過氧化苯甲酰火災危險性研究

方少華，俞哲文，顧琮鈺，王 鵬

0 引言

近年來，隨著經濟的迅猛發展，我國對能源和化工產品的需求急速增長，危險化學品的應用越來越廣泛，成為工業生產領域中不可或缺的原料，其儲運安全性問題也逐漸暴露出來，火災事故頻繁發生，嚴重影響著人民群眾生命財產安全、國民經濟發展和生態環境保護[1]。過氧化苯甲酰(benzoyl peroxide,BPO)化學式為C14H10O4，相對分子質量為242，白色或淡黃色細炷，微有苦杏仁氣味，屬于危險貨物分類中的5.2有機過氧化物，是一種強氧化劑，極不穩定，易燃燒，當撞擊、受熱、摩擦時能爆炸。本文通過研究過氧化苯甲酰的火災危險性，分析過氧化苯甲酰與常見物質的混合物對不同種類引火源的敏感程度，為其火災原因調查和安全儲運工作提供理論支撐。

1 試驗

1.1 設備與材料

試驗設備：角向磨光機SIM-YT04-100A，220 V，450 W，10 000 r·min-1；白熾燈燈泡，220 V，200 W；油汀式電暖器，220 V，2 kW；小太陽取暖器，220 V，200 W；標尺，量程為250 cm；天平，精度為0.01 g。試驗用材料、純度及用途如表1所示，其中，過氧化苯甲酰為研究對象，其他為混存物質。

1.2 過氧化苯甲酰與混存物質混合

準確稱量過氧化苯甲酰與混存物質各0.5 g，在陶瓷圓盤中緩慢均勻混合，以過氧化苯甲酰和鋸末混合為例，見圖1。其中可燃物中的包裝物和紡織品的尺寸為4 cm×4 cm，置于圓形的鋼片(以便收集燃燒殘留物)上，然后將過氧化苯甲酰粉末均勻撒在裁剪后的材料中央，以過氧化苯甲酰和瓦楞紙接觸為例，見圖2。

1.3 試驗方法

選取生活中常見的煙頭、機械火花、白熾燈、電暖器和小太陽取暖器作為引火源，其中煙頭和機械火花屬于弱火源，白熾燈、電暖器和小太陽取暖器屬于電熱器具。先進行5種引火源條件下混存物質以及純品過氧化苯甲酰的空白對照試驗，再對不同引火源條件下過氧化苯甲酰與各種混存物質的混合樣品進行引燃模擬試驗。操作方法如下：(1)煙頭，將燃著的煙頭與樣品接觸，觀察并記錄現象。(2)機械火花，將樣品水平放于地面，用角向磨光機摩擦鋼片，產生機械火花，調整角度使火花豎直落到樣品上。(3)白熾燈，將樣品放置于水平桌面上，白熾燈泡放置于樣品正上方約1 cm處，接通白熾燈電源，觀察并記錄現象，最長測試時間為1 h。(4)電暖器，將樣品水平放置于電暖器上方，接通電源，觀察并記錄現象，最長測試時間為1 h。(5)小太陽取暖器，將樣品水平放置于取暖器前方約5 cm處，接通電源，觀察并記錄現象，最長測試時間為1 h。

表1 材料名稱、純度及生產廠家

圖1 過氧化苯甲酰和鋸末

圖2 過氧化苯甲酰和瓦楞紙

2 結果與討論

2.1 混存物質與純過氧化苯甲酰的空白引燃試驗

經過多次重復性試驗，煙頭和機械火花可以瞬間引燃純品過氧化苯甲酰，有火焰產生并冒出大量白煙，白熾燈泡、電暖器、小太陽取暖器則無法引燃純品過氧化苯甲酰；用煙頭引燃編織袋、化纖和棉時，編織袋和化纖燒洞變形[2]，棉發生陰燃，但不蔓延，其他混存物質在這5種引火源條件下，沒有明顯的試驗現象。由此可見，在該試驗條件下，所有混存物質均不能被這5種引火源引燃。

2.2 過氧化苯甲酰混合樣品的引燃試驗

經過多次試驗驗證，在5種引火源條件下，過氧化苯甲酰混合樣品的引燃試驗結果見表2，用電暖器或小太陽取暖器作為引火源時，所有過氧化苯甲酰混合樣品均未被引燃，試驗結果未在表格中列出。

表2 過氧化苯甲酰混合樣品引燃試驗結果

由表2的試驗現象可知：在煙頭或機械火花作為引火源的條件下，過氧化苯甲酰與除報紙、瓦楞紙、編織袋、塑料泡沫、棉、羊毛、化纖、鋸末之外的其他試驗樣品的混合物被瞬間引燃，產生大量有刺激性氣味的白煙。檸檬酸、甲基硫菌靈、二氧化氯固體制劑、苯甲酸鈉和活性炭與過氧化苯甲酰的混合樣品在被白熾燈照射15～30 min后被引燃，冒出大量有刺激性氣味的白煙，其他試驗樣品在受到白熾燈照射作用1 h后，均不發生燃燒。煙頭引燃試驗樣品前后形態如圖3～5所示。

