淺析軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的自燃

仝東梅 陳綿海

摘要：本文重點介紹了軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的生產(chǎn)過程和自燃機(jī)理，通過對生產(chǎn)過程的分析和自燃機(jī)理的介紹，提出了安生生產(chǎn)，避免出現(xiàn)自燃事故的基本要求。

關(guān)鍵詞：軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料、自燃、異氰酸酯、水、放熱

中圖分類號：TU976+.5文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

泡沫塑料是內(nèi)部具有無數(shù)微孔的塑料，可用聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氨基甲酸酯（即聚氨酯）等樹脂制成，具有質(zhì)輕、絕熱、吸聲、耐潮濕、耐腐蝕等優(yōu)點?？勺鞲魺帷⒏袈暫徒ㄖ牧?，廣泛應(yīng)用于建筑、船舶即飛機(jī)等方面。其中以聚氨酯泡沫塑料應(yīng)用最廣。由于低密度軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料（俗稱海綿）在生產(chǎn)過程中多為放熱反應(yīng)。故經(jīng)常發(fā)生自燃造成火災(zāi)事故。此類火災(zāi)蔓延速度快、具有一定毒性，使撲救工作相當(dāng)困難，往往造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，了解掌握聚氨酯泡沫塑料的自燃機(jī)理與預(yù)防措施是極為重要的。

一、軟質(zhì)泡沫塑料的自燃機(jī)理

軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的自燃機(jī)理形成取決于異氰酸酯與水及多元醇產(chǎn)生的放熱反應(yīng)，在給定指數(shù)下，與多元醇反應(yīng)所需的異氰酸酯是固定不變的。因此，發(fā)泡時決定著熱量多少的實際變量，就是配方中的用水量。用水量越高，反應(yīng)放熱就越多、接近自燃起火危險的最初特征是變色和焦燒現(xiàn)象，溫度或值大約為170－175℃。反應(yīng)放熱量除與配方中的用水量及異氰酸指數(shù)有關(guān)之外，還決定于料塊的大小，最初24小時的貯存方法、地點和環(huán)境條件等等。那么，軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料自燃形成的機(jī)理有哪些呢？

（一）軟質(zhì)泡沫塑料出模后仍有部分單體還在繼續(xù)反應(yīng)使溫度升高。聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料在生產(chǎn)中最主要的第一反應(yīng)是異氰酸酯與羥基和氨基反應(yīng)。這時候，反應(yīng)開始產(chǎn)品為取代氨基甲酸，它斷裂為胺及二氧化碳。胺然后與異氰酸酯反應(yīng)生成取代脲，這些都是聚胺酯軟質(zhì)泡沫的重要基料。在無催化劑的模型體系，胺和異氰酸酯的第二步反應(yīng)比開始的異氰酸酯與水的反應(yīng)快的多。同時，還將釋放出大量的熱和氣體。在一般情況下，軟質(zhì)聚氨酯泡沫生產(chǎn)中的熟化階段需要維持一定的溫度，以保證聚合反應(yīng)的充分進(jìn)行，使泡沫固化，溫度繼續(xù)升高。據(jù)測定，剛出模時溫度一般為150－170℃左右。如果操作人員出現(xiàn)失誤，在配料中多異氰酸酯過量等，就會使泡沫體內(nèi)長期保持較高溫度，使泡沫體的自燃點（415℃）降低而導(dǎo)致自燃。

（二）軟質(zhì)泡沫塑料吸氧生熱促其升溫。據(jù)了解，異氰酸酯的聚合反應(yīng)在泡沫塑料的生產(chǎn)中是十分重要的，它可綜合成碳亞胺放出二氧化碳，在加熱下容易發(fā)生此反應(yīng)。但生成的碳亞胺當(dāng)冷卻后進(jìn)一步與異氰酸酯反應(yīng)生成取代脲亞胺，故在許多改性的異氰酸酯中存在少量的碳亞胺。上述所說有反應(yīng)也都是放熱反應(yīng)，軟質(zhì)泡沫塑料出模后，溫度長時間（6－7個小時以上）仍保持在67℃以上，易吸氧生熱，促使其內(nèi)部溫度升高，當(dāng)達(dá)到193℃時放熱量可達(dá)228KJ/kg，這時溫度會急劇上升，促進(jìn)其自燃。因此，必須將出模后的海綿放在通風(fēng)良好處靜放24小時以上，才能入庫。

