制造防化服的生化防护材有哪些?
发表日期:2013-05-02 22:48 作者:xiao7 点击:
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从1917年德国在战争中第一次使用毒剂开始,生化防护材料就不断的被应用。从最初的药水浸渍过的纱线和棉花制成的口罩发展到完全隔绝式的丁基橡胶,再到20世纪60年代英美两国合作开发成功的活性炭碳纤维,各种各样的生化防护材料被研制出来。发展至今,主要有两大方向,一是对含活性碳纤维复合透气织物的研究,另一个是对光敏材料应用于生化防护服的研究。因此,主要介绍含活性炭吸附材料及光敏材料。
活性炭:是一种具有多孔结构和大的比表面积的微晶质炭材料。活性炭由于其较大的比表面积、微孔结构、物理和化学性质稳定、很强的吸附能力和很高的表面活性而成为独特的多功能吸附剂。由于其良好的吸附性能,它能够吸附多种气体和蒸气,特别是对多种有机化合物有很强的吸附能力。活性炭除毒机理主要是范德华力与毛细管凝聚而形成的物理吸附,其吸附量随着对象气体的分子最、分子结构、环境温度、湿度而变化。
粉末炭:较早出现的是活性炭粉末(PAC,particle activated carbon),是将这种活性炭附着在不同类型的基材上制成的,包括低密度的柔性聚氨酯泡沫、起绒棉布和无纺布。性能较好的是无纺布粘附活性炭。活性炭属于超细粉末,具有很高的吸附能力,减少了孔隙堵塞影响,并提高了防毒服产品的储存寿命。
球形活性炭:球形活性炭吸附是德国Blucher公司在1985年成功开发的一项技术(SARATOGATM),即采用粒径为0.5-1μm的球形活性炭,以预设的模式,点状粘附在织物层面上,该层又与尼龙、聚酯和机织棉等复合得到含有1mm厚度的活性炭复合织物。相比于粉末炭体系,球炭技术提供了85%的表面区域来吸附有毒气体(15%的表面区域用在与织物进行粘附而被胶粘剂覆盖)。由于胶粘剂只覆盖活性炭的极少部分,保留了大量的活性吸附点,因而该体系具有很高的吸附生能。
无论是粉末炭或球形炭,对有害气体的吸附速度大致相同,但是,后者在单位面积上含有三倍量的活性炭,具有三倍量的吸附能力,因此粘接球炭点粘技术对化学毒剂的吸附能力是粉末炭浸渍无纺布技术的三倍。
活性炭纤维:活性炭纤维(Activated Carbon Fiber,ACF)是指炭纤维(Carbon Fiber,CF)及可炭化纤维(Carbonizable Fiber)经过物理活化、化学活化或两者兼有的活化反应所制得的具有丰富和发达孔隙结构的功能性炭纤维。活性炭纤维是由PAN纤维经预处理、炭化、活化三个阶段制备,以无纺布的形式存在。
由于活性炭纤维所具有的比表面积大,孔径分布集中,吸、脱速度快,吸附容大等特点,利用ACF 的纤维形态,可以直接加工成复合织物(其他核生化防护服吸附材料需采用粘合剂将活性炭粘合在基织物上制成),因此,采用活性炭纤维制成的活性炭纤维复合织物的透气、透湿性和吸附性能可显著提高,是理想的核生化防护服吸附材料,经过浸渍处理,它还可以再负载上催化剂、化学吸收剂和杀菌剂等。作为第三代核生化防护服的吸附材料,被世界各国所广泛采用;英国、日本、加拿大以及我国台湾等均已大批量装备部队,其他国家也正在研制此类防护服。
生化防护材料-光敏材料:光敏材料是一些在光照下可以产生一定自由基团和自由电子的物质,产生的这些基团有一定的氧化能力或还原能力,从而可以与有机化合物反应。将光敏材料应用到生化防护服是利用了光敏材料光催化反应的能力,与纤维结合后,在一定光照下,当接触到有毒物质、生物细菌等时,可以进行有效的防护。
现阶段研究的一些光敏防护材料,如TiO2/PAN纤维、SiO2纤维等,都是在低温条件下,制成溶胶-凝胶溶液后,静电纺织而成。TiO2/PAN纤维的尺寸较小,一般小于1μm。经研究,光照后,TiO2/PAN纤维对甲苯气体有很好的降解性,且曝光时间越长,降解效果越好[12]。另外,一些金属氧化物的纳米晶体如MgO、CaO、Al2O3等表面也具有很高的化学反应性,可以降解一些化合物,如乙醛、甲酮类化合物。棉织物经氧化镁纳米晶体整理后,对农药和化学毒剂有很好的自降解功能,可以很好的防护人们。
当然,光敏材料在生化防护服中应用还需要一定的研究和探索。相信在不久的将来,一定可以生产出轻便、舒适、成本低、环保的光敏生化防护服。
面对各种生化战剂或毒剂的威胁,各国都越来越重视生化防护服的研究和开发,以最大限度的保护军队和民众的生命安全。在这种形式下,生化防护服一定会迅速的发展,得到显著的进步。不久的将来,一定会研发出轻量化、舒适性高、低成本且防护性能优良的生化防护服。