纖維制品受到人們的關(guān)注。帶有防病毒功能的阻隔織物、層壓或涂層織物及涂有復(fù)雜共聚物的非織造布正逐漸出現(xiàn)。 病毒防護(hù)除選用涂層織物和超細(xì)纖維高致密化的非織造布外，最為重要的是采用聚四氟乙烯膜材料。聚四氟乙烯(PTFE)是一種高性能的聚合物，它的復(fù)合織物為美國(guó)Goretex紡織材料在醫(yī)療和健康防護(hù)領(lǐng)域中的成功例子，其強(qiáng)度尚可、性質(zhì)穩(wěn)定、生物兼容性好、熱穩(wěn)定性好、容易成型。在修復(fù)患病的動(dòng)脈和組織，開發(fā)處理傷口材料，保護(hù)患者和醫(yī)護(hù)人員免受疾病傳染方面有不可替代的應(yīng)用。該膜材料防病毒的主要概念是阻隔，即采用小于病毒尺寸的孔隙

17、(如SARS病毒為80nm120nm)和較長(zhǎng)的可吸附通道，來(lái)阻斷病毒的進(jìn)入，或?qū)嵤┪焦潭ê蜌纭TFE膜孔徑0.10.5m，PU膜的孔隙極小，但透氣，故采用PTFE/PU復(fù)合膜可有效防護(hù)病毒。加上大多病毒賴以生存的最小氣溶膠尺寸為0.55微米，因此，將帶有病毒的氣溶膠阻隔在織物外層，形成干燥或非病毒生存環(huán)境，則可以將病毒殺滅。,如零下80oC時(shí)SARS病毒的存活時(shí)間可達(dá)21天以上；30-37oCSARS病毒存活時(shí)間縮小到12小時(shí)；在加熱至56oC時(shí)病毒密度在十幾分鐘內(nèi)出現(xiàn)迅速衰減。 4. 對(duì)血液與體液的隔離 醫(yī)用屏蔽織物是一種用于醫(yī)院和其它醫(yī)療救護(hù)機(jī)構(gòu)的防護(hù)織物，它能夠防止血液和體液的濺射

18、與滲透，使病人的血液及體液與醫(yī)護(hù)人員隔離。目前醫(yī)用屏蔽織物可分為用可棄型和重復(fù)使用型，前者多以非織造布為原料，后者多以機(jī)織物、針織物及多種織物的復(fù)合織物為成型。 美國(guó)Gore公司外科手術(shù)用CROSSTECH EMS織物(隔離復(fù)合膜結(jié)構(gòu))是第一種也是符合嚴(yán)格的ASTM 1671標(biāo)準(zhǔn)的可重復(fù)使用的隔離織物，其設(shè)計(jì)性能超過NFPA 1999最低要求的耐久性要求。另一個(gè)成功例子就是杜邦公司的Biowear材料，用來(lái)防護(hù)血液中攜帶的病原體。,5. 生物防護(hù)織物特征及其安全性 對(duì)有害生物體應(yīng)用織物進(jìn)行防護(hù)，所涉及的基本原理應(yīng)該是以微孔隔絕分離為主，不適于生物體生長(zhǎng)為輔，兼帶殺滅功能則更佳。這種以形態(tài)尺寸為

19、原則的防護(hù)是物理的、生態(tài)的，故是安全的。采用殺滅為主的方式，雖然是積極的，但往往病毒、病菌的殺滅機(jī)理不清，對(duì)應(yīng)的藥物不明，采取廣譜往往會(huì)引起其它副作用或仍舊無(wú)效。因此，生物防護(hù)織物應(yīng)該是高密度、微尺寸孔隙，具有干燥特征的織物或膜或?qū)雍峡椢铩?生物防護(hù)服功能實(shí)現(xiàn)的原則應(yīng)該首先保證對(duì)人體無(wú)害，其次是功能的有效與性能的穩(wěn)定，而且應(yīng)該具備良好的用棄處理的安全性。,二、化學(xué)品防護(hù) 1. 一般化學(xué)品防護(hù)場(chǎng)合 防化學(xué)品主要體現(xiàn)在抗化學(xué)品腐蝕與濺射損害，如化工化學(xué)品生產(chǎn)中的工作服、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中用的實(shí)驗(yàn)防護(hù)服等；抗化學(xué)氣體吸入與接觸，如噴灑農(nóng)藥、消毒、化學(xué)品加工環(huán)境和貯放環(huán)境操作等；燃燒煙氣以及考古、探險(xiǎn)不明環(huán)

20、境的防護(hù)，如防火面罩、連體消防服和密封罩套等。 2. 織物化學(xué)品防護(hù)的指標(biāo)及方法 化學(xué)品有液態(tài)、氣態(tài)和固態(tài)?；瘜W(xué)品透過衣物的方式包括液相、氣(汽)相的“穿透”與“滲透”和對(duì)織物的直接“溶解破壞”。所謂穿透是指化學(xué)品透過衣物的縫隙從外側(cè)到達(dá)內(nèi)表面的過程，是一種物理過程；所謂滲透是一種物理或化學(xué)過程，化學(xué)品首先從織物的外表面被纖維吸附、浸潤(rùn)，然后通過分子運(yùn)動(dòng)到達(dá)織物內(nèi)表面，最后再?gòu)目椢飪?nèi)表面析出。所謂溶解破壞是化學(xué)作用，指織物材料直接被化學(xué)品溶蝕而失去阻擋保護(hù)功能，這是最危險(xiǎn)的。,考核前兩類防護(hù)效果一般用滲透時(shí)間、滲透速率和滲透量來(lái)表達(dá)；考核溶解破壞時(shí)，一般以是否溶解、或規(guī)定時(shí)間內(nèi)的溶解失重率Ws

21、來(lái)表示。當(dāng)然，化學(xué)液體的防護(hù)是以不溶或微溶為限定值，而且應(yīng)是化學(xué)穩(wěn)定的材料。三者均包含著穿透與滲透兩部分。滲透時(shí)間tp指化學(xué)物質(zhì)最初接觸織物外表面到分析裝置能夠在織物內(nèi)表面處測(cè)得有該化學(xué)物質(zhì)時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間；滲透速率vp是表示單位時(shí)間內(nèi)單位面積的織物所滲透的化學(xué)物質(zhì)的質(zhì)量；滲透量Qp是定壓差時(shí)，單位面積內(nèi)氣、液的通過量，即流量。tp越長(zhǎng)越安全，一般最低要求為30min；對(duì)于vp越小越安全，一般最低要求值0.1g/cm2min(歐洲標(biāo)準(zhǔn)F739)。對(duì)于Qp，在規(guī)定的臨界要求時(shí)間內(nèi)應(yīng)該近似為零。 化學(xué)氣體的防護(hù)與液體防護(hù)存在很大的不同，氣態(tài)物質(zhì)主要通過人的呼吸道侵入，而呼吸部分是不能采用液體防護(hù)的高

