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军警用功能纺织品

发布日期:2019-08-28 点击数:9

30多年来,洁尔爽?人在为军队现代化建设服务的过程中积累了丰富的经验。北京洁尔爽高科技有限公司及山东巨龙化工有限公司被评为优质军需材料供应商。其中,SCJ抗菌材料先后用于解放军90作训鞋和07作训鞋已有28年的历史,抗菌除臭剂SCJ-963被列入中国人民武装警察部队后勤部部标准WHB4109-200201武警作训鞋》等。 

1 . 军用纺织品都有哪些?

通常军队用纺织品大体包括:军装的通装部分包括礼服(军官礼服、两团一队礼服)、常服(夏常服:衬衣、夏裤,春秋常服,冬常服,含大衣)、作训服(迷彩作训服、阻燃作训服)、工作服(普通工作服、阻燃工作服)、鞋靴、帽子等;军装的特装部分包括防酸工作服、耐高温阻燃工作服、高空飞行服、跳伞越野服、防爆毯、排爆服、排雷服、防割手套、防割服、防寒服、防毒衣、防毒斗篷、防毒靴套、核辐射防护服、核污染防护服等。此外像卫生急救用遮盖布等;运输用纺织品,如车篷、直升飞机避尘罩、邮品袋;单兵防护装具,如救生衣、防弹品,如纱布、绷带、三角巾、担架布;枪械用纺织品,如炮衣、弹药袋、擦枪炮揩布、防弹背心、防弹头盔、避雷靴、降落伞等。

2. 军用功能纺织品的发展进程

随着科技水平的不断提高,军需装备水平发展迅猛。材料、能源、信息越来越成为当代军事科学技术的三大重要支柱;新纤维、新设备、新市场更是纺织企业相佐其间的三大成功要素。据专家介绍,现代战争高技术化的发展,使兵力虽有所下降,但装备水平却不断提高:对于军服、作训服及单兵装备,针对自然环境伤害,要求防风、防寒、防水透湿;针对武器装备伤害,要求防核生化、防弹、防火阻燃等;针对防侦视伤害,要求防微光夜视、防红外、防雷达、防激光等。由于未来战争的特点之一是高机动性,减轻单兵的负荷量可以大幅度减少士兵在行军打仗中的体力消耗,提高单兵的机动灵活性。现阶段由于新型服装材料的层出不穷,已经将服装材料应用到一个新的领域---未来的高科技战争,一个新兴的产业---智能服装材料将在21世纪崛起。特殊服装材料将朝着智能化、生物工程化、超常规化方向发展,因此对军用纺织品的功能性提出了更高的要求,由此也将促进利用高新技术带动传统纺织产业升级的步伐。

3. 现代军服的特种功能 

现在世界上军服的种类繁多,大致可分为礼服、常服和作训服三大类。

随着军队建设的发展,军服更着眼于使军人能在各种条件和环境中自如地行动,保持旺盛的战斗力和保证身体的健康。从制作军服所用材料的质量,军服的结构、样式、颜色以及其他性能等方面,与以前相比,均有了重大的改观。

适应战争的特殊环境,有利于作战。在炮火硝烟中冲锋,军服必须具有一定的阻燃性能。在枪林弹雨中冲杀,军服必须具有防弹的特殊功能;在江河湖海中作战,军服要有一定的托浮和防水作用;在现代侦视器材的监控下行动,军服必须具有一定的防侦视隐身能力;在核、化、生条件下战斗,军服必须具有防原子辐射、防化学沾染、防细菌侵害等用途。另外,军服还应具防寒御冷、调温、调湿、调气等功能,以保证士兵在各种气候条件下作战。所以评价军服的水平,不仅看军服的质量和数量,更必须看军服的防伤害功能,适应各种环境的能力和是否便于行动等因素。

