防毒面具罩體材料發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向

1、防毒面具罩體材料發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向 防毒面具一般由面罩、濾毒罐和導(dǎo)氣管等組成，而面罩則包括罩體、阻水罩、眼窗、呼(吸)氣活門片、通話器、頭帶等，其中罩體作為面罩的重要組成部分，在很大程度上打算防毒面具的防護(hù)牢靠性、舒適性和使用性能。本文綜述國(guó)內(nèi)外防毒面具罩體材料發(fā)呈現(xiàn)狀，并指出將來(lái)發(fā)展方向。 1 防毒面具罩體材料發(fā)呈現(xiàn)狀 1.1 國(guó)內(nèi)防毒面具罩體材料發(fā)呈現(xiàn)狀 我國(guó)軍用防毒面具發(fā)展主要從引進(jìn)前蘇聯(lián)技術(shù)開(kāi)頭，逐步達(dá)到自行設(shè)計(jì)、制造和批量生產(chǎn)能力。x省新華防扮裝備研究院作為“一五”期間由原蘇聯(lián)援建的大型軍工企業(yè)，擔(dān)負(fù)著我軍個(gè)體防護(hù)裝備的研制任務(wù)，其防護(hù)面具發(fā)展技術(shù)自1953年建廠以來(lái)，已完成多種防毒

2、面具研究。 1959年投入生產(chǎn)的第一代01型防毒面具，全部技術(shù)資料從原蘇聯(lián)引進(jìn)。隨后從60年月開(kāi)頭防毒面具的自主研發(fā)，第二代防毒面具02型、03型、04型分別于1964年、1965年和1969年設(shè)計(jì)定型。70年月前，我國(guó)使用的主要是單眼或雙眼頭盔式橡膠面罩，面罩主體采用天然橡膠，天然橡膠優(yōu)良的彈性實(shí)現(xiàn)將人員頭部整個(gè)包裹，實(shí)現(xiàn)防護(hù)能力，但同時(shí)也易產(chǎn)生對(duì)頭部的束縛，佩戴舒適性較差。80年月開(kāi)頭，國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)了頭帶式大視窗面罩，罩體在密封部位有-道雙層反折密封圈與面部密合，并有一定伸縮余地，更能適應(yīng)不同面型需要，在此基礎(chǔ)上于1987年設(shè)計(jì)了第三代防毒面具05型。該面具罩體采用天然橡膠，采用反折邊密合框結(jié)

3、構(gòu)罩體，面罩挺度較以前軍用面具有較大提高，為此，罩體成形厚度有所增加，以滿意防毒面具防護(hù)性能以及功能部件安裝的要求。第四代防毒面具08型和09型，分別于1997年和20xx年設(shè)計(jì)定型，采用氯化丁基橡膠做罩體材料，大幅提高了防毒性能，但存在回彈性差、易變形、裝協(xié)作格率低等問(wèn)題。目前正在開(kāi)展第五代防毒面具研制工作，采用柔性可折疊的聚氨酯鏡片，通過(guò)和罩體粘接成型簡(jiǎn)扮裝配工藝，提高使用牢靠性，罩體采用溴化丁基橡膠與天然橡膠共混膠，提高材料回彈性和佩戴生理舒適性。 1.2 國(guó)外防毒面具罩體材料發(fā)呈現(xiàn)狀 國(guó)外自吸過(guò)濾式防護(hù)面具主要有美軍avon公司研制的m50(見(jiàn)圖1)系列面具和英國(guó)scott公司研制的g

4、sr面具(見(jiàn)圖2)。m50面具為野戰(zhàn)條件下使用的核生化防護(hù)面具。該項(xiàng)目除m50面具之外還有：戰(zhàn)車應(yīng)用的m51面具；為市民和突發(fā)事件處置人員供應(yīng)低水平cbrn威逼下的頭、眼和呼吸道的防護(hù)的m52面具；為滿意特種作戰(zhàn)部隊(duì)特別需求的m53面具。 國(guó)外防毒面具用罩體材料主要有氯化j基橡膠與硅橡膠共混膠、丁基橡膠與三元乙丙橡膠共混膠、氯化丁基橡膠、溴化丁基橡膠等。最具代表的是美國(guó)最新型m53和英國(guó)的gsr防毒面具，其罩體材料采用氯化丁基橡膠和硅橡膠共混膠，這種材料質(zhì)輕、柔順性好、抗化學(xué)滲透性強(qiáng)，長(zhǎng)期佩戴舒適性有所提高，達(dá)到罩體舒適性與防毒性能之間的平衡。其它國(guó)家的防毒面具也多以合成橡膠為主，瑞士sm90

5、采用丁基橡膠和三元乙丙橡膠共混膠，捷克cm-5采用丁基橡膠，以色列m-a1采用氯化丁基橡膠，意大利m90，比利時(shí)bem4gp和加拿大c4罩體采用溴化丁基橡膠。 2 我國(guó)防毒面具罩體材料存在的主要問(wèn)題 2.1 原材料來(lái)源問(wèn)題 目前我國(guó)防毒面具主要采用氯化丁基橡膠作為罩體材料，具有優(yōu)異的防毒性能、洗消性能和耐老化性能，但我國(guó)氯化丁基橡膠依靠進(jìn)口，隨著中美貿(mào)易戰(zhàn)加劇，隨時(shí)存在斷貨威逼。為解決關(guān)鍵原材料依靠進(jìn)口問(wèn)題，開(kāi)展國(guó)產(chǎn)鹵化丁基橡膠替代進(jìn)口研究。氯化丁基橡膠由丁基橡膠溶液通入氯氣而制得，由于氯氣受國(guó)內(nèi)工業(yè)環(huán)保要求管控，導(dǎo)致生產(chǎn)公司少、供貨量不穩(wěn)定，著重對(duì)國(guó)產(chǎn)溴化丁基橡膠進(jìn)行研究。由于br-c鍵能比