22、致密性材料防護(hù)，有條件的應(yīng)該采用自帶供氧系統(tǒng)的密閉式防護(hù)服。無(wú)條件或應(yīng)急時(shí)，則要采用氣體吸附方式和吸收性極好的材料，實(shí)施吸附過濾后的應(yīng)急性防護(hù)。噴灑農(nóng)藥、毒氣襲擊、有害煙塵、有毒化學(xué)氣體，都會(huì)成為應(yīng)急式或臨時(shí)性防護(hù)的對(duì)象?，F(xiàn)場(chǎng)者應(yīng)該一方面盡量避免呼吸，快速逃離；另一方面迅速采用吸附性好的、含水高的纖維材料進(jìn)行應(yīng)急性的防護(hù)。,對(duì)生活環(huán)境中的難聞氣體，一般采用除臭材料消除或減緩。對(duì)織物的除臭整理大致針對(duì)三類氣味：第一類是除去日常生活中產(chǎn)生的惡臭，即常說的氨、硫化氫、三甲胺和甲基硫醇四大惡臭；第二類是除去香煙煙霧產(chǎn)生的臭味，主要是尼古丁及乙醛；第三類是除去各種人工制品(如家具、裝飾材料)帶來(lái)的甲醛和

23、其它化學(xué)品氣味。防止生活環(huán)境中產(chǎn)生的難聞或有害氣體的方法，一般是通風(fēng)清除，即由自然界完成稀釋與消除，或采用人為的化學(xué)反應(yīng)來(lái)消除，或在源頭上進(jìn)行控制。 人為除臭方法有化學(xué)法、光催化法和香味遮蓋法?；瘜W(xué)除臭法是將產(chǎn)生惡臭的物質(zhì)經(jīng)氧化、還原、分解、中和、加成、縮合以及離子交換等化學(xué)反應(yīng)使之變成無(wú)臭味的物質(zhì)，是積極有效的方法。但除臭劑本身可能有毒，且用量和范圍控制十分重要。光催化除臭，是利用某些物質(zhì)(如正方晶系低溫銳鈦型二氧化鈦)的光催化活性，以紫外光照射，光催化產(chǎn)生強(qiáng)氧化反應(yīng)而除臭。這種方法雖屬積極的，但光催化物質(zhì)對(duì)織物的處理有限。香味遮蓋法是選擇人們喜歡或適宜的氣味進(jìn)行噴灑、釋放、織物處理等，使臭

24、味被遮蓋，是消極的方法。這種方法可能有化學(xué)中和反應(yīng)，但基本上無(wú)副作用。,3. 化學(xué)品防護(hù)織物的特征及安全性 現(xiàn)在市場(chǎng)上的防護(hù)服主要有兩類：有限次使用的防護(hù)服及可重復(fù)使用的防護(hù)服，見圖21-4。前者在使用后無(wú)須清洗，為用可棄物；后者則可反復(fù)使用，因此在被污染之后必須進(jìn)行清洗，以便再次使用。毫無(wú)疑問，較之可重復(fù)使用的工作服而言，一次性工作服具有無(wú)需除污、輕便、成本低、衛(wèi)生等優(yōu)勢(shì)。而重復(fù)使用工作服，雖產(chǎn)品成本高，多次使用性能會(huì)衰退，但安全性高，穩(wěn)定性好，使用成本低，耗費(fèi)少。因此，在經(jīng)常性和日常作業(yè)中，大量使用。 應(yīng)該說應(yīng)急性的用可棄化學(xué)防護(hù)服以防護(hù)為主要目的，不太考慮穿著舒適與美觀，而重復(fù)使用防護(hù)服

25、則要穿著舒適，防護(hù)和耐久性并重。,圖21-4 常用化學(xué)防護(hù)服示意圖,三、生化防護(hù)技術(shù)紡織品 1. 生化防護(hù)概念及重要性 戰(zhàn)爭(zhēng)與恐怖活動(dòng)的威脅依舊存在，核襲擊、生化襲擊有可能發(fā)生。而且自然界也會(huì)在人們不經(jīng)意中產(chǎn)生各種生化危害，并快速傳播。這些往往是生物、化學(xué)危害作用的復(fù)合，并且往往是無(wú)準(zhǔn)備的、不可抗力的發(fā)生。常見的生化襲擊為有害微生物、氣溶膠、煙氣、液體、帶癥生物(包括人、動(dòng)物，甚至植物)，以及帶毒物質(zhì)等。當(dāng)人們接觸、吸入時(shí)，產(chǎn)生麻木、暈眩、幻覺、昏迷、感染得病，乃至危及生命。目前這種防護(hù)較多地應(yīng)用于國(guó)防與軍事，在民用與公共事業(yè)的應(yīng)急事件，如高傳染性疾病、不明微生物傳播、地震、海嘯等自然災(zāi)害后的

26、救生與清理中也有應(yīng)用。 2. 織物生化防護(hù)功能的實(shí)現(xiàn) 生物與化學(xué)作用的多樣性和復(fù)合性，使高效的生化防護(hù)極為困難，而作用媒介或載體的不同，作用機(jī)制不同，導(dǎo)致各自防護(hù)機(jī)理的不同。因此，單一結(jié)構(gòu)與方法是不可能完成有效防護(hù)的。對(duì)生化防護(hù)服的基本措施是復(fù)合和多層結(jié)構(gòu)、功能分擔(dān)實(shí)現(xiàn)。,國(guó)外有較多研究，如美軍正在試穿的PTFE選擇滲透膜生化防護(hù)服對(duì)于各種病毒和液體滲透有防護(hù)效果。美軍納蒂克研究開發(fā)與工程中心(Natick RDLE Center)與工業(yè)界密切合作開發(fā)的非對(duì)稱復(fù)合膜和均質(zhì)或異質(zhì)膜，在防止有機(jī)氣體分子透過有較好的效果。 作為防護(hù)有毒化學(xué)物質(zhì)的防護(hù)服，最一般的是由耐磨、致密、透氣涂層織物構(gòu)成，較復(fù)

