聚氨酯泡沫火災(zāi)處置對策研究

徐權(quán) 張煜 張勝友 陳慈航

聚氨酯（PU），全稱聚氨基甲酸酯，通常是由異氰酸酯和多元羥基化合物經(jīng)過逐步加成反應(yīng)而得到的一種具有氨基甲酸酯基團(tuán)重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的聚合物[1]，被稱為現(xiàn)代工業(yè)第六大發(fā)明，因具有良好的緩沖性、絕緣性、保溫性、可塑性等性能，聚氨酯材料以各種形態(tài)廣泛應(yīng)用于家居用品、冷鏈保溫、石油化工、建筑建造等領(lǐng)域[2]。

在PU 產(chǎn)品中，聚氨酯泡沫是其主要品種，約占總量的70%，但近年來，因聚氨酯泡沫引發(fā)的火災(zāi)事故頻發(fā)，造成多名群眾及消防救援人員傷亡，給人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來了巨大威脅。因此，分析總結(jié)聚氨酯泡沫材料應(yīng)用場景、火災(zāi)特性等，制定針對性的滅火救援處置對策，對高效處置聚氨酯泡沫火災(zāi)，減少作戰(zhàn)傷亡具有重要意義。

1 聚氨酯泡沫材料基本特性及其應(yīng)用

1.1 基本特性

聚氨酯泡沫為多孔性的固體，相對密度小，比強(qiáng)度高，分為軟泡（FPUF）和硬泡（PUF）兩種，軟泡為開孔結(jié)構(gòu)，硬泡為閉孔結(jié)構(gòu)。

聚氨酯軟泡隨著密度的增加，其拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、撕裂強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度均呈線性增加。軟質(zhì)聚氨酯泡沫初始分解溫度為260℃以上，激烈分解溫度為280℃，自燃溫度在330℃以上。

聚氨酯硬泡體是一種具有保溫與防水功能的新型合成材料，其導(dǎo)熱系數(shù)低，僅0.022～0.033W/（m*Κ），相當(dāng)于擠塑板的一半，是目前所有保溫材料中導(dǎo)熱系數(shù)最低的。硬質(zhì)聚氨酯泡沫閃點(diǎn)為310℃，自燃溫度為416℃，在200℃時(shí)發(fā)生熱降解，放出CO和醇類等低分子物[3,4]。

1.2 主要用途

聚氨酯軟泡其主要功能是緩沖，常用于沙發(fā)家具、枕頭、坐墊、玩具、服裝和隔音內(nèi)襯。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料主要應(yīng)用在建筑物外墻保溫，屋面防水保溫一體化、冷庫保溫隔熱、冷藏車、冷庫隔熱材管道保溫材料、儲(chǔ)罐的絕熱及單組分泡沫填縫材料等[5]。常見以下形式及應(yīng)用場景：

1.2.1 聚氨酯海綿

主要應(yīng)用于家具、居民住宅裝飾用品及其他家用品，如沙發(fā)、座椅、靠背墊、床墊和枕頭等，也作為隔音材料大量應(yīng)用于歌舞娛樂場所等。

1.2.2 聚氨酯夾心彩鋼板

聚氨酯彩鋼板是指兩面為彩鋼板，中間為聚氨酯夾心的復(fù)合板，具有一定的承重、保溫隔熱和防水能力，因其施工簡單、價(jià)格實(shí)惠而得到了廣泛應(yīng)用，主要包括以下場景：

（1）工業(yè)廠房倉庫的墻面和頂面。常見于單、多層廠房，以輕鋼結(jié)構(gòu)為廠房結(jié)構(gòu)骨架，聚氨酯夾心彩鋼板為墻面和頂面，安裝方便、工期短，可靈活組裝，普遍應(yīng)用于工業(yè)園區(qū)廠房、電子和電腦產(chǎn)品制造、醫(yī)療用品和藥品生產(chǎn)、航空航天、精密儀器儀表制造、食品生產(chǎn)、醫(yī)療手術(shù)室潔凈廠房。

