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1、 聚氨酯泡沫塑料 火灾危险性分析及其阻燃技术的研究 The Analysis of Polyurethane Foams Fire Risk and Research of the Fire-Proof Technology 学科专业: 化学工程 研 究 生: 王晓杰 指导教师: 阮湘泉 教授 企业导师：马中全 高工 天津大学独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得 天津大学天津大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究
2、所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 天津大学天津大学 有关保留、使用学位论文的规定。特授权 天津大学天津大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 （保密的学位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 摘 要 摘 要 聚氨酯泡沫塑料是一种高分子合成材料，其性能优异，应用范围十分广泛。但聚氨酯
3、泡沫塑料在生产、 储存以及使用中易发火灾， 火灾时能放出使人窒息死亡的毒气，特别是近年来已在一些场所造成重大的人员伤亡事故。 本文对聚氨酯泡沫塑料的燃烧过程和燃烧特点以及燃烧产物的毒性分析， 并结合典型案例，着重分析了聚氨酯泡沫塑料的火灾危险性。 本文对聚氨酯泡沫塑料的阻燃技术进行了深入的研究， 针对建筑用硬质泡沫塑料阻燃剂配方和筛选进行了实验研究，采用氧指数法和 Cone Calorimeterc 法对试样进行分析，最终获得了较佳的阻燃效果。同时对制备聚氨酯泡沫塑料工艺过程中的火灾危险性进行分析，从而提出了在生产和使用聚氨酯泡沫塑料作为保温隔热材料时，应在技术上和管理上采取的消防安全管理对策
4、，以达到预防和减少火灾发生目的。 关键词关键词：聚氨酯泡沫塑料 火灾危险性 阻燃技术 安全 对策 Abstract The polyurethane foams was a kind of high molecular synthetic material，Its performance was excellent and can be used widely.But being burned,it can get out the poison gas . Especially it had caused some accidents which a lot of peoples died o
5、f. In this paper,the risks of polyurethane foams caused by fire accident,especially the process and products of combustion,and.the fire protection by studing fire accident examples were discussed. It come to the safety countermersure on both technology and management when using ployurathane foams as
6、 heat-preservation materials.Finally,by making experients on choosing fire-proof method of ployurathare foams, and the analysed result by OI and Cone Calorimeter ,the best result had got. Key words: urethane foams ； fire hazard risk ； fire-proof technology ；safety;countermeasure； 目 录 前 言 .1 第一章 绪 论
7、.3 1.1 聚氨酯泡沫塑料的阻燃现状.3 1.2 研究意义.7 1.3 本文主要的研究内容.8 第二章 聚氨酯泡沫塑料的火灾危险性分析 .9 2.1 聚氨酯泡沫塑料的化学结构及燃烧过程.9 2.2 聚氨酯泡沫塑料火灾的燃烧特点及燃烧产物对人体的毒害.11 2.3 聚氨酯泡沫塑料的火灾危险性分析.13 第三章 聚氨酯泡沫塑料的阻燃技术 .19 3.1 阻燃剂的作用机理.19 3.2 目前国内外常用阻燃剂的配方及分析.20 3.3 阻燃技术的实验研究.25 第四章 对建筑用硬质泡沫塑料的防火安全体系的分析 .37 4.1 严格控制使用范围。.37 4.2 评价硬质泡沫塑料的性能标准化制定。.38