27、雜的可由外層織物、防水透濕PTFE膜、透濕性粘合劑，以及混入粘合劑中的吸附毒氣物質(zhì)的材料層合而成。作為內(nèi)衣式的生化防護(hù)服，以柔軟、舒適透氣為主，其結(jié)構(gòu)有用PTFE或PU織物粘合或?qū)雍衔铮挥杏肞TFE或PU層合而成，浸漬、涂層織物；還有復(fù)合膜與織物粘合而成的。 作為外套式的生化防護(hù)服，帶有寬大視窗的面罩，多為全身連體式，外有耐磨、耐刺破、光滑的涂層織物，內(nèi)有高致密的隔離膜，最內(nèi)還有防護(hù)隔絕功能的柔軟舒適織物組成，并帶有正壓式呼吸器，如圖21-5所示。甚至配備無(wú)線對(duì)講機(jī)、警報(bào)器等，可與外界完全隔離。防護(hù)服的脫卸由密封式拉鏈完成，外層很多采用高強(qiáng)錦絲綢布為基布，雙面涂覆阻燃、耐化學(xué)介質(zhì)的織物。,圖2

28、1-5 已用生化防護(hù)服示意圖,第三節(jié) 紡織品的物理作用防護(hù),紡織品對(duì)物理作用的防護(hù)是其最原本的功能與目的，而人為制造或因?yàn)榄h(huán)境破壞導(dǎo)致的各種熱、光、電、聲、輻射和污染，加強(qiáng)了這種防護(hù)的需求。這種作用可以單獨(dú)進(jìn)行，但往往復(fù)合存在，并作用于人類。其專門化的防護(hù)顯得日益重要。,一、熱防護(hù) 熱防護(hù)的本質(zhì)是紡織品在高溫或低溫環(huán)境下，隔熱功能的高效和力學(xué)性能的保持與穩(wěn)定。這兩者都屬材料的本質(zhì)特性，前者是熱防護(hù)的要求，后者是保證該要求實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，是防護(hù)的必要條件。因?yàn)橹挥胁牧闲誀畹拇嬖谂c保持，才能達(dá)到對(duì)人體和被保護(hù)對(duì)象的防護(hù)。熱防護(hù)不僅僅是對(duì)外界高溫作用的熱防護(hù)，還包括低溫環(huán)境下人體熱量的保留，兩者的共同點(diǎn)

29、是熱隔絕。 1. 應(yīng)用場(chǎng)合及要求 熱防護(hù)的主要應(yīng)用場(chǎng)合是很明確的，即非常態(tài)的高溫環(huán)境與低溫環(huán)境，如太空、極地、火山、探險(xiǎn)，冶金、鑄造、鍋爐、焚化等高溫作業(yè)，以及在寒帶、冬季、冷藏、冷凍等作業(yè)。表面上看，與前面防火阻燃類似，但防火阻燃是應(yīng)急型的，考慮高溫、明火的防護(hù)為主；熱防護(hù)是經(jīng)常性的，考慮熱隔絕中的正常使用為主。當(dāng)然，高溫的熱防護(hù)與防火有部分的相似點(diǎn)。 2. 基本特征與評(píng)價(jià) 熱防護(hù)最重要的特征之一是隔熱性，隔熱性是指材料減緩和阻止熱量傳遞的性能，即對(duì)熱對(duì)流、熱輻射、熱傳導(dǎo)有很好的隔絕與反射性能。,由此避免熱對(duì)人體影響與傷害；或減少人體因冷環(huán)境對(duì)熱量的快速耗散而引起的不適與凍傷。 紡織品隔熱性

30、的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)有導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、熱阻和保暖(熱隔絕)率(已在前面第七章和第十九章作了介紹)，以及織物及其復(fù)合體的熱反射性能、織物厚度和重量指標(biāo)。這些多為限制性要求的指標(biāo)。作為熱防護(hù)或稱熱隔絕材料，其導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)該盡可能地?。槐葻釕?yīng)盡可能地大，但比熱大會(huì)影響材料的熱穩(wěn)定性和耐熱性；熱隔絕率應(yīng)該盡量大，趨向于1。這些都可以通過纖維材料的選擇，纖維集合體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，尤其是靜止空氣和反射機(jī)制實(shí)現(xiàn)?？椢飳?duì)熱輻射的反射是織物隔熱性的重要方面，可通過涂覆金屬(金或鋁)膜，使織物達(dá)到高熱反射率(90%的熱反射)。 已有的熱防護(hù)服隔熱性能的評(píng)定中，通常按熱傳遞方式分成不同的測(cè)量方法，并按熱防護(hù)服的實(shí)際使用條件選用

31、相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)評(píng)。目前，主要有ASTM、NFPA(美國(guó)國(guó)家防火協(xié)會(huì))、CEN(歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì))等制定的熱防護(hù)服防熱輻射性能試驗(yàn)方法、防熱輻射和熱對(duì)流性能試驗(yàn)方法等。 作為熱防護(hù)紡織材料的另一重要特征是織物的耐熱性和熱穩(wěn)定性，即在熱作用下，織物形態(tài)穩(wěn)定、無(wú)過大的變形或軟化，強(qiáng)度和模量無(wú)明顯下降，化學(xué)性能穩(wěn)定，無(wú)明顯分解和揮發(fā)物；,在低溫環(huán)境下不脆化，不龜裂損傷，柔軟可用。主要評(píng)價(jià)指標(biāo)有織物在一定溫度下或經(jīng)一定溫度與時(shí)間處理后的力學(xué)性能保持性指標(biāo)，如強(qiáng)度、伸長(zhǎng)、模量保持率(或殘余率)；織物或纖維的特征點(diǎn)溫度，如脆化點(diǎn)溫度、玻璃化溫度、軟化點(diǎn)(結(jié)晶熔融)溫度和流動(dòng)溫度、熱分解溫度。力學(xué)性能保持性和特

