中国聚氨酯工业协会  
异氰酸酯专业委员会
聚氨酯防火安全常见问题解答(上)

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前言

  聚氨酯以其优异的性能,正广泛应用于国名经济和日常生活的各个领域,无论是代表着高科技的航空、航天飞行器,还是人们日常居住、工作的楼房建筑;无论是汽车、电器,还是服装、家具,都离不开聚氨酯。


  聚氨酯已成为促进经济和社会发展不可或缺的基础材料,正深刻地影响着人们的生活。目前,中国聚氨酯产业有两万多家企业,产业规模逾千亿元。中国已经成为全球最大的聚氨酯生产制造中心和消费中心。


  有鉴于近年人们探讨聚氨酯与防火安全的议题时,对聚氨酯材料有不同的误读。中国聚氨酯工业协会异氰酸酯专业委员会特参照欧洲异氰酸酯生产协会(ISOPA)出版物“聚氨酯与火灾常见问题解答201212月最新版”翻译成中文并添加国内常见问题部分,作为回答一般公众、记者、行业会员、研究机构有关聚氨酯与火灾的典型问题时的参考。


  请注意,这份问答旨在为中国聚氨酯工业协会异氰酸酯专业委员会(CPUIA_ISA)会员以及相关行业认识提供关于“聚氨酯防火安全”的典型问题及其解答参考。该问答集并非为了独立文件的形式出版发行,其目的是主要回答诸如媒体之类的外界咨询提供指导。对于一些特定环境下出现的问题还需要根据具体情况进行分析。因此,这里给出的解答并非适用于所有情况。详情请咨询中国聚氨酯工业协会异氰酸酯专业委员会。


Q1  聚氨酯是一种什么样的材料?

   聚氨酯是60年代从德国发展起来的新兴高分子新材料,被誉为“第五大塑料”(继聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯之后)。


  其具有橡胶、塑料的双重优点,尤其是在隔热、隔音、耐磨、耐油、弹性、扭曲性等方面与其他合成材料无法比拟的优点,广泛应用于化工、轻工、纺织、建筑、家电、交通运输、航天等领域。

Q2  如果聚氨酯是由石油制得的,那么它和石油一样易燃吗?

  

  原油中含有许多含碳化合物,其含碳量根据其中含有的易燃的挥发性液体(如煤油或汽油)和粘性糊状难燃物(如柏油或沥青)的不同而不同。聚氨酯泡沫体与这其中的高度易燃组分完全不同。


  聚氨酯是一种类似于木材的固体有机材料,不易燃不易爆(易燃是专指溶剂的闪燃温度<50℃)。这种材料会在特定的条件下燃烧。在正常工作温度下(即100-150℃)聚氨酯泡沫不会燃烧。对于任何可燃材料来说,当加热到足够高的温度时,它都会燃烧。聚异氰尿酸脂/聚氨酯泡沫体需要加热到450℃以上,这个温度相对于其他材料来说非常高。


  未被保护层包覆的泡沫体燃烧时的放热率很大程度上与燃烧物的性质有关,如热源的密度、泡沫体的表面温度。因为在火灾中,泡沫体的表面温度可能会因热辐射或是表面空气量等的不同而存在着高低差异。在火势较为猛烈的情况下,没有保护层的分布均匀的泡沫体燃烧速度很快。


  不同的聚氨酯种类其燃烧性能是不同的,如最常见的聚氨酯泡沫,也分为软泡、硬泡、半硬泡等,其燃烧性能是不同的,即使是同一类泡沫,根据配方不同,其燃烧性能也是不同的,按照GB8624-2012可以达到B1难燃、B2可燃、B3易燃三种,并不是外界所传的聚氨酯泡沫都是易燃品。我们国内行业根据不同场所的标准规范要求,完全可以生产B1难燃、B2可燃的聚氨酯泡沫。


Q3  聚氨酯隔热板会在火灾中助燃吗?喷涂泡沫会吗?聚氨酯软泡呢?

