陈卓瑶，张开心，简明慧，齐幸幸，王 黎

（西安交通工程学院，陕西 西安 710300）

在每个城市都有一批默默付出的基层工作者，其中最为辛苦的是环卫工人，他们对每个城市有着不可或缺的作用。调查发现，卫生工作者主要是中老年人，75%的受访者希望改善自己的工作服[1]，同时根据在近几年调查发现，普通环卫工人在工作时都必须穿着工服，但这些工作服有一些功能上的缺点和不舒适性，尤其是在寒冷的冬季和炎热的夏季，弊端会十分明显。特别是夏季，长时间露天的环卫工作导致身着工作服的环卫工人闷热大量出汗，舒适性差[2]。针对普通工服的不足，我们通过研究新型薄膜材料，薄膜是工作服最主要的一种材料，薄膜应用的环境和条件不同，往往应用中对薄膜的耐温性有一定的要求，与金属、陶瓷、玻璃等传统材料相比，塑料的整体耐热性不高，这使得防护服在高温作业中使用率很低。塑料薄膜的耐热性因它们的类型而不同，有的耐热性低，有的耐热性高[3]。文章通过对目前环卫工服主要材料性能进行分析，总结出存在的主要问题是耐热性不高。

一般按照薄膜绝缘材料的耐热等级中，长期工作温度达到H级180 °C以上，可以称为耐高温薄膜，而我们传统界定指耐温达到200 °C以上的成为耐高温薄膜。

1 目前薄膜性能分析

通过市场调查，目前各类型特种作业人员防护服主要材料有聚四氟乙烯（PTFE），聚醚醚酮（PEEK），聚酰亚胺（PI），液晶聚合物（LCP），聚苯硫醚（PPS）主要性能如下：

1.1 聚四氟乙烯（PTFE）薄膜

以四氟乙烯为单体聚集融合而成的高分子有机物称为（PTFE），呈现蜡状白色，半透状，具有优良的耐热、耐冷性，密度约2.2克/毫升，可长期使用于-181 ℃～261 ℃的特殊环境。这种材料与许多有机溶剂都不会发生反应，也不会相溶于所有有机溶剂。聚四氟乙烯的摩擦性非常小，它具有十分好的润滑效果。耐蚀性，它对大多数化学药物和化学试剂都不会反应，与酸性强或者碱性强的有机溶剂都不会反应；它具有很好的承受气候变化的能力，并且它的可使用时间是所有塑料里最长的；它是光滑性能最低的固体原料，它的表面不会粘附任何物质且它的表面张力十分低；它还可制造人造的器官，无毒、无生理活性。

1.2 聚醚醚酮（PEEK）薄膜

PEEK是聚醚醚酮的英文简写，是在主链中含有两个醚键和单个酮键的重复单元所聚合的高聚合物，一般采用与芳香族二元酚基缩合成的一种聚合芳醚类高聚合物，是一种半晶体的高分子材料，PEEK膜是6大特种耐温工程材料之一（PEEK聚醚醚酮、PSF聚砜、PI聚酰亚胺、PAR聚芳酯、PPS聚苯硫醚、LCP液晶聚合物），PEEK材料的密度约为1.30 g/ml左右，熔点345 ℃，软化点168 ℃，拉伸强度132～148 MPa，用玻璃纤维或碳纤维增强的PEEK制品在240 ℃的高温下，机械强度也不降低，可用作耐高温结构材料和电绝缘材料[4]。

1.3 聚酰亚胺（PI）薄膜

polyimide简称PI即为聚酰亚胺，它是一种可承受高热量的高分子聚合物，其主链上带有琥珀酰亚胺环或邻苯二甲酰亚胺，通常由二胺或者二酐组合形成。当前它是工业中最常见的聚合物原料之一，分解温度为545 ℃至600 ℃，其工作温度为200 ℃～380 ℃。它有很好的尺寸稳定性、不容易被氧化、抗辐射性、绝缘性、耐腐蚀性、耐磨性和高强度。

聚酰亚胺薄膜呈淡黄色透明，相对密度1.38至1.46，可在245 ℃至280 ℃的环境中长时间使用，玻璃化温度分别为281摄氏度（Upilex R）、385 ℃（Kapton）和500 ℃以上（Upilex S）。20 ℃时拉伸强度可达到200 MPa，200 ℃时大于100 MPa。

1.4 液晶聚合物（LCP）薄膜

LCP的全称是液晶聚合物材料，简称LCP。它是一种新型的高分子材料树脂，主要是缩聚反应合成获得，与其他有机高分子聚合物对比，液晶聚合物具有相对特别的热反应和分子元素机构，这种材料在溶剂中加热或熔化后失去了大部分固体材料的性质，但产生一种液态部分与固态部分的性质，过渡中间相-液晶态，分子的位置在理想晶体和理想液态之间，LCP具备良好的耐热性，其加工温度达到300 ℃～400 ℃，热变形温度约260 ℃～315 ℃[5]。

