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火不火得起来,让阻燃剂说了算!

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火不火得起来,让阻燃剂说了算!

发布日期:2016-06-29 00:00 来源:http://cijey.com 点击:


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    距离风景秀丽的都江堰景区不远,就是公安部四川消防研究所。5月17日上午,这里进行了一场点火实验。几位手提柴油桶的工作人员遵循指令,进入一辆大巴车的客舱内。少时,火光四起,明亮的火焰照亮了实验现场。

    “计时,11点27分点火”,一位工作人员用笔记录下起火时间。观看实验的人群交头接耳,议论纷纷。随着时间不断流失,火舌舐动,火焰滔天。观众们不停地用手机、手表计时,紧张的表情中流露出难以掩盖的期待。

    随着灭火指令发出,记者看了一下手表,指针刚好在11点30分。“3分钟”,围观人群出现一丝骚动,急迫地想要交流感悟。由起火到灭火的这三分钟,究竟有何意义?在消防研究所内,又何以刻意“纵火”?

    提高阻燃标准,为挽救生命创时机不妨先来看一组数据:

    2009年6月5日,成都发生一起公交车故意纵火案,造成27人遇难,74人受伤;

    2010年7月21日,长沙一机场大巴遭故意纵火,2人丧生,3人重伤;

    2013年6月7日,厦门发生发生公交车故意纵火案,47人殒命,34人受伤;

    2016年1月5日,宁夏发生大巴车故意纵火案,17人遇难,32人受伤;

    ……

    一辆公交车,塞满了乘客,或许还会混入居心叵测的犯罪分子。倘遇纵火,我们需要多长时间逃生?厦门公交车纵火案发生后,一张事故现场照片被上载至网络:许多乘客拥堵在公交车门处,最终仍丧身火海。他们也曾拼尽全力逃生,但留给他们的时间太少了,少到不足以让他们从狭小逼仄的空间内挤过重重人群,逃到车门之外。

    据了解,公交车的座椅一般由ABS、聚丙烯等塑料制成,均为易燃材料。这些座椅一旦燃烧就会发生熔化,熔化后的物质流到哪里,哪里就被引燃;而大巴车为追求舒适性,更会在座椅中填充极其易燃的泡沫塑料,并在外表包裹可燃性织物。一旦着火,火势在极短的时间内就可蔓延四周,进而引发轰燃。到轰燃阶段,乘客再无逃生可能。也就是说,从着火那一刻开始,到火势开始向四周蔓延的这段时间,就是人们逃生的时间,是用以挽救生命的时间。

    为尽可能地延长逃生时间,我国正在制订关于公交车、客车的新国标要求在座椅及内饰材料中添加阻燃剂。阻燃剂,是赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂。将阻燃剂添加到原材料中,就形成了阻燃材料。以阻燃材料制造座椅、车厢内饰等,能够有效延长从点火到起火过程的时间,留给人们逃生时间。回到文章开头的实验,观众议论纷纷的“3分钟”,就是这宝贵的逃生时间。

    据介绍,正是为了验证我国正在制定的公交车、客车阻燃标准的相关要求,中国阻燃学会携手公安部四川消防研究所,中国一汽技术中心,策划了这样一起验证实验。实验中燃烧的大巴车座椅、顶棚、铺地内饰等材料均按在编国家标准草案的相关要求制造。那么,内饰材料经过一定阻燃处理的大巴车,能够在火灾中给予乘客足够的逃生或灭火时间吗?“围观”了本次实验的观众议论纷纷。这些专业观众来自消防机构、阻燃企业,甚至是客车座椅生产商,他们均对记者表示,对于人员较少的大巴来说,3分钟的时间尚够逃生;但对于人满为患的公交车来说,3分钟,还远远不够。

    难道公交车就该坐以待毙吗?答案当然是否定的。公安部四川消防所助理研究员谢乐涛带领记者参观了去年该所在公交车内进行的点火实验。可以看出,火势仅对起火点座椅及隔壁相连座椅造成一定损害,没有波及前后排座椅,更没有发生轰燃。谢乐涛告诉记者,区别就在公交车实验中,研究所对座椅材料的热值和热释放速率均做严格要求,材料达到GB 8624 B1级标准(即难燃性材料)。用这样的材料制造座椅,完全能够将火势控制在极小范围之内。而在客车实验当中,暂时未限制座椅泡沫塑料的热值及热释放速率,一旦表面附着的阻燃织物燃烧殆尽,泡沫塑料开始燃烧会在短时间内引发全车轰燃。