  硬质聚氨酯/聚异氰脲酸酯泡沫的外部一般是由一种不可燃材料或者是一种保护性材料所覆盖,难以燃烧。在通常情况下,除非保护层被剥离或者是穿透,否则泡沫体不会燃烧。


 (未被保护层包覆的)泡沫体燃烧时的放热率很大程度上与燃烧物的性质有关,如热源的密度、泡沫体的表面温度等。因为在火灾中,泡沫体的表面温度可能会因热辐射或者表面空气量等的不同而存在着高低差异。在火势较大的情况下,未被包覆的分布均匀的泡沫体燃烧速度极快。火灾时的热量一般是由现场一定质量的材料的产热量决定的。聚氨酯/聚异氰脲酸酯泡沫体的单位质量的热值虽然高于木材,但是比沥青和其他诸如聚丙烯和聚乙烯之类的材料低。此外,如果以体积为单位来进行比较,结果更明显:聚氨酯/聚异氰脲酸酯泡沫体与其他建筑材料相比密度更低。表二列出了以质量和体积为单位的各种材料产热量的具体数值。


  喷涂泡沫体也需要覆盖一层保护性材料。而对材料表面火焰蔓延率起决定性作用的正是这层覆盖物的性质,而非泡沫体的性质。当然在施工过程中,泡沫体被喷涂应用后可能有一段时间还未被保护性材料覆盖,施工人员应当注意将这段时间尽可能缩短。在工期结束前,应该在喷涂泡沫表面覆盖上保护层,或者对其采取适当的防火措施,如注意观察处理附近可能的火源并配备手提式灭火器等。为了保障安全,建议与工程相关承办商应召开安全会议,明确施工周期,采取相应的防火措施,在施工作业中安排监管人员,责任落实到位。


  聚氨酯软泡由于其优越的物理性质,在家具和寝具中都得到了广泛的应用。它还可以根据应用的不同来改变自身的性质以满足需求。其中之一就是在着火时阻燃。工程师通过改变相应配方以及加入特殊的阻燃剂,可以制备出助燃性很低的聚氨酯。亦能制备出助燃性优越的聚氨酯。


  另一种降低聚氨酯材料在火灾中的可燃性的方法就是在设计制作家具或者床垫是,在泡沫表面覆盖一层保护层。市场上销售的聚氨酯泡沫体的阻燃性根据具体应用的不同而不同,也会因国家或地方的法律法规而有所区别。


  在一些诸如电影院这样的公共场合,用于座椅的聚氨酯泡沫体需要能够抵御小型明火。在大多数欧盟国家,立法者认为:普通家庭中的寝具和家具用聚氨酯泡沫体并不需要特殊的阻燃性能。英国和爱尔兰两个欧盟国家当局已实施相应的消防法规,要求床上用品和家具的材料成分必须含有一定的阻燃性。这两个国家规定,聚氨酯泡沫必须能抵御一个17g的木垛燃烧时产生的火焰。纺织面料和其他核心成分也必须能抵御其它的火源。


  在大多数欧盟国家,消费者可以根据自己的习惯和需求来选购床垫或者家具:如果消费者喜欢在床上抽烟,或是小孩可能在床上玩蜡烛,那么他就需要选购具有相应阻燃性的材料。因为一旦着火,聚氨酯泡沫会很快燃烧,同时释放出大量的烟雾和热量。和许多天然材料和人造材料燃烧时一样,它释放出的最主要的有毒气体就是一氧化碳。


Q4  聚氨酯泡沫或是聚异氰脲酸酯泡沫是否会自燃?硬泡或软泡呢?

硬质泡沫

  任何可燃材料在空气中被加热到足够高的温度时才会自燃。对于聚氨酯/聚异氰脲酸酯泡沫来说,需要400℃以上的高温才足以使其自燃,而这对于大多数其他材料来说已经是较高的温度了。硬质聚氨酯/聚异氰脲酸酯泡沫在正常的工作温度下(即100-150℃)不会自燃。


软泡

  聚氨酯软泡在正常工作温度下不会自燃。任意一种材料的自燃温度在某种程度上都是与其相应的测试方法有关的。下表列出了通过ASTM-D.1929方法测试出的一些材料自燃温度的标准数值:


(*)265℃是参考英国建筑研究中心近期论文CP18/74和CP3/37中报道的范围的下端温度。


Q5  聚氨酯很容易被诸如火柴、蜡烛、热油锅之类的火源点燃吗?