（三）過量的多異氰酸酯和水使軟質(zhì)泡沫體內(nèi)溫度升高。雖然，多異氰酸酯因有較高的活性和低的揮發(fā)性，在許多微孔及其它泡沫模塑制件方面得到了廣泛使用。但就用量來說，在制備軟質(zhì)泡沫中主要是二異氰酸酯，按照工藝要求，多異氰酸酯用量一般不得超過3％－12％，水用量不得超過4.2％，如果超量時，加上泡沫體積大、堆垛大，氣溫高，具備積熱條件就會發(fā)生自燃。起火后，還會產(chǎn)生有毒氣體一氧化碳、氰化物氣體等。

二、軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的安全要求

軟質(zhì)聚氨酯生產(chǎn)工藝、設(shè)備都比較簡單，小型工廠、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)都能生產(chǎn)。然而，軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料容易自燃，近幾年，這方面的火災(zāi)已多次發(fā)生，切實做好消防安全工作尤為重要。

（一）要控制反應(yīng)溫度。軟質(zhì)聚氨酯泡沫生產(chǎn)是一個典型的放熱反應(yīng)過程，尤其是甲苯二異氰酸與水反應(yīng)會產(chǎn)生大量的熱，軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料體積大。絕熱性能好，易積聚熱量，在熟化、固化時，體能溫度可達(dá)200℃，這時有一氧化碳和醇類低分子物質(zhì)放出，在中心開始燃燒，俗稱“燒心”。軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料一旦著火，蔓延很快。據(jù)實驗，400公斤泡沫塑料能在5分鐘內(nèi)全部燒完。因此，在生產(chǎn)過程中，要注意溫度的變化，及時采取應(yīng)急措施。在高溫季節(jié)可加入少量抗氧化劑氟利昂Ⅱ，以加速散熱。

（二）慎重選用原料。不同的原料，其放熱情況是不一樣的。使用含水的高聚醚（酯）容易發(fā)熱。生產(chǎn)低密度產(chǎn)品，用水量大，也容易發(fā)熱。因此，當(dāng)更換新燃料時要進(jìn)行小批量試驗，并加強(qiáng)觀察，生產(chǎn)低密度產(chǎn)品時，尤需注意消防安全。

（三）要嚴(yán)格工藝配方。在生產(chǎn)過程中，配方配比不全，容易發(fā)熱，多加了活性催化劑或聚醚（酯）用量不足，尤其是羥基和異氨酸酯比例失調(diào)，或者攪拌不均，嚴(yán)格按照工藝配方生產(chǎn)，防止比例失當(dāng)。

（四）車間必須符合規(guī)定要求。生產(chǎn)車間要有良好的通風(fēng)，防止陽光直射，電氣設(shè)備要符合防爆要求，產(chǎn)品和邊角料均不準(zhǔn)堆積在車間內(nèi)。生產(chǎn)車間必須與其它建筑分開布置，并保持一定的安全距離。

（五）儲存安全要求。剛生產(chǎn)出來的產(chǎn)品還有較高溫度，有些未完全反應(yīng)的物料仍在繼續(xù)放熱，應(yīng)等到充分冷卻后（一般要經(jīng)過24小時以上）方可入庫。庫房建筑必須符合有關(guān)消防安全規(guī)定要求，要有良好的通風(fēng)，夏季要注意防暑降溫，避免陽光直射，堆垛與堆垛之間要留出一定的安全距離，庫房門應(yīng)向外開。

（六）人員素質(zhì)要求。軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料生產(chǎn)崗位，操作人員應(yīng)經(jīng)過消防安全崗位培訓(xùn)，考試合格后方可上崗；操作時應(yīng)堅守崗位。倉庫管理人員必須懂得軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的基本性能及滅火方法，自覺遵守用火用電安全規(guī)定，做到嚴(yán)禁煙火、確保安全。

三、結(jié)束語

軟質(zhì)聚氨泡沫塑料在生產(chǎn)過程中會因聚熱不散而引發(fā)火災(zāi)，給人們的生命財產(chǎn)安全帶來不可估量的損失。因此，我們要在原料質(zhì)量、配料配比、技術(shù)管理、廠房設(shè)施等方面加以重視，避免火災(zāi)事故的發(fā)生