（2）公共建筑的屋面和外墻。聚氨酯泡沫夾心彩鋼板常用于公共建筑中有大空間需要的屋面和外墻，包括機(jī)場、車站的候機(jī)或候車大廳，體育場館、影劇院和禮堂、展覽館和會(huì)展中心、博物館等，具有很高的強(qiáng)度和剛度，質(zhì)輕、耐磨、表面質(zhì)量平整光滑。

（3）裝配式冷庫的墻體、頂蓋和底架。以鋼結(jié)構(gòu)為骨架，以聚氨酯夾心彩鋼板為墻體、頂蓋和底架，配合制冷設(shè)備，達(dá)到隔熱、防潮及保溫等性能要求。常見于商場內(nèi)保鮮庫、冷庫，大、中、小型冷庫。

（4）冷藏車箱體。冷藏車?yán)洳毓δ艿膶?shí)現(xiàn)，離不開車廂的保溫隔熱層，因聚氨酯泡沫具有極佳的保溫隔熱效果而被廣泛應(yīng)用于冷藏車箱體保溫隔熱結(jié)構(gòu)。裝有制冷裝置和聚氨酯隔熱廂的冷藏專用運(yùn)輸汽車，主要用于食物、藥品等冷鏈運(yùn)輸。

（5）組合房屋。在原有建筑基礎(chǔ)上，在頂層利用聚氨酯夾心彩鋼板加蓋房屋；在施工現(xiàn)場，常會(huì)用聚氨酯夾心彩鋼板建造單、多層建筑，用于員工休息、住宿、辦公等用途。

1.2.3 聚氨酯夾心保溫板

聚氨酯夾心保溫板是指兩面為柔性面材，中間為聚氨酯夾心的復(fù)合板，廣泛應(yīng)用于建筑外墻和建筑內(nèi)保溫。

2 聚氨酯泡沫火災(zāi)危險(xiǎn)性分析

2.1 燃燒特性

聚氨酯泡沫材料易燃，燃燒過程和其他高分子物質(zhì)的燃燒過程類似：熱量積蓄熱分解或降解與揮發(fā)、著火、熱傳遞、蔓延。未經(jīng)阻燃處理的聚氨酯泡沫燃燒速度快，熱值高，火焰熱輻射強(qiáng)，具有較大的火災(zāi)隱患。

2.1.1 易燃燒

較差的導(dǎo)熱性和強(qiáng)蓄熱性導(dǎo)致聚氨酯泡沫容易自燃和分解性燃燒。根據(jù)PU結(jié)構(gòu)特性，其內(nèi)部孔隙率高，導(dǎo)熱性差，蓄熱性強(qiáng)。未經(jīng)處理的PU氧指數(shù)為17，極易燃燒，經(jīng)過阻燃過的PU氧指數(shù)為23-27，也是可燃材料（B2級）[6]。由于聚氨酯材料具有良好的熱絕緣性，容易使其內(nèi)部溫度迅速升高，在達(dá)到分解溫度時(shí)材料發(fā)生分解或降解與揮發(fā)，產(chǎn)生可燃性氣體。這些氣體與空氣中的氧氣發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)，造成燃燒。燃燒過程中產(chǎn)生的熱量傳遞給鄰近的聚氨酯材料，使之重復(fù)上面的過程，從而促使聚氨酯材料分解，這樣循環(huán)下去，直到材料燃盡。

2022年6月9日，浙江省杭州市臨平區(qū)杭州互動(dòng)冰雪文化旅游發(fā)展有限公司經(jīng)營的冰雪大世界發(fā)生火災(zāi)，消防救援隊(duì)伍共搜救出25人并送醫(yī)治療，其中4人經(jīng)搶救無效死亡，8人受傷。經(jīng)初步調(diào)查，起火原因?yàn)楸┐笫澜邕`章電焊切割作業(yè)，熔渣掉落引燃下方的聚氨酯管道保溫材料殘片和裝飾裝修材料所致。2020年山西太原臺駘山冰雕館“10·1”重大火災(zāi)、2021年吉林省長春市李氏婚紗夢想城“7·24”重大火災(zāi)和遼寧大連新長興市場冷庫“12·31”火災(zāi)等三起重大火災(zāi)亡人的發(fā)生，其原因都是違規(guī)電氣焊作業(yè)或電氣線路短路等點(diǎn)燃聚氨酯保溫材料、聚氨酯裝飾材料。