32、征點(diǎn)溫度已在第七章作了明確地介紹。 耐熔孔性是指織物在局部接觸火星或高溫金屬顆粒時(shí)抵抗熔融和穿孔的性能，這也是熱防護(hù)材料的重要性能。其測(cè)定方法常用“落球法”和“燙法”。落球法是把加熱的玻璃或鋼球放在水平張緊的織物上，以織物形成熔孔所需的最低溫度，或球體在織物上停留的時(shí)間來(lái)加以評(píng)定。燙法是將加熱到一定溫度的鋼球落在織物試樣上，經(jīng)一定時(shí)間后，觀察試樣的燙痕來(lái)加以評(píng)定。耐熔孔性指標(biāo)包括熔孔時(shí)間、熔孔最低溫度等。影響熔孔性的因素主要有球體的溫度、重量、作用時(shí)間和攜帶熱量；纖維的可熔性及熔點(diǎn)溫度；導(dǎo)熱性、比熱、吸濕性及回潮率；織物的組織結(jié)構(gòu)、平方米重、厚度等。 織物的耐熱性和熱穩(wěn)定性提高，可以通過纖維的

33、篩選，表面涂層增加反射，減少損傷性熱吸收，抗熱老化和防脆化處理，改善織物結(jié)構(gòu)等措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。,二、光輻射防護(hù) 該防護(hù)主要涉及紫外到可見光范圍的防護(hù)，由于紫外線對(duì)人體的損傷和可見光因建筑物的光污染，成為光輻射防護(hù)的主要內(nèi)容。前者本節(jié)予以簡(jiǎn)介，后者的話題相對(duì)較泛而省略。 1. 光輻射防護(hù)的基本要求 紫外線是波長(zhǎng)200400nm的電磁波，適量的紫外輻射具有殺菌作用并能促進(jìn)維生素D的合成，有利于人體健康。但在烈日持續(xù)照射下，人體皮膚細(xì)胞損傷，產(chǎn)生灼傷、出現(xiàn)紅斑或水泡，主要原因是紫外線的過度吸收。過量的紫外線照射還會(huì)誘發(fā)皮膚病，如皮炎、色素干皮癥，甚至皮膚癌，會(huì)導(dǎo)致白內(nèi)障，會(huì)降低人體的免疫功能。因此對(duì)織物

34、進(jìn)行紫外線防護(hù)整理，特別是夏天衣服面料的紫外線防護(hù)整理，顯得更為重要。紫外輻射同樣會(huì)損傷纖維材料本身、導(dǎo)致材料的降解、老化、變色，而失效，不僅喪失防護(hù)功能，而且失去使用價(jià)值。 作為人體防護(hù)織物，基本的要求是透過織物的紫外線應(yīng)小于8%，這樣對(duì)人體是安全的。作為產(chǎn)業(yè)用紡織品，主要要求是抗紫外和光老化與降解。,因此，前者可以反射、吸收來(lái)阻隔光輻射；而后者必須是反射、或無(wú)光降解和老化的吸收，來(lái)保護(hù)材料本身。顯然隔絕紫外輻射，增強(qiáng)材料抗紫外性，是這類需要耐氣候性紡織品的共同要求。紡織品本身若能反射或具有耐紫外輻射的吸收，其包覆對(duì)象也就防紫外線了。 2. 紡織品紫外防護(hù)方法 依據(jù)防紫外的基本原理，防護(hù)的方

35、法可有選擇抗紫外的纖維和對(duì)織物實(shí)施防紫外的涂層。 防紫外線纖維有兩類：一類是自身具有抗紫外線破壞能力的纖維，如腈綸、金屬纖維等；另一類是含有防紫外線添加劑的纖維，如錦綸、滌綸、丙綸等改性纖維，即先在成纖高聚物中添加少量防紫外線添加劑，然后紡絲制成防紫外線纖維，或直接對(duì)纖維進(jìn)行表面接枝與涂層改性或涂覆金屬。 對(duì)織物進(jìn)行含有抗紫外劑物質(zhì)的涂層浸漬處理，可以使織物對(duì)紫外線輻照反射和無(wú)損傷吸收，以此達(dá)到防紫外線透過，實(shí)現(xiàn)人體防護(hù)的目的。所用的抗紫外劑有兩類，一類是反射(屏蔽)類的，稱紫外線反射(屏蔽)劑；一類是吸收類的，稱紫外線吸收劑。,紫外線屏蔽劑主要通過無(wú)機(jī)物對(duì)入射紫外線反射或散射，達(dá)到防紫外輻射

36、的目的，是積極式的防護(hù)，具有安全、有效、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。通常選用高折射率金屬氧化物粉體，加入纖維或制成防紫外線整理劑對(duì)織物進(jìn)行表面整理，其包括高嶺土、碳酸鈣、滑石粉、氧化鐵、氧化鋅、氧化亞鉛和二氧化鈦等。紫外線吸收劑通常是一些有機(jī)化合物，主要利用所吸收的紫外線能量引起活性異構(gòu)體的振動(dòng)和能量轉(zhuǎn)換，將紫外線轉(zhuǎn)變成低能量的熱能或電磁波釋放，從而達(dá)到防紫外輻射的目的。常用的紫外線吸收劑有水楊酸酯類化合物，金屬離子化合物，苯酮類以及苯并三唑類等。 3. 防紫外線效果評(píng)價(jià) 目前，評(píng)價(jià)織物的防紫外效果主要有防曬因子SPF(Sun Protection Factor)或防紫外因子UPF (Ultraviole

37、t Protection Factor)兩個(gè)指標(biāo)，其中SPF用于化妝品行業(yè)，UPF用于紡織行業(yè)。 SPF是防護(hù)品被采用后紫外輻射使皮膚達(dá)到某一損傷的臨界劑量所需時(shí)間的閾值和不采用防護(hù)品時(shí)達(dá)到同樣傷害的時(shí)間閾值之比。,SPF值越大，表示防護(hù)效果越好。假若皮膚直接受到曬射而產(chǎn)生微弱紅斑的時(shí)間為20分鐘，而某個(gè)防曬品的SPF15，即表示該防曬品能保持1520300min的防曬功能，即抵御紫外輻射的能力提高了15倍。 UPF是紫外線對(duì)未防護(hù)的皮膚的平均輻射量與經(jīng)測(cè)試的織物遮擋后紫外線輻射量的比值。UPF的數(shù)值及防護(hù)等級(jí)見表21-1。,表21-1 UPF的數(shù)值及防護(hù)等級(jí),UPF計(jì)算方法如式(21-1)所

