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1 导语
塑料具有质轻、抗腐蚀性强、绝缘性能好、可塑性强等特点,可以代替玻璃、钢材、木材、陶瓷、纤维等,因此,自二战以来,塑料的生产技术有了飞速发展,种类和品种也越来越多。今天,塑料已成为工农业生产、国防、科研及人们日常生活中不可缺少的材料。塑料除应用于日常生活外,还是优良的电器材料,有的塑料如聚氟乙烯具有高度化学稳定性,是化学工业中的重要材料;有些塑料如聚碳酸酯、聚砜等可代替金属材料,制造各种机械零件、仪器、仪表等。
塑料在生产、生活中的广泛应用,使消防人员在实际工作中既要面对一些老问题(如塑料发生火灾后产生的烟和有毒气体等),又要解决一些新问题(如燃烧的焦油或液滴),因此需要对塑料的燃烧性能及如何扑救塑料火灾做进一步研究,以防止发生火灾及发生火灾后能迅速有效的扑救。
2 塑料的种类
塑料是以天然合成的高分子化合物为基本成分,在一定的条件下塑化成型的聚合物,是由大分子量的有机物组成的一类人造材料。从分子结构来讲,塑料是以碳原子链为基础的特大分子,联结在碳链上的,通常有氢原子和各种基团,基团中可能含有氧、氯、氟和少数其他原子,除此之外,在实际应用中还根据不同需要加入增塑剂、着色剂、固化剂等添加剂。在材料分类中,塑料属于非金属材料中的聚合物。聚合物共分三个类别:弹性体、热固性塑料和热塑性塑料。弹性体就是一般所指的“合成橡胶”,其特征是具有弹性或类似橡胶的特性,其燃烧特征类似于天然橡胶。一般所说的塑料即指热固性塑料和热塑性塑料:所谓热塑性塑料和热固性塑料是根据塑料受热后的性能变化情况来划分的。顾名思义,塑料是具有可塑性的物质,即在一定温度和压力下形成规定的形状,而当降温、去压时,仍能保持所改变的形状。热塑性塑料受热后软化或变形,冷却时凝固,可以反复加热、处理,不能使其固化而永久定型,如聚氯乙烯、聚乙烯等高聚物;热固性塑料定型后再受热时不会软化,有永久定型即最终形态,不能反复加工成型,如酚醛树脂。
3 塑料的燃烧性能
人们普遍认为,一切塑料都容易着火并且燃烧剧烈,其实,并不是所有的塑料都是这样。塑料种类繁多,理化性质有一定差异,燃烧性能也就不尽相同。具体来讲,塑料的燃烧性能通常与其分子结构中碳长链分子所含的各种元素有关。
3.1 只含氢和碳的塑料
如聚乙烯(用于制作薄膜、片材、瓶子、电子器件)和聚丙烯(用于制作薄膜、管道等),容易燃烧,但燃烧得不太猛烈,燃烧速度较慢。
3.2 含氧的塑料
如聚甲基丙烯酸甲酯(即有机玻璃)、硝酸纤维素(又称硝棉塑料)、聚苯乙烯等,这些塑料都极易着火且燃烧猛烈。
3.3 含氮的塑料
如尼龙、三聚氰胺、甲醛树脂,这类塑料通常不易着火,也不易燃烧。但聚氨脂例外,其泡沫体容易燃烧。
3.4 含氯(有时含溴)的塑料
如聚氯乙烯,不加增塑剂的聚氯乙烯在遇火燃烧时会软化、冒白烟,但离开火源时就缓慢熄灭。不过在实际火灾情况下,聚氯乙烯能持续燃烧。含有增塑剂的软性ＰＶＣ比硬性的更缺乏自熄性。但自熄决不意味着不燃,作为消防人员在实践中对这一点必须有明确认识。
3.5 含氟的塑料常用于化工设备的内衬、高频和高温电绝缘、轴承上的润滑材料以及炊具涂层,如聚四氟乙烯,这种材料实际上是不燃的,但是如果过度加热如在火灾现场高温的情况下则会放出有毒气体。
4 塑料燃烧的产物
一般来说,塑料燃烧的产物与塑料的种类(即是热塑性塑料还是热固性塑料)、碳链上所含基团的物理化学性质等因素有关。在火灾条件下,塑料燃烧的产物主要有烟雾、有毒气体、可燃气体、燃烧溶滴。