2.1.2 燃燒熱值高、熱輻射強(qiáng)

PU泡沫塑料燃燒熱值高，俗稱固體汽油，每燃燒1千摩爾聚氨酯泡沫塑料可放出3073.53KJ的熱量，是同等質(zhì)量棉花的2.5倍，其火焰溫度可達(dá)2000℃，強(qiáng)熱輻射極易使周圍其他可燃物達(dá)到燃點(diǎn)，加劇火勢[7]。

2022年1月31日，廣西河池市民營沙發(fā)生產(chǎn)作坊火災(zāi)，現(xiàn)場儲(chǔ)存的大量聚氨酯海綿、沙發(fā)皮革和粘合劑，在救援人員內(nèi)攻救人時(shí)突發(fā)轟然，造成2名消防救援人員犧牲，事后發(fā)現(xiàn)，犧牲的消防救援人員佩戴的空氣呼吸面罩已經(jīng)呈熔融狀態(tài)，阻燃頭套已經(jīng)碳化，可見溫度之高。

2.1.3 蔓延速度快

2008年9月20日22時(shí)49分，廣東省深圳市龍崗區(qū)“舞王俱樂部”發(fā)生了一宗44人死亡，64人受傷的特大火災(zāi)。經(jīng)過調(diào)查，該場所違規(guī)在頂層加裝聚氨酯泡沫海綿，火災(zāi)起因是由于工作人員向天花板發(fā)射煙花彈引燃聚氨酯泡沫海綿，燃燒后的飛濺物四處滴落，僅僅46秒，整個(gè)場所被火和煙充斥。盡管火災(zāi)初起時(shí)在場的人們就已發(fā)現(xiàn)，但聚氨酯泡沫的燃燒速度還是快于多數(shù)人的逃生速度，而造成人員大量死亡。

2.1.4 受熱熔融滴落

在燃燒過程中，聚氨酯泡沫塑料往往會(huì)熔融流淌，產(chǎn)生滴落，這些滴落物會(huì)使火災(zāi)有了向下蔓延的可能性，于是火災(zāi)迅速向上下兩方向蔓延，導(dǎo)致火勢更快的蔓延。

2.1.5 燃燒產(chǎn)生大量有毒煙氣

聚氨酯泡沫中碳、氮元素含量高，并且制備硬質(zhì)聚氨酯泡沫時(shí)常有的發(fā)泡劑HFCF-141b中含有氯和氟，所以在其燃燒后，產(chǎn)生大量氰化氫（HCN）、一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、氯化氫（HCL）和氟化氫（HF）等毒害氣體[8,9]。實(shí)驗(yàn)測得，燃燒1g聚氨酯泡沫，可產(chǎn)生0.008gHCN、0.21gCO等劇毒氣體[10]。

2.2 火災(zāi)危險(xiǎn)性

2.2.1 易發(fā)生陰燃復(fù)燃

（一）片面理解“以讀為本”的內(nèi)涵。新課程指出，閱讀教學(xué)要“以讀為本”。確實(shí)，“讀”是閱讀教學(xué)永恒的主題?！耙宰x為本”是閱讀教學(xué)的基本理念。但“讀”不僅僅體現(xiàn)為書聲瑯瑯的有聲朗讀，還有同樣重要的靜思默讀?！墩Z文課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：“各個(gè)學(xué)段的閱讀教學(xué)都要重視朗讀和默讀，加強(qiáng)對閱讀方法的指導(dǎo)?！倍覍Ω鲗W(xué)段的閱讀教學(xué)均提出了明確的要求。眾所周知，語文課程目標(biāo)之一是“養(yǎng)成語文學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣，掌握最基本的語文學(xué)習(xí)方法”。

