聚氨酯泡沫火灾处置对策研究

徐权 张煜 张胜友 陈慈航

聚氨酯（PU），全称聚氨基甲酸酯，通常是由异氰酸酯和多元羟基化合物经过逐步加成反应而得到的一种具有氨基甲酸酯基团重复结构单元的聚合物[1]，被称为现代工业第六大发明，因具有良好的缓冲性、绝缘性、保温性、可塑性等性能，聚氨酯材料以各种形态广泛应用于家居用品、冷链保温、石油化工、建筑建造等领域[2]。

在PU 产品中，聚氨酯泡沫是其主要品种，约占总量的70%，但近年来，因聚氨酯泡沫引发的火灾事故频发，造成多名群众及消防救援人员伤亡，给人民生命财产安全带来了巨大威胁。因此，分析总结聚氨酯泡沫材料应用场景、火灾特性等，制定针对性的灭火救援处置对策，对高效处置聚氨酯泡沫火灾，减少作战伤亡具有重要意义。

1 聚氨酯泡沫材料基本特性及其应用

1.1 基本特性

聚氨酯泡沫为多孔性的固体，相对密度小，比强度高，分为软泡（FPUF）和硬泡（PUF）两种，软泡为开孔结构，硬泡为闭孔结构。

聚氨酯软泡随着密度的增加，其拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、压缩强度均呈线性增加。软质聚氨酯泡沫初始分解温度为260℃以上，激烈分解温度为280℃，自燃温度在330℃以上。

聚氨酯硬泡体是一种具有保温与防水功能的新型合成材料，其导热系数低，仅0.022～0.033W/（m*Κ），相当于挤塑板的一半，是目前所有保温材料中导热系数最低的。硬质聚氨酯泡沫闪点为310℃，自燃温度为416℃，在200℃时发生热降解，放出CO和醇类等低分子物[3,4]。

1.2 主要用途

聚氨酯软泡其主要功能是缓冲，常用于沙发家具、枕头、坐垫、玩具、服装和隔音内衬。硬质聚氨酯泡沫塑料主要应用在建筑物外墙保温，屋面防水保温一体化、冷库保温隔热、冷藏车、冷库隔热材管道保温材料、储罐的绝热及单组分泡沫填缝材料等[5]。常见以下形式及应用场景：

1.2.1 聚氨酯海绵

主要应用于家具、居民住宅装饰用品及其他家用品，如沙发、座椅、靠背垫、床垫和枕头等，也作为隔音材料大量应用于歌舞娱乐场所等。

1.2.2 聚氨酯夹心彩钢板

聚氨酯彩钢板是指两面为彩钢板，中间为聚氨酯夹心的复合板，具有一定的承重、保温隔热和防水能力，因其施工简单、价格实惠而得到了广泛应用，主要包括以下场景：

（1）工业厂房仓库的墙面和顶面。常见于单、多层厂房，以轻钢结构为厂房结构骨架，聚氨酯夹心彩钢板为墙面和顶面，安装方便、工期短，可灵活组装，普遍应用于工业园区厂房、电子和电脑产品制造、医疗用品和药品生产、航空航天、精密仪器仪表制造、食品生产、医疗手术室洁净厂房。

（2）公共建筑的屋面和外墙。聚氨酯泡沫夹心彩钢板常用于公共建筑中有大空间需要的屋面和外墙，包括机场、车站的候机或候车大厅，体育场馆、影剧院和礼堂、展览馆和会展中心、博物馆等，具有很高的强度和刚度，质轻、耐磨、表面质量平整光滑。

（3）装配式冷库的墙体、顶盖和底架。以钢结构为骨架，以聚氨酯夹心彩钢板为墙体、顶盖和底架，配合制冷设备，达到隔热、防潮及保温等性能要求。常见于商场内保鲜库、冷库，大、中、小型冷库。

（4）冷藏车箱体。冷藏车冷藏功能的实现，离不开车厢的保温隔热层，因聚氨酯泡沫具有极佳的保温隔热效果而被广泛应用于冷藏车箱体保温隔热结构。装有制冷装置和聚氨酯隔热厢的冷藏专用运输汽车，主要用于食物、药品等冷链运输。

