一種人員密集場所的新型阻燃沙發(fā)的研究

■ 王新鋼 公安部四川消防研究所

根據(jù)公安部消防局的火災(zāi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在我國每年引發(fā)的家庭火災(zāi)死亡案中，家具火災(zāi)占火災(zāi)總數(shù)的2/3，其中軟包家具引燃的占所有火災(zāi)死亡事故的15%，而沙發(fā)是一種裝有彈簧或厚墊的靠背椅，為一種裝有軟墊的多座位椅子。裝有彈簧或厚泡沫塑料等的靠背椅，兩邊有扶手，是軟包家具中的一種。沙發(fā)在人員密集場所，也就是容納50人以上或面積在200平方米以上的舞廳、卡拉OK廳、夜總會、網(wǎng)吧、游藝、洗浴、健身和具有娛樂功能的酒吧和咖啡廳等餐飲場所應(yīng)用相當(dāng)廣泛。這些人員密集場所為了追求豪華、高檔次及舒適的效果，其沙發(fā)基本都是采用高回彈軟質(zhì)聚氨酯泡沫作為填充物，遇到火源極易猛烈燃燒并迅速蔓延。軟質(zhì)聚氨酯泡沫火災(zāi)與其他可燃固體火災(zāi)相比，具有獨特的燃燒特點，主要表現(xiàn)在燃燒速度極快且火焰溫度高，煙霧大且毒性強。軟質(zhì)聚氨酯泡沫的燃燒產(chǎn)物很多，主要有 CO，CO2，H20，NO，NO2，NH3和HCN等，煙霧和毒性給安全疏散和滅火工作帶來了極大的危險和困難，增加了火災(zāi)危險性，國內(nèi)外死亡人數(shù)百人以上的火災(zāi)案例，大多發(fā)生在這些場所。2017年2月25日8時許，江西省南昌市紅谷灘新區(qū)白金匯海航酒店唱天下KTV發(fā)生火災(zāi)，事故造成10人不幸遇難，13人受傷送往醫(yī)院救治，火災(zāi)過火面積1500平方米?；馂?zāi)由于施工人員在會所大堂北部弧形樓梯中部切割南側(cè)金屬扶手時，點燃了切割點正下方堆積的廢棄沙發(fā)引起。因此作為人員密集場所使用的沙發(fā)必須進行阻燃處理，以減小人員密集場所的火災(zāi)危險性。

一、阻燃沙發(fā)的研制

1.沙發(fā)的基本構(gòu)成

沙發(fā)主要是由①木框架、②高彈性繃帶和彈簧、③高彈性軟質(zhì)聚氨酯泡沫、④絲綿（羽絨）、⑤面料（織物面料、皮革）這五部分組成，具體參見圖1，本項目主要針對①木框架、③高彈性軟質(zhì)聚氨酯泡沫和、⑤面料（織物面料、皮革）進行阻燃研究和處理。

圖1 沙發(fā)的基本構(gòu)成

2.阻燃木框架的研究

木材阻燃的要求是降低木材燃燒速率，減少或阻滯火焰?zhèn)鞑ニ俣群图铀偃紵砻娴奶炕^程，木材阻燃劑除賦予木材良好的難燃性外，還應(yīng)賦予木材耐腐、抗白蟻等復(fù)合功能，而且不能降低木材原有的優(yōu)良特性（如顏色、質(zhì)感、強度、裝飾性、涂飾性等），更不能增加額外的負(fù)面性能（如毒性、腐蝕性、潮解起霜等）。本項目選擇的是硼酸鋅：聚磷酸銨：水=1:2:10的質(zhì)量比，混合均勻后進行加壓浸漬處理，處理后的阻燃木材能達(dá)到離火自熄。

3.阻燃面料的研究

對沙發(fā)面料一般都是采取的化學(xué)改性或阻燃后處理，該方法成本低，但阻燃性一般隨著使用年限和洗滌次數(shù)的增加而逐漸降低或消失，本項目采取前整理阻燃，沙發(fā)面料是由88%的棉纖維和12%阻燃尼龍混紡而成，使沙發(fā)面料本身具有優(yōu)良的阻燃性能，能有效的防止火花、金屬熔滴物的噴濺，熱防護性能較好。

