關鍵詞:軟質聚氨酯泡沫塑料、自燃、異氰酸酯、水、放熱

泡沫塑料是內部具有無數微孔的塑料,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,具有質輕、絕熱、吸聲、耐潮濕、耐腐蝕等優點。可作隔熱、隔聲和建筑材料,廣泛應用于建筑、船舶即飛機等方面。其中以聚氨酯泡沫塑料應用最廣。由于低密度軟質聚氨酯泡沫塑料(俗稱海綿)在生產過程中多為放熱反應。故經常發生自燃造成火災事故。此類火災蔓延速度快、具有一定毒性,使撲救工作相當困難,往往造成較大的經濟損失。因此,了解掌握聚氨酯泡沫塑料的自燃機理與預防措施是極為重要的。

一、軟質泡沫塑料的自燃機理

軟質聚氨酯泡沫塑料的自燃機理形成取決于異氰酸酯與水及多元醇產生的放熱反應,在給定指數下,與多元醇反應所需的異氰酸酯是固定不變的。因此,發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象,溫度或值大約為170-175℃。反應放熱量除與配方中的用水量及異氰酸指數有關之外,還決定于料塊的大小,最初24小時的貯存方法、地點和環境條件等等。那么,軟質聚氨酯泡沫塑料自燃形成的機理有哪些呢?

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

(二)軟質泡沫塑料吸氧生熱促其升溫。據了解,異氰酸酯的聚合反應在泡沫塑料的生產中是十分重要的,它可綜合成碳亞胺放出二氧化碳,在加熱下容易發生此反應。但生成的碳亞胺當冷卻后進一步與異氰酸酯反應生成取代脲亞胺,故在許多改性的異氰酸酯中存在少量的碳亞胺。上述所說有反應也都是放熱反應,軟質泡沫塑料出模后,溫度長時間(6-7個小時以上)仍保持在67℃以上,易吸氧生熱，促使其內部溫度升高，當達到 193℃時放熱量可達 228KJ/kg，這時 溫度會急劇上升，促進其自燃。因此，必須將出模后的海綿放在通風良好處靜放 24 小時以上，才能入庫。

(三)過量的多異氰酸酯和水使軟質泡沫體內溫度升高。雖然，多異氰酸酯 因有較高的活性和低的揮發性， 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生自燃。起火后，還會 產生有毒氣體一氧化碳、氰化物氣體等。

二、軟質聚氨酯泡沫塑料的安全要求 軟質聚氨酯生產工藝、設備都比較簡單，小型工廠、鄉鎮企業都能生產。然 而，軟質聚氨酯泡沫塑料容易自燃，近幾年，這方面的火災已多次發生，切實做 好消防安全工作尤為重要。

(一)要控制反應溫度。軟質聚氨酯泡沫生產是一個典型的放熱反應過程， 尤其是甲苯二異氰酸與水反應會產生大量的熱，軟質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 200℃，這時有一氧化 碳和醇類低分子物質放出，在中心開始燃燒，俗稱“燒心”。軟質聚氨酯泡沫塑料 一旦著火，蔓延很快。據實驗，400 公斤泡沫塑料能在 5 分鐘內全部燒完。因此， 在生產過程中，要注意溫度的變化，及時采取應急措施。在高溫季節可加入少量 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)容易發熱。生產低密度產品，用水量大，也容易發熱。因此，當更換 新燃料時要進行小批量試驗，并加強觀察，生產低密度產品時，尤需注意消防安 全。

(三)要嚴格工藝配方。在生產過程中，配方配比不全，容易發熱，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，或者攪拌 不均，嚴格按照工藝配方生產，防止比例失當。

(四)車間必須符合規定要求。生產車間要有良好的通風，防止陽光直射， 電氣設備要符合防爆要求， 產品和邊角料均不準堆積在車間內。生產車間必須與 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。剛生產出來的產品還有較高溫度，有些未完全反應的 物料仍在繼續放熱，應等到充分冷卻后(一般要經過 24 小時以上)方可入庫。庫房建筑必須符合有關消防安全規定要求，要有良好的通風，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，庫房門應向外開。

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(六)人員素質要求。軟質聚氨酯泡沫塑料生產崗位，操作人員應經過消防安全崗位培訓，考試合格后方可上崗;操作時應堅守崗位。倉庫管理人員必須懂 得軟質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定，做 到嚴禁煙火、確保安全。