38、示： (21-1) 式中，E代表相對(duì)紅斑的紫外線光譜效能；S表示太陽(yáng)光譜輻射能(Wm-2nm-1)；T表示波長(zhǎng)為時(shí)的紫外透射率(%)；表示紫外光波長(zhǎng)度間距(nm)。 紫外線屏蔽率(S)是目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)品區(qū)分防紫外線效果好壞的標(biāo)準(zhǔn)。A級(jí)：紫外線屏蔽率大于90%；B級(jí)：紫外線屏蔽率80%90%；C級(jí)：紫外線屏蔽率在50%80%。一般應(yīng)選A級(jí)為宜。屏蔽率是由280400nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的透過率積分值T求得的。 (21-2) (21-3) 顯然，S是織物反射率和吸收率之和， (21-4),式中，R是280400nm波長(zhǎng)范圍的反射率積分值；A是280400nm波長(zhǎng)范圍的吸收率積分值。 由于防紫外線整理織物主要

39、是制作夏季服裝或防護(hù)品，與人體皮膚直接接觸，因此必須加強(qiáng)對(duì)防紫外線整理劑的皮膚過敏試驗(yàn)、毒性試驗(yàn)，以及抗紫外效果的穩(wěn)定耐久性實(shí)驗(yàn)，確保產(chǎn)品防護(hù)功能的有效和對(duì)人類安全，對(duì)環(huán)境無(wú)害。 同時(shí)，光輻射往往存在熱輻射作用，且光輻射中人體防護(hù)，往往發(fā)生在高溫與出汗?fàn)顟B(tài)下。因此，光熱復(fù)合作用，光、熱、濕、鹽復(fù)合作用，會(huì)加劇材料結(jié)構(gòu)和性能的劣化，引起快速降解和其它化學(xué)反應(yīng)。這需要復(fù)合條件下的評(píng)價(jià)與防護(hù)設(shè)計(jì)。從防護(hù)機(jī)制上看，盡量選擇高反射的材料、表面反射涂層處理等較為安全、可靠、省力的方法。,三、電磁輻射防護(hù) 1. 電磁輻射及防護(hù) 電磁輻射是繼水、空氣、噪音污染后的又一大污染源。長(zhǎng)期生活在高壓線、電訊發(fā)射裝置，

40、大功率電器設(shè)備周圍，以及近距離頻繁使用家電和手機(jī)的人員會(huì)導(dǎo)致情緒波動(dòng)與疾病，以及電磁輻射超敏綜合癥(EHS)，如頭疼、耳鳴、無(wú)力、疲勞、失眠、記憶喪失、帕金森氏病、早老性癡呆。瑞典國(guó)家工業(yè)與技術(shù)發(fā)展委員會(huì)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)：在2240萬(wàn)伏的高壓電網(wǎng)附近居住的人群中，15歲以下兒童如暴露在此磁場(chǎng)下，即平均磁感應(yīng)強(qiáng)度0.2T(微特斯拉)的環(huán)境中，患白血病為一般兒童的2.7倍以上；若磁感應(yīng)強(qiáng)度0.3T，則為3.8倍。此外美國(guó)加州健康科學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)的結(jié)論是：電磁場(chǎng)能夠在一定程度上導(dǎo)致兒童的白血病、成人惡性腦瘤、肌萎縮側(cè)索硬化癥、流產(chǎn)等危險(xiǎn)性的增加，可能引起自殺和成人的白血病。電磁輻射還會(huì)引起一些不良生物學(xué)反應(yīng)，

41、如基因突變、血腦屏障通透性改變、能量代謝改變、細(xì)胞鈣離子濃度變化、影響褪黑激素合成等，甚至可能誘發(fā)畸胎、病變和癌癥。常用家電的電磁輻射值見表21-2。,電磁防護(hù)從被動(dòng)的角度上來(lái)說，應(yīng)該采取各種對(duì)電磁波、場(chǎng)作用具有反射、吸收和能量轉(zhuǎn)換的材料。但大多這類材料為剛性、導(dǎo)電材料。人類不可能不顧及運(yùn)動(dòng)、省力和靈活，而扛著硬、重物質(zhì)移動(dòng)，或呆在防護(hù)體內(nèi)不動(dòng)。從主動(dòng)防護(hù)的角度上說，應(yīng)該減少電磁污染和降低電磁輻射量，人們雖然已開始關(guān)注，但這些工具及設(shè)施，又是人類科學(xué)和技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，給人們帶來(lái)了方便和商機(jī)。因此，作為柔性材料，大宗使用的紡織品，應(yīng)該成為提供這類污染防護(hù)的主要物質(zhì)。,表21-2 家用電器電磁輻射

42、檢測(cè)數(shù)據(jù) 10-7 (特斯拉),2. 電磁輻射防護(hù)方法 物理作用的危害，以物理的方法解決是安全和有效的。電磁輻射的織物防護(hù)通常采用的方法是運(yùn)用吸波導(dǎo)電導(dǎo)磁纖維或涂層材料。 對(duì)于導(dǎo)電型吸波材料是指該材料在受到外界電磁場(chǎng)作用時(shí)，在材料內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種感應(yīng)電流能夠產(chǎn)生與外界電磁場(chǎng)方向相反的感應(yīng)電磁場(chǎng)，從而與外界電磁作用相互抵消，達(dá)到電磁屏蔽的效果。導(dǎo)磁型吸波材料則是材料本身的磁滯損耗和鐵磁共振損耗等大量吸收電磁波的能量，并轉(zhuǎn)換為熱能，由此減輕電磁輻射對(duì)人體的直接作用。 電磁波作用于介質(zhì)時(shí)，符合下述規(guī)律： (21-5) 式中，為吸收系數(shù)；為反射系數(shù)；為透射系數(shù)。如0，為全防護(hù)，則1，即吸收和反射量

43、要大，電磁波的反射較小，故只有吸收消耗1。因此，電磁輻射的吸波材料大多為金屬、碳化硅和導(dǎo)電高聚物等。,電磁輻射防護(hù)織物中常用的導(dǎo)電纖維有金屬、含碳或碳化硅(SiC)、導(dǎo)電鍍層或涂層、導(dǎo)電高聚物或接枝高聚物纖維。常用的涂層或者浸漬處理織物有含SiC、含金屬、含碳粉末的涂層織物。還有采用金屬絲交織和混紡導(dǎo)電纖維的方法。應(yīng)用納米技術(shù)使纖維或織物具有電磁輻射屏蔽功能的材料也有報(bào)道和發(fā)展，如防雷達(dá)探測(cè)的吸波防護(hù)衣及頭盔、微波防護(hù)服(裙、背心、西服)、電磁輻射防護(hù)服及屏蔽工裝等，見圖21-6所示，但家用電器的電磁屏蔽和建筑物的電磁屏蔽與吸收更為重要。,圖21-6 電磁輻射防護(hù)服,四、高能輻射防護(hù) 1. 輻