6、ci-c鍵能低，因此硫化溫度低、速度快，存在焦燒時(shí)間短，膠料注射加工時(shí)易焦燒，產(chǎn)品外觀易產(chǎn)生流痕等問(wèn)題，限制溴化丁基橡膠在面罩_上的順當(dāng)應(yīng)用。因此如何解決關(guān)鍵原材料來(lái)源和替代材料的應(yīng)用問(wèn)題，關(guān)系到將來(lái)防毒面具的發(fā)展。 2.2 罩體設(shè)計(jì)存在問(wèn)題 2.2.1 氣密性設(shè)計(jì)方面 罩體氣密性主要包括兩部分：（1)罩體與鏡片、通話器等元器件協(xié)作的氣密性；（2）面罩密合框和臉部的氣密性。罩體與元器件的氣密主要采用卡箍、卡帶等方式施加預(yù)緊力的方式實(shí)現(xiàn)。由于橡膠為長(zhǎng)鏈的高分子聚合物，長(zhǎng)期受力表現(xiàn)為粘彈體，應(yīng)力松弛對(duì)材料的影響較大，而現(xiàn)有罩體在材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)該部分研究較少，造成使用過(guò)程中鏡片、通話器等元器

7、件簡(jiǎn)單脫落、不緊密的問(wèn)題，影響了面具氣密性及裝配牢固度。面罩密合框和臉部的氣密性主要依靠反折密封框與面部貼合從而達(dá)到密封效果，設(shè)計(jì)有一定伸縮余地，以適應(yīng)不同面型需要。膠料硬度大，對(duì)面部壓力大，雖然可以提高密封性能，但佩戴舒適性降低；硬度小，與面部貼合不緊，影響氣密性。隨著面罩材料從天然橡膠到鹵化丁基橡膠，結(jié)構(gòu)從頭套式到密合框式，橡膠材料的硬度卻沒(méi)有轉(zhuǎn)變，因此現(xiàn)有產(chǎn)品的硬度指標(biāo)設(shè)計(jì)是否合理，需要進(jìn)一步的研究。 2.2.2 舒適性設(shè)計(jì)方面 罩體舒適性方面主要問(wèn)題包括：（1）與國(guó)外罩體材料相比，膠料硫化后氣味較大，長(zhǎng)期使用，產(chǎn)生的異味簡(jiǎn)單影響佩戴人員的推斷，另外鹵化丁基橡膠與皮膚的相容性有待提高，對(duì)

8、少部分佩戴者會(huì)產(chǎn)生皮膚刺激；（2）面罩對(duì)面部、額頭等部位的壓痛感，對(duì)人員的舒適性影響最大，為了使密合框產(chǎn)生較大的彈性變形，往往需要較大的拉力以滿意與接觸面的密封，當(dāng)膠料硬度和定伸應(yīng)力指標(biāo)較大時(shí)，會(huì)影響佩戴舒適性。因此如何在不影響產(chǎn)品使用性能的狀況下，降低罩體材料硬度和定伸應(yīng)力，有助于提高面罩佩戴舒適性。 2.3 存儲(chǔ)中存在的問(wèn)題 存儲(chǔ)過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品的影響主要包括兩部分：（1）罩體存儲(chǔ)過(guò)程中的變形問(wèn)題：（2）面罩老化性能是否滿意實(shí)際的需求的問(wèn)題。罩體在存儲(chǔ)過(guò)程中受包裝體積的影響，一般采用折疊或擠壓的方式進(jìn)行存儲(chǔ)。-定的溫度和較小的恒定應(yīng)力下作用下，罩體材料的形變會(huì)隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而漸漸增加，在此過(guò)程

9、中的變形主要包括普彈形變、推遲性形變和塑性形變。其中，塑性形變是由線性高分子之間的蠕動(dòng)所致，這部分形變是不可逆的，也稱為永久變形，這是造成罩體變形的主要因素。 目前氯化丁基橡膠的耐老化性能指標(biāo)是10年，但并未對(duì)指標(biāo)進(jìn)行深入研究和論證，主要通過(guò)gb/t 20xx8-20xx硫化橡膠或熱塑性橡膠應(yīng)用阿累尼烏斯圖推算壽命和最高使用溫度進(jìn)行壽命推算，選定拉伸強(qiáng)度作為評(píng)價(jià)性能，性能下降至50%作為試樣的臨界值。但反應(yīng)罩體材料的指標(biāo)有許多，如拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長(zhǎng)率、硬度、300%定伸應(yīng)力等，選用拉伸強(qiáng)度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)是否合理并無(wú)研究；且實(shí)際使用過(guò)程中罩體材料性能假如下降50%，其性能是否滿意現(xiàn)有指標(biāo)未進(jìn)行研究。 3 我國(guó)防毒面具罩體材料將來(lái)發(fā)展方向 （1）將國(guó)產(chǎn)溴化丁基橡膠應(yīng)用于防毒面具生產(chǎn)，解決關(guān)鍵原材料依靠進(jìn)口的問(wèn)題，作為技術(shù)貯備應(yīng)