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牢靠性、舒適性和使用性能。本文綜述國內(nèi)外防毒面具罩體材料發(fā)呈現(xiàn)狀，并指出將來發(fā)展方向。 1 防毒面具罩體材料發(fā)呈現(xiàn)狀 1.1 國內(nèi)防毒面具罩體材料發(fā)呈現(xiàn)狀 我國軍用防毒面具發(fā)展主要從引進前蘇聯(lián)技術(shù)開頭，逐步達到自行設(shè)計、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)著我軍個體防護裝備的研制任務(wù)，其防護面具發(fā)展技術(shù)自1953年建廠以來，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。隨后從60年月開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)計定型。70年月前，我國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)良的彈性實現(xiàn)將人員頭部整個包裹，實現(xiàn)防護能力，但同時也易產(chǎn)生對頭部的束縛，佩戴舒適性較差。80年月開頭，國內(nèi)開發(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)作格率低等問題。目前正在開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，通過和罩體粘接成型簡扮裝配工藝，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 國外防毒面具罩體材料發(fā)呈現(xiàn)狀 國外自吸過濾式防護面具主要有美軍avon公司研制的m50(見圖1)系列面具和英國scott公司研制的g

4、sr面具(見圖2)。m50面具為野戰(zhàn)條件下使用的核生化防護面具。該項目除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、眼和呼吸道的防護的m52面具；為滿意特種作戰(zhàn)部隊特別需求的m53面具。 國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。最具代表的是美國最新型m53和英國的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，長期佩戴舒適性有所提高，達到罩體舒適性與防毒性能之間的平衡。其它國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bem4gp和加拿大c4罩體采用溴化丁基橡膠。 2 我國防毒面具罩體材料存在的主要問題 2.1 原材料來源問題 目前我國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，但我國氯化丁基橡膠依靠進口，隨著中美貿(mào)易戰(zhàn)加劇，隨時存在斷貨威逼。為解決關(guān)鍵原材料依靠進口問題，開展國產(chǎn)鹵化丁基橡膠替代進口研究。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，著重對國產(chǎn)溴化丁基橡膠進行研究。由于br-c鍵能比

6、ci-c鍵能低，因此硫化溫度低、速度快，存在焦燒時間短，膠料注射加工時易焦燒，產(chǎn)品外觀易產(chǎn)生流痕等問題，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)鍵原材料來源和替代材料的應(yīng)用問題，關(guān)系到將來防毒面具的發(fā)展。 2.2 罩體設(shè)計存在問題 2.2.1 氣密性設(shè)計方面 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)緊力的方式實現(xiàn)。由于橡膠為長鏈的高分子聚合物，長期受力表現(xiàn)為粘彈體，應(yīng)力松弛對材料的影響較大，而現(xiàn)有罩體在材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中對該部分研究較少，造成使用過程中鏡片、通話器等元器

7、件簡單脫落、不緊密的問題，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到密封效果，設(shè)計有一定伸縮余地，以適應(yīng)不同面型需要。膠料硬度大，對面部壓力大，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有轉(zhuǎn)變，因此現(xiàn)有產(chǎn)品的硬度指標(biāo)設(shè)計是否合理，需要進一步的研究。 2.2.2 舒適性設(shè)計方面 罩體舒適性方面主要問題包括：（1）與國外罩體材料相比，膠料硫化后氣味較大，長期使用，產(chǎn)生的異味簡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

8、少部分佩戴者會產(chǎn)生皮膚刺激；（2）面罩對面部、額頭等部位的壓痛感，對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，會影響佩戴舒適性。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 存儲中存在的問題 存儲過程中對產(chǎn)品的影響主要包括兩部分：（1）罩體存儲過程中的變形問題：（2）面罩老化性能是否滿意實際的需求的問題。罩體在存儲過程中受包裝體積的影響，一般采用折疊或擠壓的方式進行存儲。-定的溫度和較小的恒定應(yīng)力下作用下，罩體材料的形變會隨著時間的增長而漸漸增加，在此過程

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，但并未對指標(biāo)進行深入研究和論證，主要通過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行壽命推算，選定拉伸強度作為評價性能，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，如拉伸強度、扯斷伸長率、硬度、300%定伸應(yīng)力等，選用拉伸強度作為評價指標(biāo)是否合理并無研究；且實際使用過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)未進行研究。 3 我國防毒面具罩體材料將來發(fā)展方向 （1）將國產(chǎn)溴化丁基橡膠應(yīng)用于防毒面具生產(chǎn)，解決關(guān)鍵原材料依靠進口的問題，作為技術(shù)貯備應(yīng)