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PBI材料对消防个人防护装备应用的思考

清江浦区清安消防救援站副站长徐乾

（该文章查重率为6.4%）

在恶劣而复杂的火场时，突发危险情况随时都可能发生，特别是火场的高温将直接威胁到消防人员的生命安全。随着社会科技的发展，PBI材质的灭火防护服、阻燃头套、灭火救援手套等逐渐成为世界各国消防救援人员第一选择。

一、PBI材质简介以应用过程

PBI最初是作为美国航空航天局对防火纤维开发的新材料，多年来的技术突破已实现多个新领域应用。1961年由美国科学家首次论证PBI材质优异的热性能及稳定情况，并在20世纪70年代至80年代被美国航空航天局应用于太空飞行及航空服。2003年，PBI材质正式作为消防员装备引入市场。现市场主流PBI防护装备（俗称黄金甲）主要混合40%耐热PBI以及60%高强度芳纶，相比较于现配发芳纶（Nomex）灭火救援服具有更轻的质量（与相似性能灭火救援服轻约20%）、更强的阻燃性及抗高温效能，具有高拉力和撕裂耐力。而PBI材质的灭火防护服与其他材质消防服最大的不同点就是能够抵挡火场可能产生的闪燃和爆燃瞬间攻击并在极端高温和火焰下不会收缩、变脆或断裂。

二、PBI材质灭火救援服与Nomex灭火救援服抗烧对比

PBI是一种热稳定性非常高的纤维，纺成纱线后成金黄色，所以我们通常成PBI灭火防护服为黄金甲。PBI布料是将PBI纤维与对位芳纶纤维混合（通常为凯夫拉或特威龙），再把纱线编织成布料，再做成防护服的外层，内层包括防水层、隔热层及舒适层同普通消防防护服构成相同。国内主流战斗服三大厂商赞睿、优普泰以及英特莱均有依据欧洲EN469：2005、XF10-2014标准设计、生产的PBI消防服，并使中国成为PBI灭火防护服世界第一生产、出口国。

2010年，黑色PBI纤维被研发出来，因此现市场上通常有黄色或黑色的PBI灭火防护服而不单单局限于黄色。

（一）实验介绍。实验测试由英国曼彻斯特独立研究所BTTG进行假人燃烧测试。实验使用对比组，通过控制变量，使附有123个感应器的假人身着同一设计、同一薄膜、同一隔热层，只是外层分别为PBI（黄色）和Nomex(藏青色)两种不同材质战斗服，在同一欧标、国际标准13506：2008，环境1000℃下燃烧8秒测得数据。

图1燃烧前防护服形状

（二）燃烧后防护服对比。此实验模拟在静态情况下防护服损坏情况，通过图2可知在经过8秒，平均热量84Kw/m2高温燃烧后，PBI战斗服并未发生破裂或收缩并保持较高强度，Nomex战斗服表面发现明显变脆及破损。在实际火灾中，消防员在闪燃或爆燃下通常处于动态移动，在通过动态火焰对两种材质烧穿实验中，Nomex芳纶在0.05s烧穿，PBI材质在0.29s烧穿，因此在实际火场中，损坏程度要高于此实验，且Nomex材质防护服破损情况会更严重。

图2燃烧后防护服损坏情况

（三）烧伤程度对比。如图3、图4所示，PBI材质防护服烧伤程度明显低于Nomex芳纶材质防护服。并随时间的增长，芳纶面料的烧伤百分比快速增加，而PBI材质防护服曲线相对平坦。

图3芳纶防护服烧伤程度实验数据

图4PBI材质防护服烧伤程度实验数据

从图5人体模型烧伤程度对比图来看芳纶面料战斗服在2级和3级烧伤面积中比PBI材质战斗服高出近5倍。

图5人体模型烧伤程度对比图

三、对个人防护装备的迭代发展思考

（一）PBI灭火防护服在中国的发展现状。结合目前消防救援队伍实际情况，消防员灭火防护服外层大多采用芳纶类面料，也具备良好的机械性能与阻燃性能。但芳纶类面料在高温下则易发生收缩、燃烧和脆裂等现象，服装受火后无法保持其完整性，极端条件下无法保障消防员人身安全。美国PBI高性能产品公司近年来推出的PBI面料在高温不会出现脆化、收缩或破裂，在高温下仍可保持消防服的效能，在爆燃极端环境下能更有效地保护消防员。目前PBI纤维为美国PBI高性能产品公司独家垄断生产，仅授权国内3家企业使用（赞睿、优普泰以及英特莱），且附加条件苛刻。因为技术垄断，PBI产品在国内售价昂贵（采购价约为1万），加之长使用后即出现褪色等现象，也限制了其在国内的应用推广。

目前，应急管理部天津消防研究所新研发的耐高温灭火防护服，与PBI材质防护服性能相似，采用自主研发的耐高温外层面料，受火后不收缩、不燃烧、不脆裂，具有优异的耐爆燃性能、热防护性能、机械性能及耐老化性能，能有效抵御火场中的高温、爆燃等威胁，正在研发推广中。

（二）改革转隶后新时代消防救援装备发展。“工欲善其事，必先利其器”。当前，随着消防救援队伍向职业化、专业化不断深入发展，“十四五”国家应急体系规划和国家自然灾害应急能力提升工程重大项目的深入实施，队伍装备建设迎来重大机遇，队伍装备建设研究不断加强，建立符合队伍定位的救援装备制度体系，实现救援装备的迭