硬质泡沫  

  通常来说,这个问题的答案是否定的。但是由于对于任意一种材料来说,它的易燃性的大小很大程度上取决于当时的现场情况以及其他相关的物品,所以对于这个问题也没有一个绝对的答案。


  硬质聚异氰脲酸酯/聚氨酯泡沫的外部通常都是有一种不可燃材料或者是一种保护性覆盖材料所包覆,难以点燃。一般情况下,除非保护层剥落或者穿透,否则泡沫体不会自燃。这时,硬质聚氨酯泡沫通常不会是第一个或者第二个被点燃的。


  未被包覆的泡沫体被点燃的难易程度很大程度上取决于热源的密度、泡沫体本身的实际成分、泡沫的表面温度等,因此与热源的辐射、可用的空气量等因素有关。未被保护层覆盖的泡沫体一般对小型明火有一定的阻燃性。在大型火源或是在火势较大的情况下,未被包覆的均匀分布的泡沫体容易着火并且迅速燃烧。许多聚氨酯/聚异氰脲酸酯产品都是通过耐火测试,以确保他们能安全地使用在相应的场合中。阻燃剂泡沫常用于建筑设施中。德国、奥地利等欧洲国家规定,阻燃剂泡沫暴露在如火柴、蜡烛或者烟头这样的小型火源下时,不能持续燃烧并且不会造成火势的扩撒蔓延。


软泡

  聚氨酯软泡可以通过更改配方使其具有不同的耐火性。也可以覆盖一层“防火隔离层”包覆在聚氨酯泡沫周围。防火隔离层通常是让泡沫穿上一件防护服,最常用来抵御火源。

Q6  聚氨酯在火灾中如何阻燃的?


  不阻燃的聚氨酯和其他有机化合物一样易燃,也会帮助火势蔓延。这类有机化合物包括木材、羊毛等天然物质,也包括含有粘合剂的矿物棉。一些聚氨酯产品,尤其是聚异氰脲酸酯产品由于含有阻燃剂,因而难以燃烧。在有小型火源的情况下也不会造成火势快速的扩散和蔓延。


硬质泡沫

  如果聚氨酯产品被用于保温材料,其表面通常会覆盖一层诸如钢、砖或者是纸面石膏板之类的不易燃保护层。当建筑的主要部分着火时,在火灾发展到下一阶段之前(如火灾的后期阶段或是轰燃阶段)聚氨酯不会被引燃,也不会造成火势扩散。在猛烈的火势下,未被保护层包覆的均匀分布的泡沫体会燃烧并造成火势的蔓延。聚异氰脲酸酯在着火时可以形成保护性炭,这层保护性炭是保证材料在火中被阻隔尽可能长时间的“防火墙”的主要成分。聚氨酯不会阻燃,因此不会在火灾后期阶段出现火苗爆发现象。


软泡

  家具行业存在着许多不同的防火测试(一些国家制定相关法规时也使用这些测试方法)以避免聚氨酯家具被小型火源点燃继而引起大火。其中的方法之一就是使用有阻燃剂的泡沫。另一种防止其被引燃的方法是可以使用防火层,这种防火层可以避免家具或床垫直接被火焰点燃。



Q7  聚氨酯燃烧时会怎样?


  硬质聚异氰脲酸酯/聚氨酯泡沫的外部通常都由一种不可燃材料或者是一种保护性覆盖材料所覆盖着的,难以燃烧。一般情况下,除非保护层被剥落或者穿透,否则泡沫体不能燃烧。


  未被保护层覆盖的泡沫体燃烧时的放热率很大程度上与燃烧物的性质有关,如热源的密度、泡沫体的表面温度。因为在火灾中,泡沫体表面温度有可能会因热辐射或者表面空气量等的不同而存在着高低差异。在火势较为严重的情况下,没有保护层的分布均匀的泡沫体会很快燃烧,并且温度会上升的更快。


  然而,火灾时的热量一般是由现场一定质量的材料的产热量决定的。聚氨酯/聚异氰脲酸酯泡沫体的单位质量的具体热值虽然高于木材的热值,但是比沥青和其他诸如聚丙烯和聚乙烯之类的材料低。此外,如果以体积为单位来进行比较,结果更明显:聚氨酯/聚异氰脲酸酯泡沫体与其他建筑材料相比密度更低。表二就列出了以质量和体积为单位的各种材料产热量的具体数值。


(见问题4中的表二)