（5）组合房屋。在原有建筑基础上，在顶层利用聚氨酯夹心彩钢板加盖房屋；在施工现场，常会用聚氨酯夹心彩钢板建造单、多层建筑，用于员工休息、住宿、办公等用途。

1.2.3 聚氨酯夹心保温板

聚氨酯夹心保温板是指两面为柔性面材，中间为聚氨酯夹心的复合板，广泛应用于建筑外墙和建筑内保温。

2 聚氨酯泡沫火灾危险性分析

2.1 燃烧特性

聚氨酯泡沫材料易燃，燃烧过程和其他高分子物质的燃烧过程类似：热量积蓄热分解或降解与挥发、着火、热传递、蔓延。未经阻燃处理的聚氨酯泡沫燃烧速度快，热值高，火焰热辐射强，具有较大的火灾隐患。

2.1.1 易燃烧

较差的导热性和强蓄热性导致聚氨酯泡沫容易自燃和分解性燃烧。根据PU结构特性，其内部孔隙率高，导热性差，蓄热性强。未经处理的PU氧指数为17，极易燃烧，经过阻燃过的PU氧指数为23-27，也是可燃材料（B2级）[6]。由于聚氨酯材料具有良好的热绝缘性，容易使其内部温度迅速升高，在达到分解温度时材料发生分解或降解与挥发，产生可燃性气体。这些气体与空气中的氧气发生激烈的化学反应，造成燃烧。燃烧过程中产生的热量传递给邻近的聚氨酯材料，使之重复上面的过程，从而促使聚氨酯材料分解，这样循环下去，直到材料燃尽。

2022年6月9日，浙江省杭州市临平区杭州互动冰雪文化旅游发展有限公司经营的冰雪大世界发生火灾，消防救援队伍共搜救出25人并送医治疗，其中4人经抢救无效死亡，8人受伤。经初步调查，起火原因为冰雪大世界违章电焊切割作业，熔渣掉落引燃下方的聚氨酯管道保温材料残片和装饰装修材料所致。2020年山西太原台骀山冰雕馆“10·1”重大火灾、2021年吉林省长春市李氏婚纱梦想城“7·24”重大火灾和辽宁大连新长兴市场冷库“12·31”火灾等三起重大火灾亡人的发生，其原因都是违规电气焊作业或电气线路短路等点燃聚氨酯保温材料、聚氨酯装饰材料。

2.1.2 燃烧热值高、热辐射强

PU泡沫塑料燃烧热值高，俗称固体汽油，每燃烧1千摩尔聚氨酯泡沫塑料可放出3073.53KJ的热量，是同等质量棉花的2.5倍，其火焰温度可达2000℃，强热辐射极易使周围其他可燃物达到燃点，加剧火势[7]。

2022年1月31日，广西河池市民营沙发生产作坊火灾，现场储存的大量聚氨酯海绵、沙发皮革和粘合剂，在救援人员内攻救人时突发轰然，造成2名消防救援人员牺牲，事后发现，牺牲的消防救援人员佩戴的空气呼吸面罩已经呈熔融状态，阻燃头套已经碳化，可见温度之高。

2.1.3 蔓延速度快

2008年9月20日22时49分，广东省深圳市龙岗区“舞王俱乐部”发生了一宗44人死亡，64人受伤的特大火灾。经过调查，该场所违规在顶层加装聚氨酯泡沫海绵，火灾起因是由于工作人员向天花板发射烟花弹引燃聚氨酯泡沫海绵，燃烧后的飞溅物四处滴落，仅仅46秒，整个场所被火和烟充斥。尽管火灾初起时在场的人们就已发现，但聚氨酯泡沫的燃烧速度还是快于多数人的逃生速度，而造成人员大量死亡。

2.1.4 受热熔融滴落

在燃烧过程中，聚氨酯泡沫塑料往往会熔融流淌，产生滴落，这些滴落物会使火灾有了向下蔓延的可能性，于是火灾迅速向上下两方向蔓延，导致火势更快的蔓延。

2.1.5 燃烧产生大量有毒烟气

聚氨酯泡沫中碳、氮元素含量高，并且制备硬质聚氨酯泡沫时常有的发泡剂HFCF-141b中含有氯和氟，所以在其燃烧后，产生大量氰化氢（HCN）、一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、氯化氢（HCL）和氟化氢（HF）等毒害气体[8,9]。实验测得，燃烧1g聚氨酯泡沫，可产生0.008gHCN、0.21gCO等剧毒气体[10]。

2.2 火灾危险性

2.2.1 易发生阴燃复燃

（一）片面理解“以读为本”的内涵。新课程指出，阅读教学要“以读为本”。确实，“读”是阅读教学永恒的主题。“以读为本”是阅读教学的基本理念。但“读”不仅仅体现为书声琅琅的有声朗读，还有同样重要的静思默读。《语文课程标准》指出：“各个学段的阅读教学都要重视朗读和默读，加强对阅读方法的指导。”而且对各学段的阅读教学均提出了明确的要求。众所周知，语文课程目标之一是“养成语文学习的良好习惯，掌握最基本的语文学习方法”。

