關(guān)鍵詞:軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料、自燃、異氰酸酯、水、放熱

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(diǎn)。可作隔熱、隔聲和建筑材料,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(shí)決定著熱量多少的實(shí)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(xiǎn)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(shí)的貯存方法、地點(diǎn)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(shí)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(shí),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(cè)定,剛出模時(shí)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(huì)使泡沫體內(nèi)長期保持較高溫度,使泡沫體的自燃點(diǎn)(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(shí)間(6-7個(gè)小時(shí)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(shí)放熱量可達(dá) 228KJ/kg，這時(shí) 溫度會(huì)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(shí)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(shí)， 加上泡沫體積大、堆垛大，氣溫高，具備積熱條件就會(huì)發(fā)生自燃。起火后，還會(huì) 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(jiǎn)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(shí)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(gè)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(huì)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(shí)，體能溫度可達(dá) 200℃，這時(shí)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(shí)驗(yàn)，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(shí)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(shí)要進(jìn)行小批量試驗(yàn)，并加強(qiáng)觀察，生產(chǎn)低密度產(chǎn)品時(shí)，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(chǔ)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(shí)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。

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(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(shí)應(yīng)堅(jiān)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。