刘 旺，郑明远(.， ；.科技大学， 05008)

近年来，随着社会经济的快速发展，生产要素、生产设施的不断增加，造成了可燃物、助燃物及火源的种类和数量不断增多，火灾发生频率呈上升趋势，火场环境更加复杂。火灾不仅给人们的财产带来损失还会威胁人们的生命安全。消防服是保护消防队员人身安全的重要装备品之一，它不仅是火灾扑救现场的必需品，也是保护消防队员身体免受伤害的防火用具。因此，研究设计适应火灾扑救活动的消防服就显得尤为重要[1-3]。

1 早期消防及消防装备

早在中世纪以前，罗马帝国就有了专门负责灭火的“看火员”，随后欧洲各国也都有了早期的消防小队。然而直到19世纪末期才有了专业培训人员以及与专业装备相结合的消防人员。随之，消防装备也由原来的简单装备开始向现代化、全方位发展。1836年Henry T.Grataca P设计出了现代头盔的原形，使得消防员可以应对一些掉落材料的砸伤危险。同一时期，消防员穿着厚棉衣和皮革靴子以抵御火势。1863年第一个携带独立呼吸装置的消防设备诞生，使得穿着人员可以防止被烟尘和有毒药气体呛到。随着19世纪晚期，橡胶的发现大大增强了材料的使用范围，在二战期间和之后的一段时间橡胶大衣和橡胶长靴以及传统的防火头盔是消防员的常用装备。直到二战以后关于防护装备的正规标准才逐渐发展起来，美国防火协会(NFPA)曾制定了一系列标准。其中最典型的就是NFPA1971建筑灭火中消防员的全套装备标准。这一时期，消防服开始有三层结构：外层防火层；中间防水层；内层隔热层[4]。1982年NFPA发展了一套个人安全报警系统，它能在救火中发出危险警报。同一时期，杜邦公司的Nomex和Kevlar被应用到外层防火层中，显著地提高了消防服的应用性能。现如今消防装备传承了一直以来的科学技术：大衣和裤子都是采用NFPA规定的三层结构；新的材料被应用于装备之中；多重口袋以携带多种工具；可移动的护膝垫；带有下巴支撑带及耳朵脖子保护袋盖的头盔等。随着以后要面临更多的生物、化学、辐射和核污染的威胁，消防装备的发展也要向着多功能的方向前进。

我国消防服的发展也是经历了好几代更新变化，早期使用的85式消防灭火服的阻燃材料是在纤维中加入化学阻燃添加剂或对织物进行阻燃处理。其阻燃性能是暂时的，会因长期洗涤而使阻燃效果降低甚至消失。它的耐磨性、防静电性、防化学试剂性都较差，热防护性能也很差，而且在高温情况下产生的高温气体、烟雾、煤焦油等增加了对人体的灼伤程度。到20世纪90年代中期，公安消防局根据形势发展的需要研制了“九七型消防战斗服”。它的外表防火层是新型阻燃材料“美它斯”，防水透气层是在布基上覆盖聚四氟乙烯而成，隔热层是由阻热毯组成，舒适层是由普通棉布起绒外粘活性碳构成。科学合理的结构、材质决定了新式消防服具有旧式消防服无可比拟的优点，更加适用于保护消防队员。

2 消防服的分类

我国现行使用的消防员灭火防护服分为消防灭火服、消防隔热服、消防防化服、消防避火服和指挥服等五大类[5-6]。这些消防服是根据不同灾害事故对人体的伤害状况研制而成，主要应用于火灾扑救现场和各种灾害事故救助现场。

2.1 消防灭火服

消防灭火服，也就是传统意义上的消防服，也称作战斗服，是为消防人员在火场灭火战斗中保护自身而设计的一种防护服装，它集阻燃、隔热、防水、透湿于一体，可有效保证消防员在灭火战斗时的人身安全、灭火战术的顺利实施以及灭火器材的有效应用。我国自2003年5月起，消防部队开始逐步使用符合GA10—2002《消防员灭火防护服》标准的新型消防灭火服。消防服的防护性能好坏是关系到消防员是否能成功救援的关键，如果消防服防护性能不足则可能延误战机，或降低战斗力，甚至会在抢救被困人员时自身遭受烧伤。