聚氨酯泡沫在单独存放的情况下，也可发生阴燃，软质聚氨酯泡沫在静止空气中，产生阴燃的最高温度不超过400℃，而且阴燃的时间能持续数个小时。硬质聚氨酯泡沫的阴燃只发生在表面上，阴燃的最高温度约500℃左右[7]。对于阴燃的聚氨酯泡沫，不易寻找火源，处置完毕后，如火场清理不当，易造成复燃。

2.2.2 有毒烟气易造成人员伤亡

聚氨酯泡沫燃烧时放出大量的黑色浓烟，其燃烧产物大多有毒，吸入后几秒钟就中毒死亡，且燃烧产生大量烟气降低空间能见度，使人失去逃生能力，给人员逃生和救援到来巨大困难。

2010年“8·28”沈阳万达广场重大亡人火灾，其原因就是售楼处电路故障引燃了聚氨酯泡沫制作的沙盘模型，燃烧产生大量有毒烟气，火势迅速蔓延，并在短时间内封锁销售大厅出口，致使9人吸入有毒烟气致死，多名伤者呼吸道受损。

2.2.3 易形成立体燃烧

当聚氨酯泡沫用于楼房外立面或内部结构时，如墙体防火层脱落、破损后，一旦遇到明火会在短时间快速蔓延至上层，形成立体燃烧。在高层建筑外保温材料火灾中，熔融、滴落的聚氨酯泡沫会加快火势蔓延，造成火势由上向下蔓延。

2010年11月15日，上海市中心胶州路教师公寓发生特大火灾，事故现场违规使用大量聚氨酯泡沫等易燃材料，电焊工操作不当，引燃防护网或聚氨酯泡沫保温材料，并迅速蔓延至各层面，导致整个大楼形成立体燃烧和整体轰燃，造成58人死亡，70余人受伤，直接经济损失近5亿元。

2.2.4 发生爆炸风险高

聚氨酯泡沫材料燃烧后，瞬间产生大量二氧化碳、一氧化碳、氰化氢、甲醛等毒性气体，释放大量浓烟。在这些燃烧产物中，一氧化碳的爆炸极限为12.5%-74.2%，氰化氢的爆炸极限为5.6%-12.8%，甲醛的爆炸极限为7.0%-73%。这些可燃气体与空气混合后，在达到爆炸极限时就会发生气体爆炸，严重威胁救援人员生命安全。

2022年1月3日，胶州市利生源食用菌有限公司发生火灾。在处置过程中，起火的烘干车间突发强烈爆燃，造成2名救援人员不幸牺牲。经调查，起火原因是设备故障导致电加热管等融化，引燃墙体开口处的聚氨酯泡沫填充材料和聚苯乙烯泡沫保温材料，同时受热分解出大量易燃易爆气体。现场排烟效率低，分解产生的易燃易爆气体与空气形成爆炸混合物，在混合气体达到1.1%-6.1%的爆炸极限、携带热量超过最小点火能量后，发生强烈爆燃。

2.2.5 灭火救人难度大

当聚氨酯泡沫作为保温材料使用时，其使用量相对较大，起火后，火灾荷载大，起火后产生大量高温浓烟，燃烧蔓延迅速，持续时间长，灭火和救人难度大；聚氨酯泡沫火灾中产生的大量可燃、有毒气体，也直接威胁着救援人员的生命安全，给灭火救人战斗带来巨大挑战；高处熔融滴落物对下方救援人员安全造成威胁，防护不到位情况下易造成灼伤、烫伤。

对于成片的聚氨酯彩钢夹芯板建筑，若控制不当，容易发生火烧连营的情况。火场高达1000℃的高温，使得彩聚氨酯钢夹芯板强度急剧下降，失去承重能力造成垮塌。

对于冷库火灾，其夹层聚氨酯保温材料燃烧，火点隐蔽，往往只见烟不见火，冷库考虑保温效果，门窗等开口部位少，烟气很难排出，氨和氟系制冷剂受热分解容易产生气体空间爆炸。

