易燃易爆还是保温高手？防火还是助燃？聚氨酯泡沫塑料的冰火两重天
易燃易爆还是保温高手？防火还是助燃？聚氨酯泡沫塑料的冰火两重天
聚氨酯泡沫塑料在现代工业与生活中应用广泛，但其火灾风险也屡屡引发严重事故。本文从聚氨酯泡沫塑料的基本特性出发，分析了其在冷库火灾中的风险，并探讨了聚氨酯阻燃技术的研究现状与发展方向。
聚氨酯泡沫塑料的基本特性与广泛应用
聚氨酯泡沫塑料，其全称为聚氨基甲酸酯泡沫塑料，俗名海绵塑料。它以优越的绝缘、保温和隔音性能在生产、生活中得以广泛利用，成为畅销制品。其成品呈现多孔性固体状态，导热性极差，这种特性使得它在热量保存方面表现出色，故而被大量应用于诸如家庭床垫、枕头中的发泡胶，为人们提供舒适的使用体验；在建筑领域的彩钢板外墙保温材料里，它有助于维持室内适宜温度，降低建筑能耗。但也正是这种多孔性与低导热性，易造成热量积聚，若未经阻燃处理，其易燃性（B3 级）成为重大安全隐患。
冷库火灾频发的多因素剖析
近年来，冷库火灾事故不断发生，造成了巨大的人员伤亡与财产损失。例如，2024 年 1 月 24 日江西新余佳乐苑临街店铺火灾事故，造成 39 人死亡、9 人受伤。事故源于综合楼地下一层违法违规建设冷库，施工作业中聚氨酯泡沫填缝剂释放易燃气体积聚并被静电点燃，迅速引燃聚氨酯泡沫、挤塑板等材料，产生大量有毒烟气，加之疏散楼梯防火分隔缺失、二层防盗网和广告牌阻碍逃生等因素，导致伤亡扩大。
冷库火灾频发的原因是多方面的。从冷库环境特点来看，首先是干燥的空气，冷库低温使水气凝结或结冰，空气极为干燥，为火灾发生提供了一定条件。其次，易燃保温材料的使用，冷库普遍采用泡沫塑料，如聚氨酯泡沫，其易燃性显著增加了火灾风险。再者，消防挑战严峻，冷库低温环境致使传统消防喷淋系统难以发挥作用。
同时，存在阴燃风险，冷库密闭空间内储存大量可燃固体，易发生无明火阴燃，产生烟雾、温度上升并分解可燃气体。此外，建筑结构存在问题，冷库空间大、墙面高、安全出口少、场所封闭、通风不佳，利于易燃易爆气体积聚。还有毒害气体与爆 炸危险，冷库火灾因空气不足燃烧不充分会产生高浓度一氧化碳，聚氨酯泡沫燃烧还会产生大量有毒气体，如剧毒的 HCN 等，且燃烧产生的大量烟气降低能见度，使人失去逃生能力，给救援也带来巨大困难。
从广东应急管理部门了解到的冷库常见火灾原因还包括建造过程中的火灾隐患，如在隔热层充填稻谷壳、墙壁进行二毡三油防潮构造处理时遇火源易燃烧；检修时，特别是管道焊接极易引发火灾；冷库拆除时，管道残余气体与隔热层可燃材料遇火源会燃烧成灾；线路问题引发的火灾在冷库火灾中占比大半，电气设备老化或使用不当，冷库中照明灯、冷库风机、电加热门使用不当以及电线老化等都会引发火灾。
聚氨酯泡沫塑料在冷库应用中的探讨
冷库广泛采用聚氨酯作为保温材料，是基于其出色的功能性和经济性。聚氨酯保温材料具有低导热系数、防潮防水性能、防火阻燃特性以及高强度抗风性能。在我国，聚氨酯的阻燃等级至少从 B1 级起步，符合甚至超越许多国家和地区标准，在欧美，其在建筑保温材料消费量中占比达 65% 以上，在我国应用也逐年增加。