    对于阻燃材料,有不同指标可以评价其阻燃性能:氧指数、垂直燃烧性、烟密度、热值以及热释放值。其中热值和热释放速率对评估防火性能来讲也很重要,目前由于对于检测设备和技术要求较高,绝大部分有关燃烧性能的标准都没有引用这两个指标。谢乐涛说,目前公安部四川消防研究所正在全力推动客车内饰材料相关标准的制修订,呼吁逐步将热值和热释放速率要求加入相关标准。他也同时表示,控制“双值”,对于座椅生产商来说,在座椅材料、阻燃技术和生产成本上都具有极大的挑战。

    标准监管环保,防火功效需多方协作

    如今,塑料、橡胶、化纤、涂料等高分子材料正越来越多地充斥着人们的生活。高分子材料在带来轻质、高效等优势的时候,也为人们的生活埋下安全隐患。长碳链的高分子材料在受热时会分解为小分子易燃物,极易引发火灾。如何规避安全风险,使高分子材料更好地服务于人们的日常生活?这就需要按照相关标准向材料中添加阻燃剂。

    阻燃剂的主要作用是减缓聚合物燃烧或分解的时间,在火灾中延长人们的逃生时间。正确地使用阻燃剂可谓意义重大,然而一些企业在生产建设过程中,出于成本等方面的原因,不按照标准添加阻燃剂,甚至干脆不使用阻燃剂,最终酿成大祸。

    2009年,央视新大楼被飞溅的烟花引燃,火势瞬间蔓延,足足燃烧6小时,造成直接经济损失16383万元。调查结果显示,这场大火正是由于阻燃材料选择不合标准所致。该大楼幕墙施工方本应使用阻燃等级为B1级(难燃)的挤塑聚苯乙烯保温板,却采购了燃烧性不达标的B2级(可燃)挤塑板。

    无独有偶,2010年上海静安区教师公寓火灾原因也是因为墙体保温层未按要求选择具有阻燃性能的材料,反而违规使用大量聚氨酯泡沫等极易燃烧的材料,最终酿成58人遇难的惨祸。

    两起大火暴露了我国在阻燃监管方面的不足。据了解,目前我国在阻燃立法方面尚处起步阶段,标准的不完善和安全监管措施的不健全使不同行业都面临着火灾隐患。中国阻燃学会秘书长周正懋指出,我国应加快相关阻燃产品的修订和第三方检测机构的设立,进一步完善相关法规,加强监管,让阻燃材料起到应有的阻燃防火作用。

    据报道,2015年深航发生一起纵火案,正是由于飞机座椅严格按照阻燃标准制造,最终避免了一场悲剧的发生。事后,某航空公司机长张鹏在接受记者采访时表示,飞机内的地板、座椅、舱门,均采用高阻燃性能的材料制造,不会被轻易点燃,引发大火的可能性不大;就算局部失火,也可用机舱内的灭火器及时扑灭。

    除了标准和监管问题外,阻燃剂行业还面临着环保方面的一大争议:有卤还是无卤?在六溴环十二烷被界定为持久性有机污染物遭禁用后,很多不明就里的群众认为含有卤素的阻燃剂均对环境和人体具有不可逆转的污染和毒性。不少环保组织也高举无卤化大旗,要求溴系产品永久退出“江湖”。

    无卤化运动使溴系阻燃剂的市场大幅萎缩。一位业内人士告诉记者,2004年无卤阻燃剂氢氧化铝产量是2000吨,而到2015年,产量已飙升到10万吨。“抢占的当然是溴系阻燃剂的市场”。

    “盲目地追求无卤化,这是不明智的选择”,中国阻燃学会秘书长周政懋教授表示,不同类型的阻燃剂拥有各自不同的优势,企业在选择时应根据具体应用领域进行科学判断。以电动汽车为例,汽车在启动瞬间电流极大,对电路板的阻燃要求非常高,目前只有溴系阻燃剂能够达到该部件对阻燃性能的要求,盲目追求无卤化显然会埋下重大安全隐患。

    溴环境与科学论坛的韩颂青博士则认为,溴系阻燃剂污染之说本身就是一个伪命题。“通过是否含有某一元素而判断一大类产品是否污染、是否具有毒性是十分荒谬的”,韩颂青指出,对毒性和污染性的科学判断一定是针对某一特定物质,从其化学结构本身来分析该物质是否为持久性、生物累积性和毒性物质(PBT),是否为致癌、致诱变、致生殖毒性物质(CMR)。