44、射來(lái)源及防護(hù) 在地球上，每個(gè)人每年平均接受的輻射劑量約為350毫雷姆(millirem)。其中一部分是穿過地球磁場(chǎng)和大氣的太陽(yáng)及宇宙輻射，一部分是來(lái)自放射性巖石和礦物質(zhì)(主要是建筑材料)的自然輻射。這種輻射劑量一般不會(huì)影響人們的健康。重要的是在一些場(chǎng)合存在著明顯的高能輻射或有高能輻射源并有可能微量釋放的場(chǎng)合，如采礦、使用X射線、源、核工業(yè)與核電站、核動(dòng)力潛艇、存在射線的場(chǎng)合等，均存在對(duì)高能輻射的防護(hù)問題。 通常這類高能輻射不是柔性紡織材料所能完成的，甚至就是部分的，大多采用專門的防護(hù)措施。但在這類作業(yè)場(chǎng)合，若能提供一些柔性材料的防護(hù)，或者在工裝中引入較有效的防護(hù)機(jī)制，對(duì)提高作業(yè)人員的安全與機(jī)動(dòng)

45、性，是十分有利的。 2. 主要防護(hù)機(jī)理與材料 依靠防護(hù)服抵抗射線的難度較大。據(jù)資料介紹，可以用鉛粉或鉛的化合物和橡膠粘合制成服裝面料，也可以采用4560%(重量比)的硫酸鋇溶液在純棉織物上噴涂。,采用鉛、鋇、鉬、鎢等金屬及其化合物與織物粘合后均可用為此類防護(hù)面料。 以防中子輻射纖維為例，它是指對(duì)中子流輻射具有突出抵抗性能的特種合成纖維。其原理是將快速中子減速和將慢速(熱)中子吸收。日本有將鋰和硼的化合物粉末與聚乙烯樹脂共聚后，采用熔融皮芯復(fù)合紡絲工藝研制了防中子輻射材料，可加工成機(jī)織物和非織造布，常用于醫(yī)院放療室內(nèi)醫(yī)生與病人的防護(hù)。國(guó)內(nèi)采用硼化合物、重金屬化合物與聚丙烯等共混后，熔紡制成皮芯型

46、防中子、防X射線纖維。纖維中的碳化硼含量可達(dá)35%，纖維強(qiáng)度可達(dá)2327CN/tex，斷裂伸長(zhǎng)達(dá)2040%，可加工成針織物、機(jī)織物和非織造布，用在原子能反應(yīng)堆周圍，可使中子輻射防護(hù)屏蔽率達(dá)到44%以上。圖21-7為高能輻射防護(hù)服圖例。,圖21-7 放射性防護(hù)服,五、隔音吸聲去噪紡織品 1. 噪音及紡織品作用 (1) 噪音的危害與污染 一般認(rèn)為40dB是人類可承受的正常聲強(qiáng)環(huán)境，高于該值就會(huì)對(duì)人的健康形成危害，包括影響睡眠、干擾工作、妨礙談話，聽力受損。若在80dB以上的噪音環(huán)境中生活，造成耳聾者可達(dá)50%。噪音還可導(dǎo)致女性生理機(jī)能紊亂、月經(jīng)失調(diào)、流產(chǎn)率增加等。對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育期的嬰幼兒來(lái)說，噪音危害

47、更為明顯，經(jīng)常處在嘈雜環(huán)境中的嬰兒不僅聽力受到損傷，智力發(fā)展也會(huì)受到影響。噪音的生理心理反應(yīng)是煩躁不安、或萎靡不振，甚至引起心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等多方面的疾病。 (2) 紡織品的降噪隔音作用 紡織品是纖維集合體，具有多孔、微振元、摩擦接觸點(diǎn)，孔隙內(nèi)的空氣起著低通濾波器作用，衰減了高頻聲波或使噪音的頻譜失真。而且多孔隙結(jié)構(gòu)的界面，形成聲波的來(lái)回反射和振動(dòng)，產(chǎn)生內(nèi)耗，從而降低噪音的強(qiáng)度和改變其傳播途徑，達(dá)到吸音、降噪的效果。,紡織品作為優(yōu)良的吸聲和隔音材料，不會(huì)直接大量反射聲音而造成再次污染。良好吸聲的墻布和家具裝飾布，可以很好地吸音而凈化聲音；優(yōu)良隔音紡織品，不僅能形成美觀的視覺屏風(fēng)，而且可起到

48、隔音、降噪、減少干擾的作用，是人類感官的良好防護(hù)材料。 2. 常用隔音吸聲紡織品 (1) 隔音類紡織品及應(yīng)用 隔音材料是指能將聲音阻隔的材料，主要是對(duì)外部噪音的防護(hù)，可以通過對(duì)聲音的反射與吸收完成。紡織材料主要以吸收為主，而反射會(huì)造成聲污染。紡織品隔音的例子很多，如里層窗簾大多為厚實(shí)柔軟的織物(絨類織物、雙層大提花織物等)，具有隔音、不透光、保暖等效果，并對(duì)室內(nèi)的聲音有吸聲凈化作用；如超細(xì)玻璃纖維氈、礦棉渣、石棉和麻纖維板、樹脂合成板等都是廣泛采用的隔音類紡織品。,(2) 吸聲類紡織品及應(yīng)用 吸聲材料是指將聲音吸收與純化的材料，主要是對(duì)內(nèi)環(huán)境噪音的衰減與凈化，可以通過對(duì)聲音的吸收與透射實(shí)現(xiàn)。紡