聚氨酯材料的防火性能经科学验证，添加阻燃剂后可成为难燃的自熄性材料，软化点可达 250 摄氏度以上，仅在较高温度时分解。燃烧时，其泡沫表面会形成积碳层，有效隔离火焰蔓延。而且，聚氨酯保温材料的闭孔结构使其耐空气和耐水气性能优越，成型时的镶嵌连接结构易于后装配，无需额外绝缘层防潮。
所以，使用聚氨酯作为冷库保温材料本身可行且可继续使用，但前提是要选择合适的阻燃剂。同时，聚氨酯泡沫的质量管理至关重要，不仅涉及燃烧性能，还包括是否违规使用戊烷发泡剂等。依据相关国家标准，如《冷库安全规程》（GB/T 28009 - 2011）对冷库设计、建造、使用和维护的安全要求，包括保温材料选择使用规范；《冷库施工及验收标准》（GB 51440 - 2021）阐述的冷库施工和验收技术要求，涵盖保温材料性能要求；《建筑防火通用规范》对建筑物防火设计、施工和验收的全面指导，包括保温材料防火性能要求等，进行严格把关是确保聚氨酯泡沫材料安全使用的基础。消防监管部门和行业管理部门在日常监管和检查中，必须重视这些标准的执行情况。
聚氨酯阻燃技术的研究现状与发展方向
未经阻燃改性的聚氨酯泡沫材料极限氧指数值 (LOI) 仅为 19%，易燃性高，燃烧速度快，释放大量热、黑烟及有毒气体，易导致人员窒息、中毒和死亡，造成严重生命财产损失。
阻燃剂的应用可显著提升聚氨酯泡沫阻燃性能。传统聚氨酯泡沫阻燃方式主要有卤系、磷系、本质阻燃等。卤系阻燃剂主要通过碳卤素键断裂起作用，溴系阻燃剂对聚氨酯泡沫等聚合物材料阻燃性好，燃烧产生 HBr 捕获自由基熄灭火焰，但会产生有毒、有腐蚀性和可能致癌烟雾，其高毒性限制了广泛应用，促使非卤素阻燃剂开发。
磷系阻燃剂因低毒性、低烟雾产生和优秀阻燃性能受关注，有研究利用乙二醇改性三聚氰胺 - 甲醛树脂和磷阻燃剂制备无卤阻燃硬质聚氨酯泡沫材料，也有从松香合成生物基含磷阻燃剂提高硬质聚氨酯泡沫阻燃性与力学性能。本质阻燃技术是热门研究方向，具有阻燃成分添加量少、对基体力学性能影响小等优势，有研究设计合成含双磷基团反应性阻燃剂用于 RPUF，也有合成新型活性苯基磷酰乙二醇醚低聚物并与可膨胀石墨协同增强聚氨酯泡沫阻燃与力学性能，活性含磷低聚物在高性能阻燃保温 RPUF 材料开发方面前景广阔。
随着可持续发展和环境保护意识增强，生物基聚氨酯泡沫虽已应用于建筑节能及保温材料等领域，但因其易燃性应用范围受限。其阻燃改性分为添加型和反应型两种方式，一般反应型阻燃剂热稳定性更高，多数生物基聚氨酯泡沫阻燃研究集中在磷反应型阻燃剂上。
尽管已有诸多研究进展，但仍有问题需深入研究。一是研发绿色阻燃剂，依据市场需求和发展前景，开发可循环利用的阻燃剂，发展环境友好阻燃泡沫材料是未来建筑用泡沫材料的研究方向；二是研究复配阻燃剂，通过两种及以上阻燃剂协同作用，深入探究配方组成、协效机理和成本问题；三是追求泡沫材料多功能化，研发兼具多重功能的高附加值阻燃泡沫材料。
总之，通过阻燃剂研究应用、配方调整和生产工艺改进等手段，可提高泡沫材料阻燃效果，减少火灾危害。未来，冷库火灾预防需高效阻燃技术与安全管理、规范操作并重，包括聚氨酯泡沫材料合理选择、正确施工和严格监管执行。