8、 4.3 聚氨酯泡沫塑料的化学抑烟技术的探讨.41 第五章 结论 .43 参考文献 .44 致 谢 .47 前 言 1 前 言 近几年来，由于聚氨酯泡沫塑料具有优良的物理机械性能，声学性能，电学性能和耐化学性能， 其导热率仅为软木或聚苯乙烯泡沫塑料的 40% 左右， 有足够的强度、耐油性和粘结能力，是优良的隔热材料，再之聚氨酯泡沫塑料的成型施工极为方便、价格便宜，因此它的应用范围十分广泛，几乎渗透到国民经济各部门，广泛应用于医用包扎品、工业环境实验室、建筑通风、空调管道以及食品行业冷冻、冷藏库（间）作为保温隔热材料，坚硬性的聚氨酯泡沫塑料还可以用于建筑物绝缘结构。 但是，聚氨酯泡沫塑料属于有机
9、高分子材料，是一种可燃性聚合物, 在空气中极易燃烧,在燃烧的时候还会产生大量的有毒气体和烟尘,对人体健康和环境都有极坏的影响，特别是软质泡沫塑料,由于密度小，比表面积较大，绝热性好,其燃烧问题尤为突出。因此，在其使用过程中，存在着潜在的危险因素，使火灾风险更大，其本身存在的消防安全问题也是日益突出。在使用中如不加以注意，极易引发火灾事故。由聚氨酯泡沫塑料引起火灾事故频繁发生， 一件件的火灾事故所带来的严重后果和环境与社会问题远远超过了事故的本身。 例如：1975 年 5 月 11 日，北京火车站设备层由于电线短路产生火花引燃中央空调系统的聚氨酯泡沫塑料保温隔热层， 燃烧产生的大量有毒烟气通过送
10、风管道迅速蔓延到 100 多米外的贵宾候车室。 当时由新加坡总理李光耀率领的友好代表团正要乘火车去山西省大寨参观，造成了不好的政治影响。2000 年 4 月 22 日，山东省青州市的丰旭实业有限公司肉食鸡加工车间发生火灾，造成 38 人死亡、20 人受伤的特大恶性事故，经公安消防机构查明，火灾原因就是日光灯镇流器过热，引燃聚氨酯泡沫塑料保温材料所致。2000 年 12 月 25 日，河南省洛阳市东都商厦发生特大火灾，其被烧毁部分主要集中在负二层家具城， 而导致死亡 309 人主要原因正是由于聚氨酯泡沫塑料的燃烧。从最主要的过火区域负二层燃烧的主要可燃材料来看，聚氨酯（软包，海绵）占了很大的比重
11、，当它们开始燃烧后，分解出与加热温度相应的热分解产物，主要是二氧化碳、一氧化碳、氰化氢、甲醛等毒性气体。这些有毒气体很快进入该商厦四楼，正在营业的歌舞厅里的那些年轻人正在进行平安夜狂欢，有许多年轻人在还不知道发生什么事情的情况下就已经窒息死亡了。2001 年 10 月 13 日，吉林省吉林市“森鼎建筑装饰材料市场”发生特大火灾，造成 7900 平方米的建筑全部烧毁，市场前 言 2 内业户商品也付之一炬，直接经济损失达近 500 万元。火灾原因是焊接引燃屋顶拱形钢板内的聚氨酯泡沫塑料保温层。火灾发生在上午 10 时 30 分左右，由于火势发展极为迅速，几分钟内突破了 2 个防火分区、蔓延到全部建
12、筑。据现场人员陈述，熔融状态的聚氨酯泡沫塑料象雨点一样从屋顶滴落，火灾自动报警设施还没来得及探测火灾、发出警报，自动喷水灭火系统还没来得及喷水灭火，就被烧毁。 近年来，按火灾场所统计，可以发现商场、歌厅、宾馆、饭店等公共活动场所火灾增长幅度较大。为有效地保护人民生命和财产安全，预防和控制火灾是人类社会的一项长期永恒的任务。 第一章 绪 论 3 第一章 绪 论 1.1 聚氨酯泡沫塑料的阻燃现状 1.1.1 国外的研究概况 1.1 聚氨酯泡沫塑料的阻燃现状 1.1.1 国外的研究概况 PU 软质泡沫塑料的火灾危险性早已引起很多国家的关注,对 PU 软质泡沫塑料都已提出了阻燃的要求,美国制定并颁布了
13、 FMVSS2302 标准和家具燃烧试验标准 CAL117,限制非阻燃泡沫塑料的生产和使用,到 1978 年,使用的泡沫几乎都为阻燃型产品1，英国要求用于家具和床垫的泡沫塑料都必须阻燃,1988 年底宣布禁止非阻燃的普通泡沫塑料和高回弹泡沫塑料用于家具制品1，日本运输省 81 号文件对于客车的座、卧垫材规定都必须使用阻燃制品,要求氧指数 26.152，国外 PU 软质泡沫塑料阻燃技术受到了较为普遍的重视，过去的研究工作主要偏重于添加法阻燃技术,开发的阻燃PU 软质泡沫塑料应用于各种领域，但由于受发泡工艺的限制,阻燃剂的添加量有限,生产的阻燃 PU 软质泡沫塑料阻燃级别不高,一般为自熄型产品,氧指数为 26,很少见到有 PU 软质泡沫塑料氧指数高于 26 的报道。近年来，PU 软质泡沫塑料阻燃水平已有较大提高,正在由过去的自熄型向难燃型(氧指数为 30)迈进，例如美国联合碳化物公司研究的高回弹 PU 软质泡沫塑料阻燃性能不仅符合美国通用标准 FM2VSS2302,而且符合英国