2.2 消防隔热服

消防隔热服是消防人员在火场上靠近或接近高温区进行灭火战斗时穿着的防护服装。它是由复合铝箔、防火布、舒适层组成，防辐射温度900℃，具有质轻、柔软、防水等优点。

2.3 消防避火服

消防避火服是专门为消防员短时间穿越火区或短时间进入火焰区进行灭火战斗和抢险救援时穿着而设计的防护服装。它是由耐火纤维布、防火层、耐火隔热层、防水层、阻燃隔热层、舒适层组成，耐火焰温度1000℃，防辐射温度1300℃，具有优越的抗火焰燃烧、抗热辐射渗透和整体抗热性能。

2.4 消防指挥服

消防指挥服是消防指挥员指挥灭火战斗时穿着的具有一定防护功能的服装，适用于公安消防部队和企事业专职消防大队以上指挥人员使用。

2.5 消防防化服

消防防化服是专门为消防人员进入化学危险品或腐蚀性物质的火灾或事故现场进行灭火战斗、抢险救援时穿着的一种防护装备。它主要是由阻燃防化层、防火隔热层、舒适层组成，具有应急呼叫和通信联络等多种功能。

3 消防服的结构

火灾对人体造成伤害的主要因素有：火焰(对流热)、接触热、辐射热、熔融金属或其他材料液滴及蒸汽等。因此这就要求消防服必须满足以下要求：阻燃、性能稳定(受热不收缩、不熔融或形成烧焦碳化等)、绝热和防液体渗透(防止油、水或其他液体渗透)。同时，消防员在进行作业时候，不仅会受到来自外部环境的损伤，同时也会受到自身新陈代谢的压力，所以消防服的作用就必须同时协调解决这两者之间的联系与矛盾[7]。此外，穿着消防服不仅对身体舒适性产生负影响，同时也大大影响消防人员自身的动作灵活程度，造成消防人员正常作业难度增加[8]。基于种种要求，就决定了消防服必须具备特殊的多层结构，从而满足消防员工作及自身的各种要求。根据NFPA1971的标准，消防服为三层结构：外层为防火阻燃层，使用高性能防火材料并经拒水整理形成一道坚实的外壁；中间层为防水透湿层，它能防止水分接触并烫伤皮肤且能把人体新陈代谢产生的水汽挥发出去；第三层为隔热舒适层，主要是用热阻较大的材料阻挡外界热量进入人体且对人体接触舒适。图1就是经典的消防服结构示意图，图2为消防服结构实物图。

图1 消防服结构示意图

图2 消防服结构实物图

以美国为例，消防服通常分为三层构造，由外及内分别是外壳层、蒸汽阻挡层和隔热层。外壳层多用Kevlar、PBI纤维织物，阻燃、耐高温、防穿刺；蒸汽阻挡层选用聚四氟乙烯薄膜等，阻挡外界高温液滴浸入，同时还能透气，提供舒适性；隔热层采用Nomex纤维织物阻挡外热。蒸汽阻挡层虽然能使消防队员不受蒸汽或有毒化学物的伤害，但却阻碍了人体汗液的蒸发并使体热上升，从而威胁消防队员的健康和安全。因此，一些欧洲国家并不采用美国消防服中内衬的蒸汽阻挡层。

消防服的服装结构也是随着时代的变化而发展的。现在，消防服大致可以分为两种结构：一种是上下分身式，另一种是上下连体式，两者各有利弊。上下分身的消防服安全性高(含下半身防护，全身的防护性高)、容易活动、不易沾湿、防水性好、耐寒性好、功能和外观好，但是具有散热性差，体热不易排出、造价高、衣体重的缺点；上下连体式消防服散热性高，体热容易排出、造价低，但是存在安全性稍差、活动不方便的缺点。我国现行使用的消防战斗服符合GA10—2002标准[9]、欧洲EN469和美国NFPA1971标准，为上下分身型。