聚氨酯泡沫在單獨(dú)存放的情況下，也可發(fā)生陰燃，軟質(zhì)聚氨酯泡沫在靜止空氣中，產(chǎn)生陰燃的最高溫度不超過400℃，而且陰燃的時(shí)間能持續(xù)數(shù)個(gè)小時(shí)。硬質(zhì)聚氨酯泡沫的陰燃只發(fā)生在表面上，陰燃的最高溫度約500℃左右[7]。對于陰燃的聚氨酯泡沫，不易尋找火源，處置完畢后，如火場清理不當(dāng)，易造成復(fù)燃。

2.2.2 有毒煙氣易造成人員傷亡

聚氨酯泡沫燃燒時(shí)放出大量的黑色濃煙，其燃燒產(chǎn)物大多有毒，吸入后幾秒鐘就中毒死亡，且燃燒產(chǎn)生大量煙氣降低空間能見度，使人失去逃生能力，給人員逃生和救援到來巨大困難。

2010年“8·28”沈陽萬達(dá)廣場重大亡人火災(zāi)，其原因就是售樓處電路故障引燃了聚氨酯泡沫制作的沙盤模型，燃燒產(chǎn)生大量有毒煙氣，火勢迅速蔓延，并在短時(shí)間內(nèi)封鎖銷售大廳出口，致使9人吸入有毒煙氣致死，多名傷者呼吸道受損。

2.2.3 易形成立體燃燒

當(dāng)聚氨酯泡沫用于樓房外立面或內(nèi)部結(jié)構(gòu)時(shí)，如墻體防火層脫落、破損后，一旦遇到明火會(huì)在短時(shí)間快速蔓延至上層，形成立體燃燒。在高層建筑外保溫材料火災(zāi)中，熔融、滴落的聚氨酯泡沫會(huì)加快火勢蔓延，造成火勢由上向下蔓延。

2010年11月15日，上海市中心膠州路教師公寓發(fā)生特大火災(zāi)，事故現(xiàn)場違規(guī)使用大量聚氨酯泡沫等易燃材料，電焊工操作不當(dāng)，引燃防護(hù)網(wǎng)或聚氨酯泡沫保溫材料，并迅速蔓延至各層面，導(dǎo)致整個(gè)大樓形成立體燃燒和整體轟燃，造成58人死亡，70余人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失近5億元。

2.2.4 發(fā)生爆炸風(fēng)險(xiǎn)高

聚氨酯泡沫材料燃燒后，瞬間產(chǎn)生大量二氧化碳、一氧化碳、氰化氫、甲醛等毒性氣體，釋放大量濃煙。在這些燃燒產(chǎn)物中，一氧化碳的爆炸極限為12.5%-74.2%，氰化氫的爆炸極限為5.6%-12.8%，甲醛的爆炸極限為7.0%-73%。這些可燃?xì)怏w與空氣混合后，在達(dá)到爆炸極限時(shí)就會(huì)發(fā)生氣體爆炸，嚴(yán)重威脅救援人員生命安全。

2022年1月3日，膠州市利生源食用菌有限公司發(fā)生火災(zāi)。在處置過程中，起火的烘干車間突發(fā)強(qiáng)烈爆燃，造成2名救援人員不幸犧牲。經(jīng)調(diào)查，起火原因是設(shè)備故障導(dǎo)致電加熱管等融化，引燃墻體開口處的聚氨酯泡沫填充材料和聚苯乙烯泡沫保溫材料，同時(shí)受熱分解出大量易燃易爆氣體?，F(xiàn)場排煙效率低，分解產(chǎn)生的易燃易爆氣體與空氣形成爆炸混合物，在混合氣體達(dá)到1.1%-6.1%的爆炸極限、攜帶熱量超過最小點(diǎn)火能量后，發(fā)生強(qiáng)烈爆燃。

