一种人员密集场所的新型阻燃沙发的研究

■ 王新钢 公安部四川消防研究所

根据公安部消防局的火灾数据统计，在我国每年引发的家庭火灾死亡案中，家具火灾占火灾总数的2/3，其中软包家具引燃的占所有火灾死亡事故的15%，而沙发是一种装有弹簧或厚垫的靠背椅，为一种装有软垫的多座位椅子。装有弹簧或厚泡沫塑料等的靠背椅，两边有扶手，是软包家具中的一种。沙发在人员密集场所，也就是容纳50人以上或面积在200平方米以上的舞厅、卡拉OK厅、夜总会、网吧、游艺、洗浴、健身和具有娱乐功能的酒吧和咖啡厅等餐饮场所应用相当广泛。这些人员密集场所为了追求豪华、高档次及舒适的效果，其沙发基本都是采用高回弹软质聚氨酯泡沫作为填充物，遇到火源极易猛烈燃烧并迅速蔓延。软质聚氨酯泡沫火灾与其他可燃固体火灾相比，具有独特的燃烧特点，主要表现在燃烧速度极快且火焰温度高，烟雾大且毒性强。软质聚氨酯泡沫的燃烧产物很多，主要有 CO，CO2，H20，NO，NO2，NH3和HCN等，烟雾和毒性给安全疏散和灭火工作带来了极大的危险和困难，增加了火灾危险性，国内外死亡人数百人以上的火灾案例，大多发生在这些场所。2017年2月25日8时许，江西省南昌市红谷滩新区白金汇海航酒店唱天下KTV发生火灾，事故造成10人不幸遇难，13人受伤送往医院救治，火灾过火面积1500平方米。火灾由于施工人员在会所大堂北部弧形楼梯中部切割南侧金属扶手时，点燃了切割点正下方堆积的废弃沙发引起。因此作为人员密集场所使用的沙发必须进行阻燃处理，以减小人员密集场所的火灾危险性。

一、阻燃沙发的研制

1.沙发的基本构成

沙发主要是由①木框架、②高弹性绷带和弹簧、③高弹性软质聚氨酯泡沫、④丝绵（羽绒）、⑤面料（织物面料、皮革）这五部分组成，具体参见图1，本项目主要针对①木框架、③高弹性软质聚氨酯泡沫和、⑤面料（织物面料、皮革）进行阻燃研究和处理。

图1 沙发的基本构成

2.阻燃木框架的研究

木材阻燃的要求是降低木材燃烧速率，减少或阻滞火焰传播速度和加速燃烧表面的炭化过程，木材阻燃剂除赋予木材良好的难燃性外，还应赋予木材耐腐、抗白蚁等复合功能，而且不能降低木材原有的优良特性（如颜色、质感、强度、装饰性、涂饰性等），更不能增加额外的负面性能（如毒性、腐蚀性、潮解起霜等）。本项目选择的是硼酸锌：聚磷酸铵：水=1:2:10的质量比，混合均匀后进行加压浸渍处理，处理后的阻燃木材能达到离火自熄。

3.阻燃面料的研究

对沙发面料一般都是采取的化学改性或阻燃后处理，该方法成本低，但阻燃性一般随着使用年限和洗涤次数的增加而逐渐降低或消失，本项目采取前整理阻燃，沙发面料是由88%的棉纤维和12%阻燃尼龙混纺而成，使沙发面料本身具有优良的阻燃性能，能有效的防止火花、金属熔滴物的喷溅，热防护性能较好。

4.阻燃软质聚氨酯泡沫的研究

从目前国内外研究来看，提高聚氨酯泡沫塑料的阻燃性主要有以下两种途径：①以添加剂的方式加入含氯、溴、磷、锑等元素的非活性有机化合物，以制得添加型阻燃泡沫塑料。②在多元醇或异氰酸酯键上直接引入上述阻燃元素作为反应型阻燃剂，以得到结构型阻燃泡沫。

本项目对阻燃软质聚氨酯泡沫主要是在聚氨酯原料中添加阻燃剂的方式开展。

（1）阻燃剂的筛选。本研究选取聚磷酸酯阻燃剂、聚磷酸铵、三聚氰胺、3-ß-氯乙基磷酸酯、四溴双酚A、氢氧化铝、氢氧化镁、三氧化二锑等不同种典型阻燃剂，通过设计不同的聚氨酯软质泡沫塑料发泡配方，对其在聚氨酯软泡上的阻燃作用进行了对比研究。最终确定的实验室配方主要由表1所示的原料组成。

表1 阻燃软质聚氨酯泡沫的配方组成及作用

发 泡 剂（ 如HCFC-141b、环戊烷等）汽化后作为气泡来源并移去反应热阻燃剂 使泡沫塑料具有阻燃性

（2）阻燃软质聚氨酯泡沫的中试及成型研究。

按实验室配方称取一定量的聚醚多元醇、聚合物多元醇、催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂、交联剂、阻燃剂等助剂于聚氨酯低压发泡机一容器中，搅拌均匀，作为A组分，控制其温度在20℃～25℃；在聚氨酯低压发泡机另一容器中按配方称取一定量的异氰酸酯，作为 B 组分，控制其温度在20℃～25℃。高速搅拌5s～8s，立即倒入已预热到（50±5）℃的模具中，快速合模，待泡沫熟化5min～6 min后脱模，放置48h即可得到成品，图2为生产的阻燃软质聚氨酯泡沫组件的相关模具、生产线及组件成品。

图2 阻燃软质聚氨酯泡沫组件的相关模具、生产线及组件成品

将中试生产的人员密集场所沙发用阻燃软质聚氨酯泡沫组件样品送到国家防火建材质量监督检验中心，按照GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》进行燃烧性能检测，其检测结果见表2。

表2 阻燃聚氨酯泡沫检测结果

5.包制组装工艺

最终把经过阻燃处理的①木框架、②高弹性绷带和弹簧、③高弹性软质聚氨酯泡沫、④丝绵（羽绒）、⑤面料（织物面料、皮革）这五部分组装成一个可以使用的人员密集场所的阻燃沙发，具体流程参见图3。

图3 沙发的组装流程

最终的人员密集场所的阻燃沙发成品及组件参见图4。

图4 人员密集场所的阻燃沙发及组件

二、结语

本项目针对人员密集场所沙发的火灾危险性，分别研制了一种沙发用阻燃聚氨酯泡沫组件，阻燃面料及阻燃木材并将阻燃聚氨酯泡沫进行了试生产，将阻燃聚氨酯泡沫送往第三方检测机构，按照GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》进行检测，发现该阻燃聚氨酯泡沫燃烧性能达到B1级，平均燃烧时间10s，平均燃烧高度180 mm，密度45.5 kg/m3，回弹性50%，完全达到标准要求，将研制的阻燃面料，阻燃木材及阻燃泡沫组装成一种人员密集场所使用的阻燃沙发组件及成品，该阻燃沙发的推广应用，将有利于降低人员密集场所的火灾危险性。