4. 军用功能织物

随着核生化武器、自动武器和侦视器材的快速发展,提高军服以及各类军用品的综合性能已成为军需保障的重要发展方向。硝烟弥漫的战场,变化莫测,军服及大多数军需品在战火中必须具有一定的防火性能、防弹功能、防水功能、防原子辐射功能、防化学沾染功能、防细菌侵害功能等。以保证士兵在各种气候条件下作战。

当前,世界各国军服及军用材料正向着高性能、多功能、复合化、智能化方向发展。我们国家在这方面也发展较快,以下选取几个主要军用织物作一下简单阐述。

 (1)吸汗、透湿、快干织物 

在国际上,军服一般采用毛料或毛涤混纺织物。由于我国的羊毛产量较低,致使我军士兵服装一直采用的确良、涤卡面料,这种面料存在着不透气、起静电、抗皱保形差等问题。如果百万士兵的服装全部用羊毛面料,国家每年就要花大笔资金进口羊毛。加之羊毛面料必须干洗、熨烫,一些基层连队又没有干洗和熨烫的条件,因此,士兵穿毛料军服一直成为一大难题。

目前我国化纤年产量达600万吨以上,是世界化纤生产第一大国。但大多以中低档常规品种为主,差别化纤维比例很低,特别是高性能化纤产量极低,品种很少,使我国高性能功能化纺织品开发成为瓶颈,高档服装用面料尚需大量进口。总后军需装备研究所用合成纤维代替羊毛,解决化纤仿毛过程中极光、静电、起毛起球等世界难题,开发生产出适合中国国情、仿毛超毛、质优价廉的服装面料。他们根据战士作战、训练任务强度大的特点,增加了面料的导湿、排汗性,使面料易洗、快干;根据未来战争中高新武器对军服面料防静电要求高的特点,将特殊复合导电丝以适当的方式织入织物中,有效地避免了静电的产生。

这种织物和复合变形涤纶长丝具有穿着舒适、抗皱保型、抗静电、耐磨、吸湿透湿、易洗快干的特点,该纤维因其良好的夏季服装的服用舒适性,吸汗、透湿、快干而誉为凉爽涤纶

 (2)耐高温阻燃织物

耐高温阻燃织物主要用制作卫星发射中心消防人员、战略导弹部队、海军舰艇、空军飞行员等特种部队作战防护服,减少和避免各种热传递形式(包括战火和核爆炸)对指战员的伤亡,同时也应用于消防、冶金、航空航天、化工、纺织部门工业用耐热阻燃材料和热防护服装。

各种纤维的燃烧性能各不相同,以氧指数(LOI值)表示。LOI值越大,表示越不易燃烧,其中LOI<20为易燃纤维,LOI=20-26为可燃纤维,LOI=26-34为难燃纤维,LOI>35为不燃纤维。以下是几种常用纺织纤维的氧指数(LOI值)。

 

由上表可知,有些纤维容易燃烧,如棉和腈纶就属于易燃纤维;而有些纤维本身就有阻燃性,如芳纶即为难燃纤维。因此芳纶成为军用阻燃织物应用最广的主要纤维,通常使用的为芳纶/棉织物。

 (3)防水透湿织物 

防水透湿织物即是指织物既能防雨水、冰雪,又具有透湿性,能迅速有效地散发人体排除的汗液。若人体的汗液不能及时排出,那么织物内就会产生水蒸气而凝结,从而降低服装等的保暖性。

聚四氟乙烯层压织物是目前国际上各方面性能最好的防水透湿织物,有着广泛的用途,代表了目前世界上该领域的研究方向。从国外的发展来看,已经用于军用极寒地区防护服、帐篷、登山服、宇航服,全天候运动服、运动鞋、手套、医用手术服等方面。主要材料有