对于聚氨酯材料储存仓库或堆垛起火，受热熔融后会形成池火、流淌火，火灾可控性差。

3 聚氨酯泡沫火灾的处置措施

与以往处置以木、棉、麻等燃烧物为主的住宅建筑、厂房、仓储类火灾规律不同，聚氨酯泡沫燃烧特性加快了火灾发展进程，为救援人员增加了更多的伤亡风险。因此，在处置聚氨酯泡沫材料应用的火灾中，应充分把握其火灾规律特点，从接警调度、途中决策、火情侦查、灭火行动、火场清理等方面全过程考虑聚氨酯泡沫火灾的危险性，最大限度减少人员伤亡。

3.1 细化接警调度

对于住宅建筑火灾，在接警时或行驶途中，除询问常规基础信息外，应重点了解房间装修情况（简装、中装、精装），房间内是否有堆积的大量可燃物，自建房是否有利用聚氨酯彩钢板加盖、室内隔断等情况，通过了解建筑装修、改建情况分析预判房间内可能存在的聚氨酯泡沫火灾风险，评估到场处置时发生轰然可能性，为救援人员提供指挥决策依据；对于工业厂房火灾、工地组合式房屋火灾，应优先调集大功率水罐（泡沫）消防车、抢险救援车等，携带破拆、侦检、排烟等装备，第一时间协调挖掘机到场协助破拆、拆除；对于建筑外保温层火灾，应调集压缩空气泡沫消防车、高层供水消防车、抢险救援车、举高喷射消防车等；对于装配式冷库火灾，应调集大功率水罐（泡沫）消防车、抢险救援车、排烟车、空呼充装车、远程供水系统等车辆。

3.2 强化安全防护

聚氨酯泡沫火灾的轰然、有毒气体、烧伤等风险严重威胁救援人员人身安全，因此，所有救援人员要加强安全防护，特别是深入建筑内部救援人员，必须着全套灭火防护服，戴灭火手套、阻燃头套、空气呼吸器等，对于进入建筑内部灭火人员，必须由安全员进行防护检查，落实等级防护要求。

3.3 持续侦察检测

重点掌握人员被困位置及数量、聚氨酯泡沫材料类型、建筑结构形式、蔓延趋势等，提前部署好战斗力量；携带可燃气体探测仪、测温仪、热成像仪等侦检仪器，及时检测火场环境情况，监测潜在的中毒、轰燃、倒塌发生危险，为灭火救援提供有力支持。对于住宅类火灾，应评估燃烧时间，探测可燃气体浓度和火场温度，为预防轰然提供依据；对于工业厂房火灾，应不间断探测厂房内轻钢龙骨结构温度，评估燃烧时间和温度对钢结构强度影响。对聚氨酯彩钢板温度和可燃气体浓度应重点监测，由于工业厂房用彩钢板厚度较大，两板之间易形成空腔，聚氨酯材料在受热后容易分解出可燃气体，聚集在空腔内，形成爆炸性混合气体；对于装配式冷库火灾，应持续不断监测火场温度和可燃气体浓度，预防轰然发生；对于家具厂火灾，应重点询问聚氨酯材料堆放位置，查看是否已经燃烧或分解，不间断监测可燃气体浓度，特别要注意预防在相对封闭，如楼梯间、房间内等处发生轰然的风险。

3.4 强化冷却排烟

根据以往案例分析，聚氨酯材料火灾引发的轰然和倒塌是造成救援人员伤亡的重要因素。因此在深入内攻前，应充分考虑轰然和冷却。对于住宅火灾，应合理使用“门控技术”，避免开门瞬间轰然，向天花板点状射水冷却烟气温度。在火势得到控制后，通过开窗通风、移动排烟机等进行排烟；对于工业厂房火灾，应对聚氨酯彩钢板和龙骨钢结构进行充分冷却，采取结构破拆、开窗通风、排烟车排烟等方式，降低烟气浓度；对于地下冷库火灾，应采用结构破拆、大功率排烟机等方法排烟，并大量注水或泡沫冷却。

3.5 深化技战术应用

深化聚氨酯火灾扑救技战术研究，提升灭火救援水平。按照“先评估，后处置”程序，加强火场评估，根据处置对象类型、燃烧物质、排烟排热情况等综合分析研判风险；落实安全员制度，强制等级防护，全程监测内攻人员动态，及时发出撤离提醒；内攻搜救人员要在水枪掩护下进行，坚持同进同出、交替掩护、持续检测；优先考虑开辟外部救生通道，利用举高类消防车、架设梯类打开外部救生通道，必要内攻时，内攻搜救人员不能脱离水枪有效保护范围；近距离接近火场时，利用机器人、移动炮等灭火装备，减轻救援人员长时间内攻灭火冷却的压力和风险，等到确定现场无爆燃或轰燃风险后，再集中力量发起总攻。