摘要：罩体作为防毒面具重要组成部分，影响防毒面具的综合使用性能。本文综述了国内外防毒面具罩体材料的发展情况。通过与国外卤化丁基橡胶罩体材料对比，分析我国防毒面具罩体材料存在的问题，并指出罩体材料未来的发展方向。

关键词：防毒面具；罩体材料；卤化丁基橡胶

防毒面具一般由面罩、滤毒罐和导气管等组成，而面罩则包括罩体、阻水罩、眼窗、呼(吸)气活门片、通话器、头带等，其中罩体作为面罩的重要组成部分，在很大程度上决定防毒面具的防护可靠性、舒适性和使用性能^[1-3]。本文综述国内外防毒面具罩体材料发展现状，并指出未来发展方向。

1 防毒面具罩体材料发展现状

1.1 国内防毒面具罩体材料发展现状

我国军用防毒面具发展主要从引进前苏联技术开始，逐步达到自行设计、制造和批量生产能力。山西新华防化装备研究院作为“一五”期间由原苏联援建的大型军工企业，担负着我军个体防护装备的研制任务，其防护面具发展技术自1953年建厂以来，已完成多种防毒面具研究。

1959年投入生产的第一代01型防毒面具^[4]，全部技术资料从原苏联引进。随后从60年代开始防毒面具的自主研发，第二代防毒面具02型、03型、04型分别于1964年、1965年和1969年设计定型。70年代前，我国使用的主要是单眼或双眼头盔式橡胶面罩，面罩主体采用天然橡胶，天然橡胶优良的弹性实现将人员头部整个包裹，实现防护能力，但同时也易产生对头部的束缚，佩戴舒适性较差。80年代开始，国内开发了头带式大视窗面罩，罩体在密封部位有--道双层反折密封圈与面部密合，并有一定伸缩余地，更能适应不同面型需要，在此基础上于1987年设计了第三代防毒面具05型。该面具罩体采用天然橡胶，采用反折边密合框结构罩体，面罩挺度较以前军用面具有较大提高，为此，罩体成形厚度有所增加，以满足防毒面具防护性能以及功能部件安装的要求。第四代防毒面具08型和09型，分别于1997年和2012年设计定型，采用氯化丁基橡胶做罩体材料，大幅提高了防毒性能，但存在回弹性差、易变形、装配合格率低等问题。目前正在开展第五代防毒面具研制工作，采用柔性可折叠的聚氨酯镜片^[5]，通过和罩体粘接成型简化装配工艺，提高使用可靠性，罩体采用溴化丁基橡胶与天然橡胶共混胶，提高材料回弹性和佩戴生理舒适性。

1.2 国外防毒面具罩体材料发展现状

国外自吸过滤式防护面具主要有美军AVON公司研制的M50(见图1)系列面具和英国Scott公司研制的GSR面具(见图2)。M50面具^[6]为野战条件下使用的核生化防护面具。该项目除M50面具之外还有：战车应用的M51面具；为市民和突发事件处置人员提供低水平CBRN威胁下的头、眼和呼吸道的防护的M52面具；为满足特种作战部队特殊需求的M53面具。

国外防毒面具用罩体材料主要有氯化J基橡胶与硅橡胶共混胶、丁基橡胶与三元乙丙橡胶共混胶、氯化丁基橡胶、溴化丁基橡胶等。最具代表的是美国最新型M53和英国的GSR防毒面具，其罩体材料采用氯化丁基橡胶和硅橡胶共混胶^[7]，这种材料质轻、柔顺性好、抗化学渗透性强，长期佩戴舒适性有所提高，达到罩体舒适性与防毒性能之间的平衡。其它国家的防毒面具也多以合成橡胶为主，瑞士SM90采用丁基橡胶和三元乙丙橡胶共混胶，捷克CM-5采用丁基橡胶，以色列M-A1采用氯化丁基橡胶，意大利M90，比利时BEM4GP和加拿大C4罩体采用溴化丁基橡胶。