4)防弹织物

防弹织物制作成的防弹衣是现代战争中士兵不可缺少的防护服。它具有防枪弹及弹片的功能。单兵防弹装备经历了由金属防护板向非金属合成材料的过度,又由单纯合成材料(如锦纶、凯夫拉等)向合成材料与金属装甲板、陶瓷片等复合式防弹系统发展的过程。新技术与新材料对提高防弹织物的防弹性有着决定性的作用。一些新的合成纤维如zylon又称PBO蜘蛛丝,由于其具有较高的防冲击性能,已成为防各种碎片、防子弹袭击的理想材料,且可减轻防弹服的重量,提高防弹能力。

防弹织物一般用芳纶凯夫拉、高强度、高密度聚乙烯等高性能合成纤维织成。其主要机理为以柔克钢,当枪弹击中时,防弹织物被拉伸而将冲击能量分散于织物的纤维中。此种防弹织物是一个整体,相当大的面积都能抵消枪弹的穿透作用,能有效终止枪弹前进。也有的防弹织物由高效超薄防弹钢片或陶瓷片构成硬质防弹层和高性能合成纤维构成的软质防弹层共同组成,其防弹作用当然也是由这两种防弹层共同来完成的。当子弹撞击硬质防弹层时,由于其具有高强度和高韧性,消耗和分散了子弹所具有的92%的动能,剩余的子弹能量则转化成热能,该热能使子弹本身发生形变或碎裂,而后软质防弹层又对硬质防弹层所吸收的子弹能量做进一步的分散和消耗。

目前用于防弹织物的合成纤维主要有芳纶、高强聚乙烯纤维等。如芳纶1414。芳香族聚酰胺纤维中最有代表性的高强度、高模量和耐高温纤维是聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维,杜邦公司的商品名为“Kevlar”PPTA纤维具有优良的物理机械性能,应用范围十分广泛,如工业上的轮胎帘子线、高强度绳索及耐压容器等;军事方面如防弹衣、防弹头盔、降落伞、装甲板等;航空航天方面如飞机结构和内部装饰材料,机身、机翼,火箭发动机外壳等。

5)防毒织物 

防毒织物主要用于制作防毒服。防毒服可保护在有毒环境中的战士免受气体、液体的有毒物质的危害,保护士兵免受毒气弹侵袭。防毒织物主要有隔绝型、吸附型和解毒型三种。

l 隔绝型防毒织物  

隔绝型防毒织物是橡胶涂层制品。尽管它能较好的保护皮肤免受毒气、毒液的危害,但穿着笨重,行动不便,并由于不透气,阻碍汗液蒸发,使人感到闷热不舒服,因此其用途受到限制。

l 吸附型防毒织物  

吸附型防毒织物是使用活性炭等具有微细孔隙的物质对毒气、毒液物质进行吸附。这是物理吸附,它并不能使有毒试剂的毒性消除。这种防毒织物的品种多样,有的把活性炭纺在纤维里,有的把活性炭粉附在织物上,有的把活性炭粉分散在泡沫塑料里等。这种防毒织物的透气性好、重量轻、防毒效果优良。现代的吸附性防毒织物为双层布基,中间夹活性碳的织物,手感柔软,吸毒面积大。

l 解毒型防毒织物  

解毒型放毒织物是利用附着于织物上的化学物质与毒剂发生化学反应,使其失去毒性而达到防毒目的的。如使用氯酰胺溶液对织物进行浸渍处理,防护作用明显。还有一种用含铬络合物浸渍微孔聚氨酯材料制的防毒织物,因其易燃易破而不便使用。20世纪80年代中期,用微孔中空纤维制成的织物防毒效果极佳。在该中空纤维的内层至少可以填充一种可抑制有毒化学和生物试剂的解毒剂。由于解毒剂包在微孔中空纤维的内层,因此,无论是固体的还是液体的解毒剂,其浓度常高于常规使用的浸渍织物中的解毒剂浓度,又由于微孔中空纤维的多孔性和大的表面积,使解毒剂与毒剂的接触面积增大,防毒效果好,且解毒剂的适用范围广。