在煙頭或機械火花作為引火源的條件下，當甲基硫菌靈、檸檬酸、山梨酸鉀、檸檬酸亞錫二鈉等具有還原性的物質作為混存物質時，過氧化苯甲酰與上述物質的混合物均被瞬間引燃，這說明過氧化苯甲酰具有較強的助燃性(氧化性)；當漂白粉、偏重亞硫酸鈉、二氧化氯固體制劑等本身不可燃的氧化性固體作為混存物質時，過氧化苯甲酰與上述物質的混合物也能被瞬間引燃，這說明過氧化苯甲酰具有較強的可燃性；當活性炭、淀粉、蔗糖等粉末狀的內部結構較為疏松的物質作為混存物質時，過氧化苯甲酰與上述物質的混合物均被瞬間引燃，但當報紙、瓦楞紙、塑料泡沫、棉、羊毛等片狀的內部結構較為緊密的可燃物作為混存物質時，只是過氧化苯甲酰被引燃，上述物質沒有被引燃，這說明過氧化苯甲酰燃燒太快，在發生燃燒時周圍溫度達不到這些物質的燃點，只是自身被引燃，而無法引燃這些燃點較高的物質，從而可以得出過氧化苯甲酰具有較弱的引燃性。

(a)煙頭引燃前 (b)煙頭引燃后

圖4 塑料泡沫和BPO煙頭引燃試驗圖

圖5 報紙和BPO煙頭引燃試驗圖

在白熾燈作為引火源的條件下，當檸檬酸、甲基硫菌靈、苯甲酸鈉、二氧化氯固體制劑以及活性炭作為混存物質時，過氧化苯甲酰與上述物質的混合物能夠被引燃。白熾燈將電能轉化為光能，電流通過燈絲產生熱量，熱量的集聚使燈絲溫度達到2 000 ℃以上，燈絲就會處于白熾狀態，但白熾燈一般有82%以上的能量會轉化成熱能，因此白熾燈是一種發熱量高的燈具，在相同電壓和相同環境條件下，白熾燈功率越大，其發熱量越多，溫度越容易升高[3]。檸檬酸粉體、甲基硫菌靈粉體或苯甲酸鈉[4]與空氣可形成爆炸性混合物，遇明火、高熱或氧化劑接觸，可引起爆炸，由于過氧化苯甲酰具有一定的氧化性以及白熾燈的高熱作用，所以上述物質作為混存物質時混合物被引燃；二氧化氯固體制劑的氧化性比漂白粉和偏重亞硫酸鈉強且對溫度比較敏感，隨著溫度的上升，可能會引起燃燒[5]，從之前的結論得出過氧化苯甲酰具有較強的可燃性，所以在白熾燈照射下混合物被引燃；活性炭因其為黑色的粉末狀物質，在白熾燈照射時能夠吸收大量的熱量，從而使混合物被引燃。

在電暖器或小太陽取暖器作為引火源的條件下，任何試驗樣品作為混存物質時與過氧化苯甲酰的混合物均不能被引燃。試驗選用的油汀式電暖器雖然功率達到2 kW，但是其散熱效果好，使用較為安全，一般情況下其表面溫度是非常低的[6]，就算觸及到人體的肌膚也不會造成灼傷，電暖器頂部多個金屬散熱片相隔一定距離，因此蓄熱能力差，而小太陽取暖器功率只有200 W，相比于電暖器功率更低、蓄熱能力更差，在這兩種引火源條件下過氧化苯甲酰與試驗樣品的混合物很難被引燃。

當食用油作為混存物質時，上述5種引火源均不能引燃食用油和過氧化苯甲酰的混合物，但煙頭和機械火花能夠瞬間引燃純品的過氧化苯甲酰，這說明食用油作為液態物質對過氧化苯甲酰具有保護作用，過氧化苯甲酰和食用油混存時具有較高的安全性。

3 結論與建議

由上述試驗結果分析可知：過氧化苯甲酰對火源十分敏感，甚至弱火源都能夠將其瞬間引燃；過氧化苯甲酰具有較強的助燃性、可燃性和一定的引燃性。

過氧化苯甲酰在儲運過程中，要嚴防與各類可燃物、還原劑及其他防腐劑等物質混存，禁止使用纖維類材料作為包裝物，必要時可以使用水、食用油等液體對其進行保護，廠房倉庫區域內要嚴格禁煙、禁止施工作業，杜絕一切明火及機械火花的產生，避免使用白熾燈等強輻射燈具作為照明器具。

[1] TAN Bingjing,JAMES K H,RALPH E S.Accelerant classif-ication by gas chromatography/mass spectr ometry and multivariate pattern recognition[J].Analytica Chimica Acta,2000,422:37-46.

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[3] 趙增昌,于春華.白熾燈對棉質材料的引燃性能研究[J].武警學院學報,2009,25(6):17-20.

[4] 李菊,劉淑君,黃雪琳.苯甲酸和苯甲酸鈉安全性與檢測方法研究進展[J].糧食與油脂,2012(9):49-51.

[5] 朱世奇.二氧化氯固體制劑的制備及穩定性的研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業大學,2005.

[6] 高原.電暖氣火災事故原因的認定和分析[J].科技創新導報,2008(17):79.