    据介绍,欧盟的REACH法规、美国的《有毒物质控制法案》等监管条例中并无任何条款对溴系阻燃剂进行全面的限制或禁止,现在正在生产和使用的70多种溴系阻燃剂中,也只有多溴联苯和多溴二苯醚不再生产使用,六溴环十二烷被界定为持久性有机污染物。其他溴系阻燃剂均被鉴定为非PBT、非MCR,继续在汽车、建筑、电子产品等各大领域发挥光热。“需要特别指出的是”,韩颂青强调,六溴环十二烷被禁用后,欧盟、美国环境保护总署(EPA)和日本经济产业省(METI)推荐或认可的几种六溴环十二烷替代品仍为溴系阻燃剂。

    尖端技术领航,阻燃业揭发展新篇章

    像任何其他行业一样,阻燃剂行业的发展趋势也是多元化、绿色化、高性能化的。目前市场最常见的阻燃剂分为以氢氧化铝、氢氧化镁为代表的无机阻燃剂,和以溴系、磷系阻燃剂为代表的有机阻燃剂。

    数据显示,2013年氢氧化铝超过溴系阻燃剂,成为全球用量最大的阻燃剂,占阻燃剂总用量的33%。以氢氧化铝为代表的无机阻燃剂在高温时受热分解,吸收大量的热以降低聚合物表面温度;有些阻燃剂还可分解出水蒸气,吸收大量潜热,降低合成材料在火焰中的表面温度,并能够稀释聚合物表面可燃性气体的浓度。

    这类无机阻燃剂稳定性好、不挥发、不析出、烟气毒性低且具有成本优势。但在填充量、分散性、对聚合物加工性能及机械性能的影响等方面还存在着提升空间。业内专家学者认为,未来无机阻燃剂将向超细化、高亲和力方向发展,并提升其协同效应。如开发粒径较小的无机阻燃剂,降低对设备的磨损。再如通过开发高效的表面改性剂,增强无机阻燃剂与机体材料的相容性,减少对加工和机械性能的影响。对于阻燃效果较差的氢氧化铝,可对其进行功能化改性,利用协同阻燃效应提升阻燃性能。

    对于溴系、磷系等有机阻燃剂,大分子聚合物将是该类产品未来的主要发展方向。韩颂青告诉记者,化合物只有首先被机体吸收才会对人体及生态造成不利影响;而相对分子质量大于1000的聚合物难以被消化道吸收,因而无法通过参与新陈代谢的方式对人体产生毒性伤害。欧盟的REACH法规和美国的《有毒物质控制法案》均给予大分子聚合型阻燃剂“豁免”,将其列为无需登记即可使用的物质。

    此外,膨胀型阻燃剂也是阻燃行业重点科研领域。据了解,目前真正实现工业化的膨胀型阻燃剂并不多。这种阻燃体系由酸源、炭源和气源组成,在受热或燃烧过程中,酸源与炭源发生酯化反应,使后者脱水形成多孔泡沫焦炭层。这种炭层能够隔绝热量传递,阻止氧气进入燃烧区域并抑制可燃产物的释放。而气源在受热分解过程中则可释放出大量无毒且不易燃的气体化合物,能够稀释材料燃烧时产生的可燃性气体。据了解,催化成炭及其多功能复合阻燃技术是膨胀型阻燃剂的发展方向。该项技术通过添加金属氧化物、含硅及含硼化合物等具有协同效应的添加剂,改善原有膨胀型阻燃剂添加量大、成炭不稳定等缺陷,增加成炭量,提高炭层品质,最终实现阻燃效果的大幅提升。

    近几年,阻燃剂行业还有一项革命性技术问世。中国工程院院士、四川大学教授王玉忠团队开发了一项不需添加氮、磷、溴等阻燃元素的共聚酯成炭阻燃技术。在高温下,具有特定结构且不含阻燃元素的单体能够促进改性共聚酯,使其大量成炭,从而实现良好阻燃效果。并且由于不含阻燃元素,其单体在阻燃过程中发生交联而非熔滴,彻底杜绝了传统聚酯阻燃体系中不可避免的熔滴问题。此外,这样设计合成的共聚酯仅含有碳、氢、氧三种基本元素,对人体和环境不会造成任何不良影响。该项技术在阻燃行业引起极高关注,业内专家纷纷表示,这种仅通过单体结构的设计和改变,而非添加阻燃元素,即可达到阻燃目的技术彻底改变了阻燃体系的指导思想。


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