这种中空纤维一般由惰性聚合物制成,如聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯等。选用何种聚合物要根据解毒剂性质决定。

多年来,洁尔爽?人在为军队现代化建设服务的过程中积累了丰富的经验。北京洁尔爽高科技有限公司及山东巨龙化工有限公司被评为优质军需材料供应商。其中,SCJ抗菌材料先后用于解放军90作训鞋和07作训鞋已有28年的历史,抗菌除臭剂SCJ-963被列入中国人民武装警察部队后勤部部标准WHB4109-200201武警作训鞋》等。

在上期微信中介绍了军警用功能纺织品的相关知识和功能服装以及功能纺织品设施。随着高科技的不断发展和强军,加强国防的需要,未来的军警用纺织品还有进一步发展的需要。未来军服应该是什么样,没有人能够说得清楚。美军为其未来步兵研究的新型军服可以给我们一定的启示。也许这些军服不久就将成为现实。

1理想军服 

这种军服命名为理想军服,将以一套轻型战斗被服形式呈现,内嵌个人局域网,用于健康监测并能够从无人机等平台下载战场态势感知数据。天线埋设在被服内,以减弱信号特征。该被服能够防破片、5.56毫米和7.62毫米普通枪弹,还具备生化防护能力。该被服还有可能包括一部安装在头盔上的告警系统,可对激光、狙击手和地雷威胁发出警告。

2高速军服

 “高速军服除充当通信设备外,还可发挥多种功能,如进行激光瞄准射击等。军事专家透露,实现这些神奇功能军服的关键在于,制作军服的特种纤维中大量掺入了利用纳米技术制造的微型装置。科学家希望,最终制作这种军服的面料具有较高弹性,质地很轻,但强度及韧性极高,发挥防弹服的功用。按照美国军方的构想,届时美国大兵所戴的激光保护头盔将成为信息中枢,这种头盔由纳米粒子制成,备有微型电脑显示器、昼夜激光瞄准感应仪、化学及生物呼吸面罩等。

3超级军服 

这种战斗服功能繁多,可说是超级战斗服。 这种超级战斗服不仅能够防弹,还能防生化武器、给伤口上药、给指挥官指示士兵的位置、随环境改变伪装色等等。士兵的鞋子上还装备了一种超级弹性装置,能使士兵跃过高达6米的障碍。研究人员还希望给战斗服研制出一种体液回收和过滤装置,使士兵能在缺水的情况下饮用自己的体液生存。

4适应军服

这种军服,能在黑暗中通过察觉人体散热发现目标,即时显示敌友位置,并能根据环境改变颜色,还能监控穿着者心率。穿上这种军服,将使战士们不仅能适应恶劣的地形和敌对的环境,而且能在任何环境下,都感觉到像在家里一样舒适。

5净化军服

这是一种全季节防水军服,能使士兵自己调节内部温度,无论北极冰雪的寒冷还是赤道沙漠的高温都能适应。这种军服的净化水装置还能保证战士随时随地有水喝,"你可以向装置中倒入地面上的脏水甚至汗水和尿,而从装置中倒出的将是可以喝的水。"虽然这种军服带有水净化系统,却相当轻便。军服上由电脑控制的装备、包括头盔的正前方有一个能够显示实时信息的小屏幕。

6陆地军服

 “陆地军服外形和太空服一样,它的特点是装有与士兵武器系统相连接的红外传感器装置。过去,士兵们不得不依靠在出发前印好的信息地图来完成任务。但是凭借"陆地军服",每个战士可以通过安装在头盔上的全球定位系统、小型无线声音和数据通信系统以及一个可穿着的计算机获得即时的信息。从头盔上翻下的小型显示器通过热能和夜视传感器系统与士兵的武器系统相连接,能使士兵在黑暗中描视周围的环境。这个显示器还可以为每个士兵提供一个形势图,使他们即时掌握同伴以及敌人的位置。士兵在战场上请求火力支援,会像发一个E-mail一样简单,因为他随时都能与指挥官取得联系。