4.1 烟雾
如聚苯乙烯、聚氨酯泡沫、聚酯玻璃纤维、聚氯乙烯和酚醛塑料等塑料,在火灾条件下燃烧会迅速产生大量的烟,将严重妨碍灭火工作,模糊人的视线,使人惊慌失措,找不到出口,影响安全疏散。塑料的发烟性取决于其性质、加入的添加剂种类、受到火焰作用时起明火或阴燃、通风条件等。根据有关技术资料,塑料的发烟规律为:(1)大多数塑料都会热分解,产生的烟雾很浓,通风可以部分驱除烟雾,但大多数条件下,并不能将烟雾浓度降低到正常的能见度。对于含阴燃剂的聚合物(至少就固体塑料而言),遇灼热或火焰一般会释放出浓烟而且还会迅速增多;(2)一些可燃尽的聚合物在处于灼热和火焰条件下会冒烟,但浓度较低;(3)脲醛泡沫塑料在起火焰或无焰的情况下,一般都产生浓烟,而且浓烟很快蔓延,足以影响视线。
4.2 有毒气体
任何塑料在火灾条件下燃烧都会产生有毒气体,主要是一氧化碳。一些塑料除产生一氧化碳外,还产生其他气体,这些气体与一氧化碳的混合物毒性极大。化学成分不同的塑料燃烧时产生的有毒气体的种类也不相同:(1)以Ｃ、Ｈ或Ｃ、Ｈ、Ｏ为基础的塑料燃烧产生的有毒气体是一氧化碳,特别是在火势猛烈时,最具危险性的是冒出的烟,如酚醛塑料燃烧冒烟时,能放出有毒的酚蒸气;(2)含氮的塑料如三聚氰胺甲醛和聚氨酯等燃烧时,能产生一氧化碳和氧化氮等有毒气体以及剧毒气体氰化氢;(3)含氯的塑料如聚氯乙烯在火焰中或过分加热时,会产生氯化氢气体,在达到中毒浓度时,会使人感到难以忍受直至死亡。而且氯化氢遇水即形成盐酸,对建筑用的加固钢筋或机械设备金属物体有腐蚀性;(4)含氟的塑料如聚四氟乙烯,在火灾条件下过分受热时,会放出氟化氢气体,该气体具有腐蚀性、毒害性。
4.3 塑料的熔融
一般来说,只有热塑性塑料制品受热时在火中熔化和流动,产生可燃烧的液滴,而热固性塑料燃烧产生焦炭,不产生熔滴,但聚氨酯泡沫例外,该物质燃烧时会产生可燃的流动焦油。燃烧液滴的出现,对于火势蔓延、安全疏散以及灭火作战都有一定影响。客观地讲,塑料受热时熔滴的出现可能出现两种结果:一是塑料从焰区熔化外流并阻止再燃烧,二是燃烧火焰并产生柏油一样的滴落物。在火灾条件下出现后一种结果的可能性很大,熔滴四处流散造成火势蔓延,且熔滴温度较高,滴落时能伤人,不但影响安全疏散,而且妨碍灭火战斗的进行。
4.4 燃烧时产生的可燃气体
在火灾条件下,塑料燃烧或受热分解产物中的可燃气体,如一氧化碳、氰化氢与空气的混合物在适当的条件下会燃烧或爆炸,当火场氧气浓度改变或火源改变时,就可能导致更猛烈的燃烧或爆炸。
5 塑料火灾的扑救对策
除硝酸纤维素外,塑料都属于普通可燃性材料,在我国的贮存类别属于丙、丁类,所以适用于木材和其他普通易燃物品火灾(Ａ类火灾)的灭火方法也适用于扑灭塑料火灾。塑料成品以及塑料厂制品部位发生火灾后,可根据下面几条原则实施灭火。
5.1 对于一般塑料制品可用强大的直流水冲击灭火
采用这种方法除了可降低燃烧塑料表面温度外,还可以避免塑料溶融或产生液滴,以免熔融滴落物带火落下引燃其它物品使火势蔓延或灼伤人员。
5.2 灭火的同时应注意疏散未燃烧的塑料制品
5.3 控制火势,防止蔓延
5.4 水枪阵地应设在上风和侧风方向
塑料燃烧时会产生大量浓烟和其它有毒气体,如果灭火时必须进入烟区,应佩戴防毒面具。
5.5 防止熔滴滴落伤人
在可能有熔滴的地方灭火时,灭火人员应该采取防护措施。
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