4.阻燃軟質(zhì)聚氨酯泡沫的研究

從目前國內(nèi)外研究來看，提高聚氨酯泡沫塑料的阻燃性主要有以下兩種途徑：①以添加劑的方式加入含氯、溴、磷、銻等元素的非活性有機化合物，以制得添加型阻燃泡沫塑料。②在多元醇或異氰酸酯鍵上直接引入上述阻燃元素作為反應(yīng)型阻燃劑，以得到結(jié)構(gòu)型阻燃泡沫。

本項目對阻燃軟質(zhì)聚氨酯泡沫主要是在聚氨酯原料中添加阻燃劑的方式開展。

（1）阻燃劑的篩選。本研究選取聚磷酸酯阻燃劑、聚磷酸銨、三聚氰胺、3-?-氯乙基磷酸酯、四溴雙酚A、氫氧化鋁、氫氧化鎂、三氧化二銻等不同種典型阻燃劑，通過設(shè)計不同的聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料發(fā)泡配方，對其在聚氨酯軟泡上的阻燃作用進行了對比研究。最終確定的實驗室配方主要由表1所示的原料組成。

表1 阻燃軟質(zhì)聚氨酯泡沫的配方組成及作用

發(fā) 泡 劑（ 如HCFC-141b、環(huán)戊烷等）汽化后作為氣泡來源并移去反應(yīng)熱阻燃劑 使泡沫塑料具有阻燃性

（2）阻燃軟質(zhì)聚氨酯泡沫的中試及成型研究。

按實驗室配方稱取一定量的聚醚多元醇、聚合物多元醇、催化劑、發(fā)泡劑、泡沫穩(wěn)定劑、交聯(lián)劑、阻燃劑等助劑于聚氨酯低壓發(fā)泡機一容器中，攪拌均勻，作為A組分，控制其溫度在20℃～25℃；在聚氨酯低壓發(fā)泡機另一容器中按配方稱取一定量的異氰酸酯，作為 B 組分，控制其溫度在20℃～25℃。高速攪拌5s～8s，立即倒入已預(yù)熱到（50±5）℃的模具中，快速合模，待泡沫熟化5min～6 min后脫模，放置48h即可得到成品，圖2為生產(chǎn)的阻燃軟質(zhì)聚氨酯泡沫組件的相關(guān)模具、生產(chǎn)線及組件成品。

圖2 阻燃軟質(zhì)聚氨酯泡沫組件的相關(guān)模具、生產(chǎn)線及組件成品

將中試生產(chǎn)的人員密集場所沙發(fā)用阻燃軟質(zhì)聚氨酯泡沫組件樣品送到國家防火建材質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，按照GB8624-2012《建筑材料及制品燃燒性能分級》進行燃燒性能檢測，其檢測結(jié)果見表2。

表2 阻燃聚氨酯泡沫檢測結(jié)果

5.包制組裝工藝

最終把經(jīng)過阻燃處理的①木框架、②高彈性繃帶和彈簧、③高彈性軟質(zhì)聚氨酯泡沫、④絲綿（羽絨）、⑤面料（織物面料、皮革）這五部分組裝成一個可以使用的人員密集場所的阻燃沙發(fā)，具體流程參見圖3。

圖3 沙發(fā)的組裝流程

最終的人員密集場所的阻燃沙發(fā)成品及組件參見圖4。

圖4 人員密集場所的阻燃沙發(fā)及組件

二、結(jié)語

本項目針對人員密集場所沙發(fā)的火災(zāi)危險性，分別研制了一種沙發(fā)用阻燃聚氨酯泡沫組件，阻燃面料及阻燃木材并將阻燃聚氨酯泡沫進行了試生產(chǎn)，將阻燃聚氨酯泡沫送往第三方檢測機構(gòu)，按照GB 8624-2012《建筑材料及制品燃燒性能分級》進行檢測，發(fā)現(xiàn)該阻燃聚氨酯泡沫燃燒性能達(dá)到B1級，平均燃燒時間10s，平均燃燒高度180 mm，密度45.5 kg/m3，回彈性50%，完全達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，將研制的阻燃面料，阻燃木材及阻燃泡沫組裝成一種人員密集場所使用的阻燃沙發(fā)組件及成品，該阻燃沙發(fā)的推廣應(yīng)用，將有利于降低人員密集場所的火災(zāi)危險性。