7变色龙迷彩军服

据报道,近年来国外已研制出一种所谓变色龙型迷彩作训服,其材料采用一种光色性染料染色,可随着周围环境的光色变化而自动改变颜色。一般情况下,如果周围环境不变,染料处于一种稳定的状态,彩色不发生变化。一旦环境发生变化,光色性染料受到新的光线和环境主色调的反射,会变成与新的环境大致相适应的彩色。

目前美军正在研究采用温敏、光敏或电化学染料的新型迷彩作训服,可使作训服的颜色和图案随地点环境的变化而改变,具备动态防侦视功能。在温度和光的作用下,纤维的某些性能如颜色、力学性能等随温度或光的变化而发生可逆变化的纤维称为温敏或光敏纤维。光敏纤维研究的热点是光致变色纤维,温敏纤维,通过在纤维中隐入温敏化合物而制得,对温敏纤维研究得最多的是温敏变色纤维。日本东丽公司已制成温致变色纤维,该纤维在-40ºC-80ºC能变8种颜色。

8、纳米军服

所谓纳米技术,是以0.1100纳米(1纳米相当于十亿分之一米)尺度为研究对象的新技术。纳米技术通过操纵原子、分子、原子团、分子团,使其重新排列组合,形成新的物质,制造出具有新功能的机器。该技术在信息、生物工程、医学、光学、材料科学等领域均具有广阔的应用前景。虽然美军目前所穿的作战服装已经具备较好的防弹、防水性能,但是缺点也很明显,即重量太大,而且还需携带许多诸如夜视仪等其他装备才能执行作战任务,这样的军装既笨重又不透气,穿起来十分难受,限制了军队作战能力的发挥。而纳米军装恰恰可以解决这些问题。 

新一代纳米军服的每一根纤维都由30层特殊塑料和玻璃制品构成,其厚度仅有100纳米,并具有特殊的红外功能。士兵穿上这种纤维制成的纳米军服,能够在错综复杂的战场环境中轻松辨认出敌我,从而在最大程度上避免误伤。预计纳米军服将于2007年完成基础研究工作,开始进行实验。纳米军装共有六大功能:

①轻巧:以覆盖整套作战服装的防水层为例,其总重量只有0.45克,较之以前轻巧不少,而且透气性能极佳。

②智能化:内嵌在纳米防弹头盔内的超微电脑具有防护、通信、指挥、分析以及全天候火力瞄准等功能,军服材料中使用的纳米太阳能传导电池可与超微存储器相连,确保整个系统的能源供应。

③防护功能:由于纳米材料极高的强度和韧性,因此可以发挥防弹作用。此外,军装中的纳米传感器还可以感应空气中生化指标的变化,当有害气体或物质指标突然升高时,军装会立即将头盔和其他通气部分的透气口关闭,并释放生化武器的解毒剂,起到预防效果。

④治疗功能:该军装将使用一种特殊材料,能够在接收到纳米传感器发出的信号后,按照不同的情况,改变材料的物理状态。如果士兵意外受伤,这种材料可以当作石膏使用;如果士兵需要休息,材料就可以变得松软一些。此外,嵌在军装中的纳米生化感应装置可以监视士兵的心率、血压、体内及体表温度等多项重要指标,以及辨识体表流血部位,并使该部位周边的军服膨胀收缩,起到止血带的作用。士兵伤情数据也会向战地医生的个人电脑系统发送,军医可远程操控军服进行简单治疗。

⑤识别功能:纳米军装将用一种具有特殊的红外线功能的特制纤维作为缝制的主要材料。士兵穿上了这种军服,在激战中能很容易地辨认出自己的战友,从而最大程度地避免误伤事件的发生。

