高聚物燃烧过程及防排烟措施

高聚物也称为聚合物，是指由单体合成得到的高分子化合物。一般是指合成纤维、合成橡胶和塑料，即“三大合成材料”。

（一）高聚物的化学组成

高聚物是以烯烃、炔烃、醇、醛、羧酸及其衍生物，以及HCl、HBr、NH₃、H₂S、S等无机物为基础原料进行化学反应而合成的，因此，它们主要由碳、氢、氧元素构成，同时还含有Cl、Br、N、S等元素。现代生产生活中，三大合成材料具有广泛的用途，在许多方面已成为天然材料的替代品，而且与使用天然材料不同，合成材料的制品几乎都是纯净物（有的含少量添加剂），如聚氯乙烯、尼龙、聚丙烯腈（人造羊毛）、氯丁橡胶等。

（二）高聚物的燃烧过程

大多数高聚物都具有燃烧性，但一般不发生蒸发燃烧和表面燃烧，而只会分解燃烧。在热作用下，高聚物一般经过熔融、分解和着火3个阶段进行燃烧。

1.熔融阶段

高聚物具有很好的绝缘性、很高的强度、良好的耐腐蚀性。但是高聚物的耐热性差，容易受热软化、熔融，变成黏稠状熔滴。表8-7列举了部分高聚物的燃烧特性，示出它们的软化、熔融、分解温度参数。

表8-7 部分高聚物的燃烧特性 （单位：℃）

2.分解阶段

温度继续升高，高聚物熔滴开始变成蒸气，继而气态高聚物分子开始断键，从高分子裂解成小分子，产生烷烃、烯烃、氢气、一氧化碳等可燃气体，同时冒出黑色炭粒浓烟。塑料、合成纤维的分解温度一般为200～400℃；合成橡胶的分解温度约为400～800℃。

3.着火阶段

高聚物着火其实是热分解产生的可燃气体着火。火场上可能出现以下几种情况：

（1）热分解产生的可燃气体数量较少，遇明火产生一闪即灭现象，即发生闪燃。

（2）可燃气体和氧气浓度都达到燃烧条件，遇明火立即发生持续稳定的有焰燃烧。

（3）虽然有较多的可燃气体，却因缺氧（如在封闭房间内）而使燃烧暂时不能进行。然而一旦流入新鲜空气（如开启门窗），则有可能立即发生爆燃，使火势迅速扩大。

以上分析可看出，由于高聚物一般不溶于水，且是靠高温分解进行燃烧，所以同扑救木材、棉、麻、纸张等天然物品的火灾一样，水也是扑救高聚物火灾的最好灭火剂。(www.xing528.com)

（三）高聚物的燃烧特点

1.发热量大

大多数合成高聚物材料的燃烧热都比较高。例如，软质聚乙烯的热值为46610kJ/kg，比煤炭、木材的热值分别高出1倍和2倍还多。发热量大，使得高聚的燃烧温度（火焰温度）升高，可达约2000℃，从而加剧了燃烧。高聚物材料的燃烧热及火焰温度见表8-8。

表8-8 高聚物材料的燃烧热及火焰温度

2.燃速快

高聚物因为发热量大，使得燃烧温度高，火场热辐射强度增大，传给未燃材料的热量也增多，因而加快了材料软化、熔融、分解的速度，所以其燃烧速度也随之加快，见表8-9。

表8-9 高聚物的燃烧速度 （单位：mm/min）

3.发烟量大

高聚物中含碳量都很高，如聚苯乙烯的含碳量为99.84%。因此，在燃烧时很难燃烧完全，大部分碳都以黑烟的形式释放到空气中。据对比实验分析，高聚物燃烧的发烟量通常是木材、棉、麻等天然材料的2～3倍，一般起火后在不到15s内就产生烟雾，在不到1min就会让视线模糊起来。火场上浓密的烟雾加大了受困人员逃生，以及救援人员施救的难度。

4.有熔滴

在燃烧过程中许多聚合物都会软化熔融，产生高温熔滴。高温熔滴产生后会带着火焰滴落、流淌，一方面扩大了燃烧面积，另一方面对火场人员构成了巨大威胁。例如，聚乙烯、聚丙烯、有机玻璃、尼龙等材料，燃烧过程中都含有溶滴。

5.产物毒性大

实际上，在所有重大火灾中，造成人员伤亡的主要原因是吸入了高温有毒的气体燃烧产物（其毒性大小一般用半数致死量LD₅₀来确定）。实验证明，可燃物的化学组成和燃烧温度是决定燃烧产物毒性大小的两个重要因素。一般地说，对于同一可燃烧物而言，燃烧温度较低的燃烧产物其毒性比燃烧温度高的燃烧产物的毒性大（如在400℃、600℃时木材燃烧产物的LD₅₀分别为14mg/L和55mg/L）；而在同一燃烧温度下，高聚物的燃烧产物的毒性比天然材料燃烧产物的毒性大，这是因为，高聚物燃烧会迅速产生大量的CO、CO₂、N₂O_X、HCN、COCl₂（光气）等有害气体所致。例如，在燃烧温度为600℃时，木材、聚氯乙烯、腈纶毛线的LD₅₀分别是55mg/L、21.6mg/L、3.22mg/L。可见，高聚物燃烧产物的毒性十分强烈，火场上，加强防排烟措施就显得十分重要。