1、软质聚氨酯泡沫塑料自燃原因及预防措施 软质聚氨酯泡沫塑料是一种新型高分子材料，分子量为2 0004 000，密度为16192kgPm3。它是用甲苯二异氰酸酯(简称TDI)与聚醚多元醇缩聚反响而合成，全称是聚胺基甲酯，俗称海绵。由于其密度小，弹性好，隔音防震，乘坐平安舒适，成型施工方便、价格廉价特点，因此，它的应用范围十分广泛，特别在家具、床具、运输、冷藏、建筑、绝热等行业使用十分普遍，已经成为不可缺少的材料之一。 软质聚氨酯泡沫塑料是由二元或多元羟基化合物聚合而成的高分子化合物，在生产过程中多为放热反响，很容易产生自燃引起火灾，并在燃烧过程中能放出一氧化碳、氰化物、甲醛等有毒气体，易造成人员伤
2、亡。但是，由于人们缺乏了解、掌握软质聚氨酯泡沫塑料在成型过程中的危险特性及其预防措施，近年来，在我国许多地区曾发生过屡似屡次的重大火灾案例，给人民生命财产造成了重大的损失，教训十分深刻。 2软质聚氨酯泡沫塑料自燃原因 软质聚氨酯泡沫塑料是通过化学反响而生成的。反响基于两个主要化学组分聚醚多元醇和异氰酸酯，同时参加其它组分，包括水、一氟三氯甲烷、泡沫稳定剂、催化剂，这些物料在瞬间剧烈高速混合、反响，同时形成泡沫，这个过程放出大量热量。泡沫塑料是一种多孔性材料，比外表积很大，泡沫边缘局部热量尚可发散出去，而中心局部的热量，由于泡沫保温效果较好，那么较难移出，在正常反响中，它们放出的热量使泡沫块中心
3、升到一定温度而到达熟化的目的。 然而，当原料不纯、含水量高，配方设计不合理，投料量不准确，在配料过程中，多加了水或活性催化剂，配比失调，或者搅拌不均等都会导致温度急剧升高而发生自燃。其次，软质聚氨酯泡沫塑料在熟化过程中，由于尚未完全反响的物料仍在继续放热，倘假设车间内没有一定的排风装置，通风不良，会使泡沫塑料聚热不散，产生自燃。别外，成型的软质聚氨酯泡沫塑料摆放相互紧贴，没有距离，也会散热不良，容易造成泡沫块中心焦化，甚至酿成火灾。 由于受上述某些因素的影响，软质聚氨酯泡沫塑料的热量逐渐积蓄，泡沫中心温度逐渐上升。经测定，发泡后26小时可升至140160 ，有时甚至更高，约180。如果温度再继
4、续升高，即会发生冒烟等现象，这说明此时泡沫开始发生较剧烈的分解，假设不采取措施那么会自燃。通常认为，泡沫中心温度不宜超过160，否那么，泡沫会变黄，俗称“黄心，或呈棕色，即“焦化现象，温度超过175时，应特别加强警戒。 总之，反响热的积蓄，使高分子材料分解，这是引起软质聚氨酯泡沫塑料自燃的根本原因。 3影响软质聚氨酯泡沫塑料自燃的因素 3.1 聚醚多元醇 目前，块料泡沫生产中所用的多元醇，几乎全部都是聚醚多元醇，聚醚多元醇在软质聚氨酯泡沫原料中所占比重最大，对泡沫自燃有很大的影响，不同品种聚醚多元醇即使表观质量如羟值、酸度、色泽、不饱和度、粘度等几乎相等，但内在质量可能差异很大。具体表现在以下
5、几个方面： (1) 热稳定性 聚醚多元醇的热稳定性将直接影响软质聚氨酯泡沫塑料的热稳定性，世界上一些主要生产厂在聚醚多元醇出厂前，都已配入抗氧剂，以提高热稳定性，聚醚多元醇的热稳定性可以用起始氧化温度表征，不同品种的聚醚多元醇，在羟值相等或接近时，起始氧化温度差距可能较大。从下表可见三种聚醚多元醇的起始氧化温度差达50。表1 聚醚多元醇的起始氧化温度序号 羟值P(mgKOH.g-1) 起始氧化温度P1 56 2102 56 603 46 170泡沫的起始氧化温度与聚醚多元醇的起始氧化温度有关，后者高，前者也高，参加抗氧剂不但能提高聚醚多元醇的起始氧化温度，也能提高所生成泡沫的氧化温度。 (2)
6、 低沸物等杂质含量 聚醚多元醇中低沸物等杂质含量是一项重要指标，聚醚多元醇中低沸物及碱金属离子的含量高，在生产泡沫过程中，少量游离环氧丙烷与TDI发生开环反响，因小环张力消失，而产物中发生大键共轭和超共轭反响，产物能量降低，反响热明显比羟基类活泼氢化合物与TDI反响的热量要大。众所周知钾、钠离子对聚氨酯生成过程中某些化学反响(如缩二脲及脲基甲酸酯的生成)有强烈的催化作用，金属离子含量过高会加速后熟化反响，使反响热更为集中，而泡沫导热系数低，绝热性能好，热量不易散出，以致泡沫块中心温度骤然升高。大分子链热裂解而产生大量的游离基，引发链式反响，再加上聚醚多元醇中醛类化合物的作用，使链式反响不能终止