2.2.5 滅火救人難度大

當(dāng)聚氨酯泡沫作為保溫材料使用時(shí)，其使用量相對較大，起火后，火災(zāi)荷載大，起火后產(chǎn)生大量高溫濃煙，燃燒蔓延迅速，持續(xù)時(shí)間長，滅火和救人難度大；聚氨酯泡沫火災(zāi)中產(chǎn)生的大量可燃、有毒氣體，也直接威脅著救援人員的生命安全，給滅火救人戰(zhàn)斗帶來巨大挑戰(zhàn)；高處熔融滴落物對下方救援人員安全造成威脅，防護(hù)不到位情況下易造成灼傷、燙傷。

對于成片的聚氨酯彩鋼夾芯板建筑，若控制不當(dāng)，容易發(fā)生火燒連營的情況?；饒龈哌_(dá)1000℃的高溫，使得彩聚氨酯鋼夾芯板強(qiáng)度急劇下降，失去承重能力造成垮塌。

對于冷庫火災(zāi)，其夾層聚氨酯保溫材料燃燒，火點(diǎn)隱蔽，往往只見煙不見火，冷庫考慮保溫效果，門窗等開口部位少，煙氣很難排出，氨和氟系制冷劑受熱分解容易產(chǎn)生氣體空間爆炸。

對于聚氨酯材料儲(chǔ)存?zhèn)}庫或堆垛起火，受熱熔融后會(huì)形成池火、流淌火，火災(zāi)可控性差。

3 聚氨酯泡沫火災(zāi)的處置措施

與以往處置以木、棉、麻等燃燒物為主的住宅建筑、廠房、倉儲(chǔ)類火災(zāi)規(guī)律不同，聚氨酯泡沫燃燒特性加快了火災(zāi)發(fā)展進(jìn)程，為救援人員增加了更多的傷亡風(fēng)險(xiǎn)。因此，在處置聚氨酯泡沫材料應(yīng)用的火災(zāi)中，應(yīng)充分把握其火災(zāi)規(guī)律特點(diǎn)，從接警調(diào)度、途中決策、火情偵查、滅火行動(dòng)、火場清理等方面全過程考慮聚氨酯泡沫火災(zāi)的危險(xiǎn)性，最大限度減少人員傷亡。

3.1 細(xì)化接警調(diào)度

對于住宅建筑火災(zāi)，在接警時(shí)或行駛途中，除詢問常規(guī)基礎(chǔ)信息外，應(yīng)重點(diǎn)了解房間裝修情況（簡裝、中裝、精裝），房間內(nèi)是否有堆積的大量可燃物，自建房是否有利用聚氨酯彩鋼板加蓋、室內(nèi)隔斷等情況，通過了解建筑裝修、改建情況分析預(yù)判房間內(nèi)可能存在的聚氨酯泡沫火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，評估到場處置時(shí)發(fā)生轟然可能性，為救援人員提供指揮決策依據(jù)；對于工業(yè)廠房火災(zāi)、工地組合式房屋火災(zāi)，應(yīng)優(yōu)先調(diào)集大功率水罐（泡沫）消防車、搶險(xiǎn)救援車等，攜帶破拆、偵檢、排煙等裝備，第一時(shí)間協(xié)調(diào)挖掘機(jī)到場協(xié)助破拆、拆除；對于建筑外保溫層火災(zāi)，應(yīng)調(diào)集壓縮空氣泡沫消防車、高層供水消防車、搶險(xiǎn)救援車、舉高噴射消防車等；對于裝配式冷庫火災(zāi)，應(yīng)調(diào)集大功率水罐（泡沫）消防車、搶險(xiǎn)救援車、排煙車、空呼充裝車、遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)等車輛。

3.2 強(qiáng)化安全防護(hù)

聚氨酯泡沫火災(zāi)的轟然、有毒氣體、燒傷等風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重威脅救援人員人身安全，因此，所有救援人員要加強(qiáng)安全防護(hù)，特別是深入建筑內(nèi)部救援人員，必須著全套滅火防護(hù)服，戴滅火手套、阻燃頭套、空氣呼吸器等，對于進(jìn)入建筑內(nèi)部滅火人員，必須由安全員進(jìn)行防護(hù)檢查，落實(shí)等級防護(hù)要求。