2 我国防毒面具罩体材料存在的主要问题

2.1 原材料来源问题

目前我国防毒面具主要采用氯化丁基橡胶作为罩体材料，具有优异的防毒性能、洗消性能和耐老化性能，但我国氯化丁基橡胶依赖进口，随着中美贸易战加剧，随时存在断货威胁^[8-9]。为解决关键原材料依赖进口问题，开展国产卤化丁基橡胶替代进口研究^[10-11]。氯化丁基橡胶由丁基橡胶溶液通入氯气而制得，由于氯气受国内工业环保要求管控，导致生产公司少、供货量不稳定，着重对国产溴化丁基橡胶进行研究^[12]。由于Br-C键能比CI-C键能低，因此硫化温度低、速度快，存在焦烧时间短，胶料注射加工时易焦烧，产品外观易产生流痕等问题，限制溴化丁基橡胶在面罩_上的顺利应用。因此如何解决关键原材料来源和替代材料的应用问题，关系到未来防毒面具的发展。

2.2 罩体设计存在问题

2.2.1 气密性设计方面

罩体气密性主要包括两部分：（1)罩体与镜片、通话器等元器件配合的气密性；（2）面罩密合框和脸部的气密性。罩体与元器件的气密主要采用卡箍、卡带等方式施加预紧力的方式实现。由于橡胶为长链的高分子聚合物，长期受力表现为粘弹体，应力松弛对材料的影响较大，而现有罩体在材料和结构设计过程中对该部分研究较少，造成使用过程中镜片、通话器等元器件容易脱落、不紧密的问题，影响了面具气密性及装配牢固度。面罩密合框和脸部的气密性主要依靠反折密封框与面部贴合从而达到密封效果，设计有一定伸缩余地，以适应不同面型需要。胶料硬度大，对面部压力大，虽然可以提高密封性能，但佩戴舒适性降低；硬度小，与面部贴合不紧，影响气密性。随着面罩材料从天然橡胶到卤化丁基橡胶，结构从头套式到密合框式，橡胶材料的硬度却没有改变，因此现有产品的硬度指标设计是否合理，需要进一步的研究。

2.2.2 舒适性设计方面

罩体舒适性方面主要问题包括：（1）与国外罩体材料相比，胶料硫化后气味较大，长期使用，产生的异味容易影响佩戴人员的判断，另外卤化丁基橡胶与皮肤的相容性有待提高，对少部分佩戴者会产生皮肤刺激；（2）面罩对面部、额头等部位的压痛感，对人员的舒适性影响最大，为了使密合框产生较大的弹性变形，往往需要较大的拉力以满足与接触面的密封，当胶料硬度和定伸应力指标较大时，会影响佩戴舒适性。因此如何在不影响产品使用性能的情况下，降低罩体材料硬度和定伸应力，有助于提高面罩佩戴舒适性。

2.3 存储中存在的问题

存储过程中对产品的影响主要包括两部分：（1）罩体存储过程中的变形问题：（2）面罩老化性能是否满足实际的需求的问题。罩体在存储过程中受包装体积的影响，一般采用折叠或挤压的方式进行存储。-定的温度和较小的恒定应力下作用下，罩体材料的形变会随着时间的增长而逐渐增加，在此过程中的变形主要包括普弹形变、推迟性形变和塑性形变。其中，塑性形变是由线性高分子之间的蠕动所致，这部分形变是不可逆的，也称为永久变形，这是造成罩体变形的主要因素。

目前氯化丁基橡胶的耐老化性能指标是10年，但并未对指标进行深入研究和论证，主要通过GB/T 20028-2005《硫化橡胶或热塑性橡胶应用阿累尼乌斯图推算寿命和最高使用温度》进行寿命推算，选定拉伸强度作为评价性能，性能下降至50%作为试样的临界值。但反应罩体材料的指标有很多，如拉伸强度、扯断伸长率、硬度、300%定伸应力等，选用拉伸强度作为评价指标是否合理并无研究；且实际使用过程中罩体材料性能如果下降50%，其性能是否满足现有指标未进行研究。

3 我国防毒面具罩体材料未来发展方向

（1）将国产溴化丁基橡胶应用于防毒面具生产，解决关键原材料依赖进口的问题，作为技术贮备应对因中美贸易可能出现的进口氯化丁基橡胶缺货或断货的状况。

（2）通过对弹性、压缩永久变形、老化性能和低温性能等进行研究，建立新的防毒面具指标体系，解决防毒面具指标体系与使用性能脱节的问题，提高罩体抗变形能力气密性和佩戴舒适性，实现防毒面具罩体防护性能、使用性能和佩戴性能的兼容。

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本文文献格式：崔江舟，刘彦妮，赵大力，等.防毒面具罩体材料发展现状及发展方向[J].广东化工，2021，48(7)：73-74)