4 新型消防服的性能要求

4.1 外层具有永久阻燃防火性能

消防服的外层是与火和热直接接触的一层，也是关系到产品性能好坏的最关键的一层，目前阻燃外层面料的加工有两种方式：①在纤维中加入化学添加剂或对织物进行阻燃处理，即以吸附沉积、化学键结合、非极性范德华力结合或粘结作用使阻燃剂固着在织物或纱线上，以获得阻燃效果；②提高成纤高聚物的热稳定性，通过提高热裂解温度，抑制可燃气体的产生，增加炭化程度，使纤维不易着火燃烧，比如在大分子链中引入芳环或芳杂环，使之与线形大分子之间发生反应变成三维交联立体结构等。第一种方法的发展取决于阻燃剂的发展和工艺流程的改进[10]，第二种方法则是和一些高性能纤维的发展联系在一起。

4.2 良好的防水透气性能

一般火场上大量使用水当灭火剂来扑救火灾，如果消防服不防水，则会有很多不利影响：①在冬季，消防员穿着湿透的消防服会造成冻伤；②湿透的消防服靠近火焰时产生的热蒸汽会对消防员造成烫伤；③吸水过多会增加负重，影响消防服的灵活性和舒适性，所以消防服必须具有一定的防水性能。同时，火场温度高、热量大，消防员活动量大，人体排汗多，如果消防服透气性差，就会使人感到闷热、窒息，严重影响战斗力。目前解决该问题的方法是采用复合微孔四氟乙烯膜的阻燃布，微孔四氟乙烯膜本身是耐高温的，只要微孔的孔径在一定范围内，材料的耐静水压和透气性能达到一定的指标，就能阻挡水的通过而又畅通地排出汗蒸汽。例如我国的97式消防战斗服和抗非典防护服就都采用了这种材料。

4.3 良好的隔热性能

据资料表明，火场的温度在60～1100℃之间，而辐射热在1.5～200 kW/m2之间，因此消防服必须具有良好的热防护性能，包括防直接灼烧的热传导性能和防辐射热的渗透性能。只靠单薄的阻燃外层是不够的，如果采用增加外层材料厚度来达到要求，又会使成本太高。新型消防服装一般选用服用性能较好的永久性阻燃短纤维做成薄型毡类无纺布，这类材料作为消防服的隔热材料对消防服的热防护性能的作用特别突出。

4.4 防静电性能

在石油化工等行业的工作环境中，静电也有可能成为点火源，引起火灾。防静电纤维在易燃易爆的环境中增加穿着者的安全系数，同时防静电纤维还能改善服装的舒适性和耐磨性。如杜邦公司的P-140消除静电的碳芯纤维，能吸引织物上的电荷，在碳芯上感应相反的电荷，当感应电荷达到一定能级时，就会使周围的空气分子离子化，中和织物上和碳芯纤维上的电荷，从而消除静电。

4.5 整体结构的协调性

消防服不但要具备很好的热防护性能，还要求重量轻、穿卸方便，结构宽松，对跑、跳、爬等动作没有限制，不易引起勾挂，穿着舒适，在受力较大的部位和容易受伤的部位如膝、肘、档、胸、肩等处的缝线和结构上采取加强措施。

5 阻燃防护服的发展趋势

消防服发展的总体趋势是全面防护，实现由单一危险因素防护到多种危害因素的综合防护，由强调防护性到重视人体工效学特征与舒适性的转变。这种趋势主要体现在三个方面：一是服装材料的高性能化；二是新技术的发展；三是织物复合及后整理加工技术的不断成熟[11-12]。

我国和世界上大多数国家的阻燃纺织品性能测试方法都向国际标准(ISO)靠近，有的是直接采用，有的是等同或等效采用；在产品标准上则向国际化和系列化方向发展。我国消防部门已先行一步，消防员普通防护服性能要求及试验方法、消防隔热服、消防避火服和消防防化服四个产品形成了行业系列标准。消防服装的生产逐渐走向标准化、多功能化[13]，可以预想将来的火灾扑救作业现场会是一个高端科技纵横的战场。

6 结语

通过分析研究发现，消防服研究方面仍存在一定的不足，例如：现有的研究对消防服实际使用情况、消防员对消防服的评价以及目前消防服的缺点调研得不够充分，尤其是国内尚无消防员对消防服性能的主观评价方面的研究成果。目前存在这些不足，就需求我们进一步对其消防服的研制工作作出更完善的研究，从而制备出更适宜消防作业的服装。

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