3.3 持續(xù)偵察檢測

重點(diǎn)掌握人員被困位置及數(shù)量、聚氨酯泡沫材料類型、建筑結(jié)構(gòu)形式、蔓延趨勢等，提前部署好戰(zhàn)斗力量；攜帶可燃?xì)怏w探測儀、測溫儀、熱成像儀等偵檢儀器，及時(shí)檢測火場環(huán)境情況，監(jiān)測潛在的中毒、轟燃、倒塌發(fā)生危險(xiǎn)，為滅火救援提供有力支持。對于住宅類火災(zāi)，應(yīng)評估燃燒時(shí)間，探測可燃?xì)怏w濃度和火場溫度，為預(yù)防轟然提供依據(jù)；對于工業(yè)廠房火災(zāi)，應(yīng)不間斷探測廠房內(nèi)輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)溫度，評估燃燒時(shí)間和溫度對鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度影響。對聚氨酯彩鋼板溫度和可燃?xì)怏w濃度應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)測，由于工業(yè)廠房用彩鋼板厚度較大，兩板之間易形成空腔，聚氨酯材料在受熱后容易分解出可燃?xì)怏w，聚集在空腔內(nèi)，形成爆炸性混合氣體；對于裝配式冷庫火災(zāi)，應(yīng)持續(xù)不斷監(jiān)測火場溫度和可燃?xì)怏w濃度，預(yù)防轟然發(fā)生；對于家具廠火災(zāi)，應(yīng)重點(diǎn)詢問聚氨酯材料堆放位置，查看是否已經(jīng)燃燒或分解，不間斷監(jiān)測可燃?xì)怏w濃度，特別要注意預(yù)防在相對封閉，如樓梯間、房間內(nèi)等處發(fā)生轟然的風(fēng)險(xiǎn)。

3.4 強(qiáng)化冷卻排煙

根據(jù)以往案例分析，聚氨酯材料火災(zāi)引發(fā)的轟然和倒塌是造成救援人員傷亡的重要因素。因此在深入內(nèi)攻前，應(yīng)充分考慮轟然和冷卻。對于住宅火災(zāi)，應(yīng)合理使用“門控技術(shù)”，避免開門瞬間轟然，向天花板點(diǎn)狀射水冷卻煙氣溫度。在火勢得到控制后，通過開窗通風(fēng)、移動(dòng)排煙機(jī)等進(jìn)行排煙；對于工業(yè)廠房火災(zāi)，應(yīng)對聚氨酯彩鋼板和龍骨鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分冷卻，采取結(jié)構(gòu)破拆、開窗通風(fēng)、排煙車排煙等方式，降低煙氣濃度；對于地下冷庫火災(zāi)，應(yīng)采用結(jié)構(gòu)破拆、大功率排煙機(jī)等方法排煙，并大量注水或泡沫冷卻。

3.5 深化技戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用

深化聚氨酯火災(zāi)撲救技戰(zhàn)術(shù)研究，提升滅火救援水平。按照“先評估，后處置”程序，加強(qiáng)火場評估，根據(jù)處置對象類型、燃燒物質(zhì)、排煙排熱情況等綜合分析研判風(fēng)險(xiǎn)；落實(shí)安全員制度，強(qiáng)制等級防護(hù)，全程監(jiān)測內(nèi)攻人員動(dòng)態(tài)，及時(shí)發(fā)出撤離提醒；內(nèi)攻搜救人員要在水槍掩護(hù)下進(jìn)行，堅(jiān)持同進(jìn)同出、交替掩護(hù)、持續(xù)檢測；優(yōu)先考慮開辟外部救生通道，利用舉高類消防車、架設(shè)梯類打開外部救生通道，必要內(nèi)攻時(shí)，內(nèi)攻搜救人員不能脫離水槍有效保護(hù)范圍；近距離接近火場時(shí)，利用機(jī)器人、移動(dòng)炮等滅火裝備，減輕救援人員長時(shí)間內(nèi)攻滅火冷卻的壓力和風(fēng)險(xiǎn)，等到確定現(xiàn)場無爆燃或轟燃風(fēng)險(xiǎn)后，再集中力量發(fā)起總攻。