⑥隐身功能:这种军服的特种纤维中将大量掺入利用纳米技术制造的微型发光粒子,从而可以感知周围环境的颜色并做出相应调整,使军服变成与周围环境一致的隐蔽色,从而具备一定的隐身功能。智能材料与结构是近年来发展起来的新型的高科技材料。将具有独特的物理、化学性质的材料做传感器,在具有传感和驱动功能的材料中加上控制功能,便成为智能材。

9、新型防弹衣 

随着防弹材料的发展,未来士兵的包装将更加严密,可以说是刀枪不入、弹不能进身,形形色色的防弹衣将层出不穷。

1)防电子防弹衣

这种防弹衣不仅能防弹,而且还能捕捉到来袭导弹所发出的信号以后,立即进行处理,并在几微秒之内对信号进行修改,并发送出去,使来袭导弹引信受骗上当,在距离几百米的地方就误认为已到达了应该引爆的高度,从而提前爆炸。它不仅能对付单发导弹,而且可对付多发导弹来袭。 

2)蜘蛛丝防弹衣

蜘蛛丝也被认为是制作防弹衣的优良材料,只是目前由于大规模养殖蜘蛛的一系列问题尚未解决,还不具备实用价值。

蜘蛛丝的主要化学成分是甘胺酸(NH2-CH2-COOH)、丙胺酸(NH2-CH[CH3]-COOH)及小部分的丝胺酸(NH2-CH[CH2OH]-COOH),加上其它胺基酸单体蛋白质分子链构成。外观上又细又柔软的蜘蛛丝之所以具有极好的弹性和强度,其原因在于:一方面,蜘蛛丝中具有不规则的蛋白质分子链,这使蜘蛛丝具有弹性;另一方面,蜘蛛丝中还具有规则的蛋白质分子链,这又使蜘蛛丝具有强度。

科学家们已经开始运用仿生学理论研制人工蜘蛛丝,以期求得强力更高而质量更轻的防弹材料。在美国南部的佛罗里达州和许多拉美国家,生活一种别名叫作金眼的蜘蛛。体形较大,素以结网粘捕飞鸟而著称。近年来,美国军方对这种蜘蛛进行了大量研究,发现它的丝有着非常好的力学性能、抗张强度和弹性,是制作防弹衣物极为理想的材料。用它制作的防弹衣,重量将更轻、防弹性能将更好。目前,美国正在解决利用人工方法生产蜘蛛丝,采取生物基因工程技术生产的丝纤维蛋白物,与蜘蛛丝进行混合,生产出制作防弹衣的材料。另外,我国成都天友公司最近正研制开发OEM1基因桑树工程和转蜘蛛丝蛋白基因工程。高含蜘蛛丝蛋白的新家蚕丝可成为制作新型防弹衣的材料,从而实现了把蜘蛛蛋白基因移植到家蚕身上,这是家蚕养殖上的重大突破,推动了丝质防弹衣的早日诞生。

3)仿生防弹衣

这种防弹衣,采取具有松塔和鹿角等生物的属性制作的。穿上这种防弹衣的士兵,将可以抗风雨、防子弹。这是因为,松塔能有效地对付潮湿,当大气湿度下降,松塔的鳞状叶子便会自动张开进行呼吸。基于此,利用类似松塔结构的人造纤维系统,组成新的纤维结构,能适应外界自然条件的变化。如,英国已着手研制这种仿生防弹衣,并将于2010年装备部队。

4)多能防弹衣

它使用最新材料制成,全重7.6公斤,包括战斗服、防弹衣、手套、新型战斗靴、制冷圆领衫、承载元件等。具有防弹、防化学战剂、防火、防热核、防红外监视、防激光、抗御风雨等多种功能。随着世界恐怖主义的发展,各种枪杀、暗杀事件的屡次发生,防弹衣将畅销西方国家。在当年美国总统里根遭到欣克利手枪刺杀后,各国军界对防弹衣的研究掀起了一股新的浪潮,各种各样的防恐怖防弹衣纷纷问世,大大提高了警卫防护能力。

(来源:染整技术)

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