49、織材料同樣以吸聲為主，透射會(huì)影響外環(huán)境。吸聲紡織材料的主要應(yīng)用有車用內(nèi)裝飾和襯填紡織品，室內(nèi)墻布、地毯和家具裝飾布，甚至室內(nèi)許多不經(jīng)意的紡織藝術(shù)品、玩具、床上用品都是很好的吸聲材料。它們可以降低噪音620dB，使人類的居住、工作環(huán)境變得既聲音和諧、優(yōu)美，又視覺美觀、舒雅。,第四節(jié) 防護(hù)中的可靠與安全,作為結(jié)構(gòu)增強(qiáng)和支撐用紡織結(jié)構(gòu)材料，往往對(duì)工程質(zhì)量與人身安全起著關(guān)鍵的作用。過濾、分離、導(dǎo)光、隔絕、隱身和探測(cè)用功能紡織品，對(duì)實(shí)施中功能的有效性和可靠安全要求嚴(yán)格。而作為醫(yī)用、空間防護(hù)織物和生物組織工程紡織基材，更對(duì)人生安全影響重大。這些都取決于材料本身的結(jié)構(gòu)和性能及其穩(wěn)定性，決定著整個(gè)使用過程中的

50、可靠與安全。 所謂可靠是指織物的防護(hù)作用與功能的可靠和在使用期內(nèi)的功效保持與穩(wěn)定；所謂安全是指織物對(duì)人體和環(huán)境的安全，即不因各種化學(xué)、物理處理使織物產(chǎn)生副作用及其它危害。本節(jié)僅舉三類材料中的部分來(lái)解釋可靠與安全對(duì)防護(hù)材料的重要性。,一、纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料的可靠性 1. 纖維增強(qiáng)高性能紡織品 防護(hù)和使用中的典型問題是性能的可靠、有效，而高性能纖維一旦出現(xiàn)弱節(jié)，或復(fù)合體結(jié)構(gòu)不勻產(chǎn)生的受力不勻，或纖維與基質(zhì)的粘結(jié)出現(xiàn)失效，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)材料的破損，甚至解體。直接影響材料的使用可靠性和危及使用者的安全。因此，必須對(duì)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的性能、失效準(zhǔn)則和影響因素作出明確的估計(jì)和把握。 纖維增強(qiáng)材料往往利用高強(qiáng)、

51、高模纖維作為骨架與連續(xù)基體相的樹脂粘合構(gòu)成的復(fù)合材料，以達(dá)到增加強(qiáng)度、減少重量的目的。常作為個(gè)體防彈背心，飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈、衛(wèi)星、艦艇、坦克、常規(guī)武器裝備等殼體的基本用材。因此，材料在實(shí)際使用中，要保持高性能、有足夠的耐久性、良好的抗老化性和優(yōu)良的耐腐蝕性，以保證使用的可靠性。 2. 土工布 土工布是用來(lái)加固或修復(fù)路基、堤壩、山體、橋梁、建筑地基等的輕結(jié)構(gòu)加固材料。,可以有效地利用其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，防止被支撐或承載體的沉降、滑移、開裂、流失和侵蝕等。在使用中的典型問題是結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與可靠、附帶功能有效。假如土工布的結(jié)構(gòu)失衡、出現(xiàn)錯(cuò)位、產(chǎn)生破損，將導(dǎo)致上述防護(hù)功能的衰退、甚至失效，危及主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定

52、與安全。因此，對(duì)土工紡織材料的結(jié)構(gòu)、性能和功能，必須以其纖維集合體構(gòu)成的結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性為主，進(jìn)行定量化的描述、設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)，才能保證其功能有效和性質(zhì)穩(wěn)定。,二、紡織結(jié)構(gòu)材料的功能可靠性 1. 基本應(yīng)用與概念 前面在談防火阻燃、生化防護(hù)、力、光、熱、電、聲防護(hù)，以及材料的增強(qiáng)與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定中已給出了許多基本的功能性防護(hù)的例子。這里以輕結(jié)構(gòu)建筑膜為例，討論其功能可靠及有效的意義。這些都涉及防護(hù)紡織品功能可靠及有效問題。 2. 膜結(jié)構(gòu)建筑紡織品 膜結(jié)構(gòu)是建筑結(jié)構(gòu)中新發(fā)展起來(lái)的一種建筑構(gòu)件，具有結(jié)構(gòu)輕、強(qiáng)度大的優(yōu)點(diǎn)。,它以性能優(yōu)良的織物為材料，或是向膜內(nèi)充氣，由空氣壓力支撐膜面，或是利用柔性鋼索或剛性支架將

53、膜面繃緊，從而形成具有一定剛度、能夠覆蓋大跨度空間的建筑結(jié)構(gòu)體，見圖21-8?？捎糜诖笮偷捏w育場(chǎng)館、商場(chǎng)、展覽中心、交通服務(wù)設(shè)施等大跨度永久性建筑物中；以及制作演出大棚、大型野營(yíng)帳篷和臨時(shí)性倉(cāng)庫(kù)等暫時(shí)性建筑；還可以用于制造飛艇、雷達(dá)天線罩、軍用防護(hù)、屏蔽設(shè)施等。,圖21-8 膜結(jié)構(gòu)建筑,這些美觀、柔性、休閑的現(xiàn)代人工建筑，在功能上決不遜于莊重、剛性、傳統(tǒng)的古典建筑。它要在一個(gè)很薄(幾毫米幾厘米)的復(fù)合結(jié)構(gòu)紡織品中，完成對(duì)外部光、熱的反射與吸收和熱量的散導(dǎo)；承受風(fēng)、雨、光、熱、力、塵的老化與污染，并保持輕盈、透亮、潔白的特征；降低內(nèi)部的噪音、隔絕熱向外擴(kuò)散，防止或散導(dǎo)表面的凝露等必要功能，以保障

54、建筑內(nèi)的舒適與安全。因此，膜結(jié)構(gòu)用材必須滿足隔熱功能、抗紫外老化功能、表面不沾污及導(dǎo)水功能、光、熱輻射穩(wěn)定、高低溫下形態(tài)和力學(xué)穩(wěn)定，及其功能的可靠與有效。,三、醫(yī)用紡織結(jié)構(gòu)材料的安全性 生物醫(yī)用材料是用于診斷、治療、替換人體組織、器官或增進(jìn)其生理功能的新型高技術(shù)材料，與患者的生存質(zhì)量、生命和健康密切相關(guān)。近10多年來(lái)，生物醫(yī)用材料及制品的增長(zhǎng)率一直保持20%左右，是紡織材料應(yīng)用的重要分類。 1. 主要應(yīng)用及紡織品 生物醫(yī)用材料按材料組成可分為醫(yī)用金屬材料、醫(yī)用高分子材料、生物陶瓷材料和生物醫(yī)用復(fù)合材料等，而最多的是復(fù)合結(jié)構(gòu)材料。按材料在體內(nèi)的存在性可分為永久性、暫存性和可降解吸收醫(yī)用材料，其各