由于液晶聚合物的各向异性，它具有高强度、高弹性模量、自增强性能、优良的抗热性、抗冷性、很强的耐蚀性、阻燃性、气电特性和成型加工性。其膨胀系数非常小，摩擦也非常小，还具有优良的抗辐射性和优良的微波传输性能。

1.5 聚苯硫醚（PPS）薄膜

聚苯基硫醚是聚苯硫醚的全称，英文简写为PPS，苯硫基的热塑性树脂在其分子主链中分布，聚苯硫醚是一种晶体高分子聚合物。25 ℃环境温度密度为1.36 g/ml，玻璃化温度为150 ℃；熔点281 ℃，也是六大特种耐温工程材料之一。

聚苯基硫醚树脂具有很好的耐热性、耐蚀性、抗辐射性、阻燃、平衡的物理性能和极好的稳态性以及良好的电性能等优点，其耐热性能介于PET材料和PI材料之间，聚苯基硫醚树脂通过填补、改良后大量用于做特殊种类作业塑料和各种功能性的薄膜、涂层材料和复合材料。

聚苯基硫醚薄膜可以通过各种工艺进行成型加工，包括吹膜法、流延法或拉伸法进行生产，但国外较常用的生产工艺为双向拉伸法，拉伸温度约在80 ℃～120 ℃，拉伸比约为2～6倍，定型温度为220 ℃。

涂层工艺后，涂层布表层采用密闭涂层剂密封，涂层的亲水基或通过其他方式形成的微型孔状结构保证了织物表层的透湿性。复合面团是由特殊薄膜（微型孔状薄膜、聚氨酯透水薄膜等）与聚四氟乙烯超防水透水复合面料等复合面料复合而成。由于织物的主要膜孔的孔径远低于水滴的直径，可以有效预防血液和体液的浸透，微孔变得更加多孔，孔径大于直径，透湿性更好，因为水蒸气分子，水蒸气分子可以自由通过。

经过对以上材料的调查分析，对比每个材料的优劣性能对比分析，聚四氟乙烯比较符合我们的要求，可以在高、低温中使用，而且做到不影响薄膜的性能；同时在使用中难免会接触强酸强碱物品，此薄膜有良好的耐腐蚀性和密封性，不会与皮肤接触；它还有良好的抗老化耐力，增加了防护服的使用年限。所以最终我们选择聚四氟乙烯。

2 市场需求分析

如今社会在高速发展，我们的祖国也越来越强大，这些都离不开每一位特种作业人员在自己岗位上默默无闻的付出，他们用汗水铸就了我们现在的美好生活，因此国家对于特种作业人员的关注程度越来越高。工业防护服是特种工作人员的必要工具，其防护服的性能优良很大程度上影响着工作人员工作环境的舒适性，然而现有工业防护服、环卫工工作服等都缺乏舒适性，针对这个问题，我们利用聚四氟乙烯所研究的薄膜在防护服舒适度上便有了很大的突破和提升，聚四氟乙烯树脂经成型、烧结、冷却成坯、车削、压延，形成聚四氟乙烯薄膜，这样的材料和制备工艺使环卫工人得到一个舒适的着装体感，所以这种特殊防护服有很大的发展前景。

3 多层热防护服研究展望

在工业防护服未来需求量巨大以及政府对于工业人员的高度重视情况下，我们利用聚四氟乙烯材料对目前市面上的普通防护服进行加工再处理，其中，无纺布复合材料和聚乙烯透气膜对防止细菌病毒的侵入和防止液体的浸入非常有效，还可以通过改变合成布的柔韧度来改变品质，并且具有较高的抗拉强度和优异的性能。显著提高通气性和适意性，耐消毒，不具有有毒物质，重量60～100 g/m²。它具有很好的性价比，用它制成的工作服和防护服可以保护工人免受环境影响，并且对工人起到很好的保护作用，使环卫人员长时间露天的环卫工作感到舒适，以便他们能更好地投入工作中。除此之外，随着原材料使用技术的不断进步，聚四氟乙烯薄膜材料的不足正在逐渐被改进，从而使它不仅在防护服的研究领域，更在光学、电学、医学、工业防渗等多个领域有着很好的发展前景。

4 总结

文章通过对多层热防护服温度薄膜性能分析及市场需求分析，对多层热防护服温度薄膜研究进行展望，为解决防护服薄膜材料耐热性不高以及防护服舒适性而选择它，它的细菌病毒防侵性和液体防渗性非常好，并且可以通过改变复合材料的柔和度来改变质感，具有较高的抗拉强度、优良的通气性，大大提高了适意性。它是一种无毒的聚四氟乙烯薄膜，可以承受消毒。同时，在如今防护服需求量大的现状下尽可能让材料简单化从而增加防护服的产量。