浅析软质聚氨酯泡沫塑料的自燃

浅析软质聚氨酯泡沫塑料的自燃

作者：仝东梅 陈绵海

来源：《城市建设理论研究》2014年第11期

摘要：本文重点介绍了软质聚氨酯泡沫塑料的生产过程和自燃机理，通过对生产过程的分析和自燃机理的介绍，提出了安生生产，避免出现自燃事故的基本要求。 关键词：软质聚氨酯泡沫塑料、自燃、异氰酸酯、水、放热 中图分类号：TU976+.5文献标识码：A

泡沫塑料是内部具有无数微孔的塑料，可用聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氨基甲酸酯（即聚氨酯）等树脂制成，具有质轻、绝热、吸声、耐潮湿、耐腐蚀等优点。可作隔热、隔声和建筑材料，广泛应用于建筑、船舶即飞机等方面。其中以聚氨酯泡沫塑料应用最广。由于低密度软质聚氨酯泡沫塑料（俗称海绵）在生产过程中多为放热反应。故经常发生自燃造成火灾事故。此类火灾蔓延速度快、具有一定毒性，使扑救工作相当困难，往往造成较大的经济损失。因此，了解掌握聚氨酯泡沫塑料的自燃机理与预防措施是极为重要的。 一、软质泡沫塑料的自燃机理

软质聚氨酯泡沫塑料的自燃机理形成取决于异氰酸酯与水及多元醇产生的放热反应，在给定指数下，与多元醇反应所需的异氰酸酯是固定不变的。因此，发泡时决定着热量多少的实际变量，就是配方中的用水量。用水量越高，反应放热就越多、接近自燃起火危险的最初特征是变色和焦烧现象，温度或值大约为170－175℃。反应放热量除与配方中的用水量及异氰酸指数有关之外，还决定于料块的大小，最初24小时的贮存方法、地点和环境条件等等。那么，软质聚氨酯泡沫塑料自燃形成的机理有哪些呢？

（一）软质泡沫塑料出模后仍有部分单体还在继续反应使温度升高。聚氨酯软质泡沫塑料在生产中最主要的第一反应是异氰酸酯与羟基和氨基反应。这时候，反应开始产品为取代氨基甲酸，它断裂为胺及二氧化碳。胺然后与异氰酸酯反应生成取代脲，这些都是聚胺酯软质泡沫的重要基料。在无催化剂的模型体系，胺和异氰酸酯的第二步反应比开始的异氰酸酯与水的反应快的多。同时，还将释放出大量的热和气体。在一般情况下，软质聚氨酯泡沫生产中的熟化阶段需要维持一定的温度，以保证聚合反应的充分进行，使泡沫固化，温度继续升高。据测定，刚出模时温度一般为150－170℃左右。如果操作人员出现失误，在配料中多异氰酸酯过量等，就会使泡沫体内长期保持较高温度，使泡沫体的自燃点（415℃）降低而导致自燃。 （二）软质泡沫塑料吸氧生热促其升温。据了解，异氰酸酯的聚合反应在泡沫塑料的生产中是十分重要的，它可综合成碳亚胺放出二氧化碳，在加热下容易发生此反应。但生成的碳亚胺当冷却后进一步与异氰酸酯反应生成取代脲亚胺，故在许多改性的异氰酸酯中存在少量的碳

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亚胺。上述所说有反应也都是放热反应，软质泡沫塑料出模后，温度长时间（6－7个小时以上）仍保持在67℃以上，易吸氧生热，促使其内部温度升高，当达到193℃时放热量可达228KJ/kg，这时温度会急剧上升，促进其自燃。因此，必须将出模后的海绵放在通风良好处静放24小时以上，才能入库。

（三）过量的多异氰酸酯和水使软质泡沫体内温度升高。虽然，多异氰酸酯因有较高的活性和低的挥发性，在许多微孔及其它泡沫模塑制件方面得到了广泛使用。但就用量来说，在制备软质泡沫中主要是二异氰酸酯，按照工艺要求，多异氰酸酯用量一般不得超过3％－12％，水用量不得超过4.2％，如果超量时，加上泡沫体积大、堆垛大，气温高，具备积热条件就会发生自燃。起火后，还会产生有毒气体一氧化碳、氰化物气体等。 二、软质聚氨酯泡沫塑料的安全要求

软质聚氨酯生产工艺、设备都比较简单，小型工厂、乡镇企业都能生产。然而，软质聚氨酯泡沫塑料容易自燃，近几年，这方面的火灾已多次发生，切实做好消防安全工作尤为重要。 （一）要控制反应温度。软质聚氨酯泡沫生产是一个典型的放热反应过程，尤其是甲苯二异氰酸与水反应会产生大量的热，软质聚氨酯泡沫塑料体积大。绝热性能好，易积聚热量，在熟化、固化时，体能温度可达200℃，这时有一氧化碳和醇类低分子物质放出，在中心开始燃烧，俗称“烧心”。软质聚氨酯泡沫塑料一旦着火，蔓延很快。据实验，400公斤泡沫塑料能在5分钟内全部烧完。因此，在生产过程中，要注意温度的变化，及时采取应急措施。在高温季节可加入少量抗氧化剂氟利昂Ⅱ，以加速散热。

（二）慎重选用原料。不同的原料，其放热情况是不一样的。使用含水的高聚醚（酯）容易发热。生产低密度产品，用水量大，也容易发热。因此，当更换新燃料时要进行小批量试验，并加强观察，生产低密度产品时，尤需注意消防安全。

（三）要严格工艺配方。在生产过程中，配方配比不全，容易发热，多加了活性催化剂或聚醚（酯）用量不足，尤其是羟基和异氨酸酯比例失调，或者搅拌不均，严格按照工艺配方生产，防止比例失当。

（四）车间必须符合规定要求。生产车间要有良好的通风，防止阳光直射，电气设备要符合防爆要求，产品和边角料均不准堆积在车间内。生产车间必须与其它建筑分开布置，并保持一定的安全距离。

（五）储存安全要求。刚生产出来的产品还有较高温度，有些未完全反应的物料仍在继续放热，应等到充分冷却后（一般要经过24小时以上）方可入库。库房建筑必须符合有关消防安全规定要求，要有良好的通风，夏季要注意防暑降温，避免阳光直射，堆垛与堆垛之间要留出一定的安全距离，库房门应向外开。

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（六）人员素质要求。软质聚氨酯泡沫塑料生产岗位，操作人员应经过消防安全岗位培训，考试合格后方可上岗；操作时应坚守岗位。仓库管理人员必须懂得软质聚氨酯泡沫塑料的基本性能及灭火方法，自觉遵守用火用电安全规定，做到严禁烟火、确保安全。 三、结束语

软质聚氨泡沫塑料在生产过程中会因聚热不散而引发火灾，给人们的生命财产安全带来不可估量的损失。因此，我们要在原料质量、配料配比、技术管理、厂房设施等方面加以重视，避免火灾事故的发生