55、有所長(zhǎng)；按應(yīng)用功能可分為支撐修復(fù)、過濾、緩解釋放、組織基材、人工器官等，其中以組織工程材料最為引人關(guān)注。 由于人體組織大多為多孔、柔性結(jié)構(gòu)的生物活性組織，而纖維集合體制品正是以此為典型特征。因此，已有很多成功應(yīng)用，如手術(shù)縫線、醫(yī)用體內(nèi)支架、人工腎、人工心臟瓣膜、人造血管、人工肺、人工肝、人造皮膚、組織工程支架等。,2. 人體組織工程材料的安全性 作為人體組織的替代或修復(fù)材料，對(duì)人身的安全是最主要的，主要涉及與人體組織、血液、神經(jīng)、脈絡(luò)的相容，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定及耐久和降解吸收的無(wú)副作用。 紡織結(jié)構(gòu)的人工血管是永久性的材料，因此其柔軟、彈性、耐疲勞；內(nèi)層的抗凝血和溶血性；外層的生物相容性，是其安全使用的

56、必要三條件，缺一都會(huì)影響使用者的安全。一般采用膨體聚四氟乙烯制成，或其涂層和管狀織物制成，見圖21-9。,圖21-9 人工血管,多孔膜或纖維集合體的人工皮膚或器官修復(fù)與重建組織工程材料，可以在復(fù)修和復(fù)制器官中永久存在，起支持作用；也可在組織體生長(zhǎng)的同時(shí)逐漸降解、吸收而退出。作為前者的要求已在人工血管中介紹。作為后者顯然比前面的要求更高更復(fù)雜，其不僅要在細(xì)胞組織生長(zhǎng)前和成形中保持良好的支撐與導(dǎo)向作用，而且要智能地適應(yīng)生物組織的生長(zhǎng)，并適時(shí)、有效、無(wú)副作用地退出生長(zhǎng)組織，即生物相容與降解共存。否則不但影響長(zhǎng)成組織的外形和內(nèi)在結(jié)構(gòu)，還會(huì)危及其他組織和生命系統(tǒng)。這種生物相容和可降解吸收材料，只有一般的

57、初級(jí)材料如甲殼素類、蛋白質(zhì)類纖維或以其涂層的材料。,第五節(jié) 織物的智能防護(hù)作用,前述的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)、功能防護(hù)都是被動(dòng)的，從作為纖維制品的主動(dòng)防護(hù)應(yīng)該是自適應(yīng)的，或稱智能的。,一、 智能紡織材料的基本概念 1989年，日本最早定義了智能材料(Intelligent Material)的概念：Takagi的定義是，能夠以最優(yōu)的結(jié)果調(diào)整自身性能，適應(yīng)環(huán)境變化的材料；Shahinpoor的定義是，對(duì)所在環(huán)境的變化具有自動(dòng)的或固有的感知或探測(cè)能力，并能作出某些反應(yīng)或變化的材料，這類材料又被稱為機(jī)敏材料(Smart Material)。智能紡織品是指在受外界刺激時(shí)，自身能作功能性反應(yīng)的織物。依據(jù)反應(yīng)的復(fù)雜和自

58、適應(yīng)程度，又可分為初級(jí)智能和高級(jí)(模糊)智能織物。,二、典型的智能防護(hù) 1. 變形保護(hù)與矯正 典型的變形防護(hù)是用于穿著舒適化的形狀記憶紡織材料，用聚氨酯類或金屬類纖維制成織物，利用這些纖維的熱脹冷縮作用，形成織物的冷脹熱縮，而使織物的密度、形態(tài)和形狀發(fā)生變化，達(dá)到保暖、透氣、抗皺、整形的目的。如意大利的CorpoNove設(shè)計(jì)室研制的服裝，袖子會(huì)隨環(huán)境溫度的升高或降低，而收縮或伸長(zhǎng)。如采用混有鎳鈦合金的尼龍制品，可在一定溫度下完成自動(dòng)“熨燙”復(fù)形。如利用可變形支架或可變形膠囊與織物組合，制成的智能整形或矯形內(nèi)衣，可幫助女性重塑體形或穿著舒適。 2. 變色及隱形防護(hù) 變色隱形是色或背景一致的偽裝防

59、護(hù)，在軍事上意義重大。利用迷彩色防護(hù)是最原始和較大條件限制的偽裝，如以叢林、沙灘、雪地、海的色背景設(shè)計(jì)的叢林迷彩服、沙漠迷彩服、海洋迷彩服等，可以適應(yīng)對(duì)應(yīng)場(chǎng)合的偽裝保護(hù)，但因色彩差異極大，必須因地而變。,利用熱敏和光敏材料、電子模擬技術(shù)、活性蛋白生物技術(shù)，制成變色織物，可以根據(jù)背景色自動(dòng)地調(diào)整織物的顏色，達(dá)到偽裝隱蔽保護(hù)自己的目的，或形成鮮艷明亮的標(biāo)識(shí)，防止生物攻擊和便于營(yíng)救。甚至就是在夜晚，利用紅外夜視的探測(cè)，也可以采用紅外隱身材料(各種吸波、透波材料，如納米級(jí)的碳基鐵粉、鎳粉、鐵氧體、TiO2粉末等)制成的服裝，改變熱成像形態(tài)，減少熱輻射，與背景相近調(diào)整，達(dá)到智能地偽裝與隱身。 3. 相變熱調(diào)節(jié)防護(hù) 相變材料(PCM)是一種利用相變潛熱來(lái)儲(chǔ)能和放能的智能材料。用在紡織領(lǐng)域上的相變材料主要是石蠟類烷烴、聚乙烯醇(PEG)等，可以通過改變分子量及其混合比調(diào)整PCM的熔點(diǎn)，或結(jié)晶點(diǎn)的溫度，達(dá)到所需的相變溫度發(fā)生范圍；可以通過篩選高相變能的PCM，或加大纖維攜帶PCM的量，提高紡織品的相變能；可以通過改變PCM及其復(fù)合體的熱吸收或釋放速率，控制熱量或溫度的過沖，以此達(dá)到有效、高效的熱防護(hù)。即在外界溫度