7、而愈演愈烈，造成局部发黄、焦化直至分解产生大量可燃气体，在到达着火点时与空气接触发生自燃着火。 3.2 TDI 指数 发泡过程中TDI指数可以在一定范围内选择，TDI指数高那么泡沫硬度高，但从生产平安角度考虑，TDI指数不能过高，假设TDI过量，那么过量的未反响TDI会与氨基甲酸酯基团中N原子上的H反响，生成脲基甲酸酯，同时脲基中N原子上的H还会与过量的TDI反响，生成缩二脲，这样导致放热延至数小时之久，使泡沫中心温度长期过高而引起焦化，甚至自燃着火。大局部生产厂认为指数以103%108 %为宜，也有人认为，高达112 %114%时，只要在发泡时精心操作，未必不平安。总之，TDI指数会影响泡沫
8、的焦化程度，但它不是一个独立的因素，必须结合其它一些条件综合考虑。 3.3 水用量 软质聚氨酯泡沫塑料的主要发泡剂是二氧化碳，它是由水和异氰酸酯反响而生成的，反响热为104.6125.5 JPmoL，曾对不同用水量软质聚氨酯泡沫塑料的中心温度作过估计，估算结果为:配方中水量为5时(以聚醚多元醇为100，下同)，泡沫中心温度为162，当水量为6.5 时，那么为184，曾有一工厂做过自燃失火试验，该厂采用高水量混合发泡剂，水量为6.2分，一氟三氯甲烷为15分，泡沫体积为111.5m。屡次实验证明，自燃率为20%，由此可见，高水量配方，自燃可能性较大，但据报道，目前已开发出一种新型生产软质块状塑料用
9、设备，允许采用极高水含量的配方，这种配方免去或极大减少了对助发泡剂的要求，该体系可使块状泡沫塑料迅速冷却，防止了可导致泡沫塑料降解的高发热。 3.4 温度及催化剂浓度 研究发现，料温、环境温度较高或催化剂浓度较大时，软质聚氨酯泡沫塑料较易焦化，甚至自燃，并发现，夏季气温较高，原料温度为38，用水量为5.5时，泡沫会发生自燃，所以夏季天气炎热，热量不易散发，要注意防止泡沫自燃，特别在用水量较高时，更应注意防止发生事故。 3.5 泡沫块厚度 聚合反响是强烈放热反响，一般聚合反响热在发泡过程中放出，大多数软质聚氨酯泡沫塑料在约10s内开始发泡。但是由于聚氨酯泡沫塑料的导热系数很小( 1. 0 m)时
10、，泡沫块的中心温度高达140甚至更高，在完成泡沫膨胀以后，到达最高温度，假设在配方中出现过失时，温度可能更高，在熟化过程中，导致泡沫块内部烧焦和自燃着火。 3.6 搅拌均匀程度 搅拌器的结构型式及转速关系到多种物料在短时间内能否充分搅拌混合均匀，如果搅拌不好，将对泡沫塑料结构产生影响，使泡沫体外表出现大量气泡，产生开裂等缺陷，而且会造成反响体系内TDI局部过浓，促使局部聚合反响剧烈，放热量集中，温度升高，以致着火自燃。 4 软质聚氨酯泡沫塑料自燃的对策预防措施 4.1 把好原料质量关 不同的原料，其放热情况不一样，使用含水量高的聚醚，容易发热。因此，在选择原料时要把好质量关。特别是在更新原料时
11、，先要进行小批量试验，并认真做好观察记录，在确认没有什么问题的情况下，再投入大批量生产。生产低密度产品时，尤需注意平安。在使用国产聚醚时，要注意消除低沸物，降低金属离子的含量，减少反响热，或者添加一定量的抗氧剂，以终止链式反响，防止自燃起火现象的发生。 4.2 把好配方配比关 配方配比不当，容易发热，多加了活性催化剂或聚醚（脂）用量缺乏，尤其是羟基和异氰酸酯比例失调，或者搅拌不均，都会导致温度升高。因此，软质聚氨酯泡沫塑料的配方一经审定，不能随意变更，必须按规定要求配足配好所需原料。一是对计量器具要经常进行校验，确保计量准确；二是在配料过程中要形成监督机制，配备配料员和监督员，落实专人负责，增
12、强其责任心。配料时，配料员和监督员要作好原始记录单上分别签名，做到有据可查，防止因配比失调而产生自燃。 4.3 把好值班监控关 聚氨脂生产过程中要放出热量，尤其是软质聚氨酯泡沫塑料体积大，绝热性能好，能积聚热量，在熟化、固化时体内温度可达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，一旦着火，蔓延很快。因此，在生产过程中要时刻注意温度变化，及时采取应急措施，尤其是熟化成型间是泡沫塑料产生自燃的主要场所，做好对熟化成型间的平安监控是预防泡沫塑料自燃的重要环节。为此，熟化成型间必须有专人值班，并加强观察和监测工作，注意泡沫塑料块温度的变化情况，发现有裂缝、变形、变色、倒塌或者冒黄烟等异常情况，立即采取冷却降温或将物料移出熟化成型间，单独放置于空旷场地上等措施。此外，熟化成型间的泡沫塑料块之间，应保持30以上的间距，以利于通风散热。同时，要十分注意新发的泡沫塑料还有较高温度，要充分冷却后（一般要经过24小时）以后才能入库存放，以保平安。 4.4 把好厂房平安关
