一種人員密集場所的新型阻燃沙發的研究

摘要：本文介紹了沙發的火災危險性，研制了一種外觀和使用功能滿足QB/T 1952.1-2012 《軟體家具 沙發》的使用要求且燃燒性能達到GB 8624-2012《建筑材料及制品燃燒性能分級》阻燃B1級要求的阻燃軟質聚氨酯泡沫，并加工成一種可以實際使用于人員密集場所的阻燃沙發。

關鍵詞：影劇院；公共座椅；聚氨酯泡沫；阻燃

根據公安部消防局的火災數據統計，在我國每年引發的家庭火災死亡案中，家具火災占火災總數的2/3，其中軟包家具引燃的占所有火災死亡事故的15%，而沙發是一種裝有彈簧或厚墊的靠背椅，為一種裝有軟墊的多座位椅子。裝有彈簧或厚泡沫塑料等的靠背椅，兩邊有扶手，是軟包家具中的一種。沙發在人員密集場所，也就是容納50人以上或面積在200平方米以上的舞廳、卡拉OK廳、夜總會、網吧、游藝、洗浴、健身和具有娛樂功能的酒吧和咖啡廳等餐飲場所應用相當廣泛。這些人員密集場所為了追求豪華、高檔次及舒適的效果，其沙發基本都是采用高回彈軟質聚氨酯泡沫作為填充物，遇到火源極易猛烈燃燒并迅速蔓延。軟質聚氨酯泡沫火災與其他可燃固體火災相比，具有獨特的燃燒特點，主要表現在燃燒速度極快且火焰溫度高，煙霧大且毒性強。軟質聚氨酯泡沫的燃燒產物很多，主要有CO，CO2，H20，NO，NO2，NH3和HCN等，煙霧和毒性給安全疏散和滅火工作帶來了極大的危險和困難，增加了火災危險性，國內外死亡人數百人以上的火災案例，大多發生在這些場所。2017年2月25日8時許，江西省南昌市紅谷灘新區白金匯海航酒店唱天下KTV發生火災，事故造成10人不幸遇難，13人受傷送往醫院救治，火災過火面積1500平方米。火災由于施工人員在會所大堂北部弧形樓梯中部切割南側金屬扶手時，點燃了切割點正下方堆積的廢棄沙發引起。因此作為人員密集場所使用的沙發必須進行阻燃處理，以減小人員密集場所的火災危險性。

一、阻燃沙發的研制

1.沙發的基本構成

沙發主要是由①木框架、②高彈性繃帶和彈簧、③高彈性軟質聚氨酯泡沫、④絲綿（羽絨）、⑤面料（織物面料、皮革）這五部分組成，具體參見圖1，本項目主要針對①木框架、③高彈性軟質聚氨酯泡沫和、⑤面料（織物面料、皮革）進行阻燃研究和處理。

圖1 沙發的基本構成

2.阻燃木框架的研究

木材阻燃的要求是降低木材燃燒速率，減少或阻滯火焰傳播速度和加速燃燒表面的炭化過程，木材阻燃劑除賦予木材良好的難燃性外，還應賦予木材耐腐、抗白蟻等復合功能，而且不能降低木材原有的優良特性（如顏色、質感、強度、裝飾性、涂飾性等），更不能增加額外的負面性能（如毒性、腐蝕性、潮解起霜等）。本項目選擇的是硼酸鋅：聚磷酸銨：水=1：2：10的質量比，混合均勻后進行加壓浸漬處理，處理后的阻燃木材能達到離火自熄。

3.阻燃面料的研究

對沙發面料一般都是采取的化學改性或阻燃后處理，該方法成本低，但阻燃性一般隨著使用年限和洗滌次數的增加而逐漸降低或消失，本項目采取前整理阻燃，沙發面料是由88%的棉纖維和12%阻燃尼龍混紡而成，使沙發面料本身具有優良的阻燃性能，能有效的防止火花、金屬熔滴物的噴濺，熱防護性能較好。

4.阻燃軟質聚氨酯泡沫的研究

從目前國內外研究來看，提高聚氨酯泡沫塑料的阻燃性主要有以下兩種途徑：①以添加劑的方式加入含氯、溴、磷、銻等元素的非活性有機化合物，以制得添加型阻燃泡沫塑料。②在多元醇或異氰酸酯鍵上直接引入上述阻燃元素作為反應型阻燃劑，以得到結構型阻燃泡沫。

本項目對阻燃軟質聚氨酯泡沫主要是在聚氨酯原料中添加阻燃劑的方式開展。

（1）阻燃劑的篩選。本研究選取聚磷酸酯阻燃劑、聚磷酸銨、三聚氰胺、3-?-氯乙基磷酸酯、四溴雙酚A、氫氧化鋁、氫氧化鎂、三氧化二銻等不同種典型阻燃劑，通過設計不同的聚氨酯軟質泡沫塑料發泡配方，對其在聚氨酯軟泡上的阻燃作用進行了對比研究。最終確定的實驗室配方主要由表1所示的原料組成。

（2）阻燃軟質聚氨酯泡沫的中試及成型研究。

按實驗室配方稱取一定量的聚醚多元醇、聚合物多元醇、催化劑、發泡劑、泡沫穩定劑、交聯劑、阻燃劑等助劑于聚氨酯低壓發泡機一容器中，攪拌均勻，作為A組分，控制其溫度在20℃～25℃；在聚氨酯低壓發泡機另一容器中按配方稱取一定量的異氰酸酯，作為 B 組分，控制其溫度在20℃～25℃。高速攪拌5s～8s，立即倒入已預熱到（50±5）℃的模具中，快速合模，待泡沫熟化5min～6 min后脫模，放置48h即可得到成品，圖2為生產的阻燃軟質聚氨酯泡沫組件的相關模具、生產線及組件成品。

將中試生產的人員密集場所沙發用阻燃軟質聚氨酯泡沫組件樣品送到國家防火建材質量監督檢驗中心，按照GB8624-2012《建筑材料及制品燃燒性能分級》進行燃燒性能檢測，其檢測結果見表2。

5.包制組裝工藝

最終把經過阻燃處理的①木框架、②高彈性繃帶和彈簧、③高彈性軟質聚氨酯泡沫、④絲綿（羽絨）、⑤面料（織物面料、皮革）這五部分組裝成一個可以使用的人員密集場所的阻燃沙發，具體流程參見圖3。

最終的人員密集場所的阻燃沙發成品及組件參見圖4。

二、結語

本項目針對人員密集場所沙發的火災危險性，分別研制了一種沙發用阻燃聚氨酯泡沫組件，阻燃面料及阻燃木材并將阻燃聚氨酯泡沫進行了試生產，將阻燃聚氨酯泡沫送往第三方檢測機構，按照GB 8624-2012《建筑材料及制品燃燒性能分級》進行檢測，發現該阻燃聚氨酯泡沫燃燒性能達到B1級，平均燃燒時間10s，平均燃燒高度180 mm，密度45.5 kg/m3，回彈性50%，完全達到標準要求，將研制的阻燃面料，阻燃木材及阻燃泡沫組裝成一種人員密集場所使用的阻燃沙發組件及成品，該阻燃沙發的推廣應用，將有利于降低人員密集場所的火災危險性。

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基金項目：國家重點研發計劃課題（2016YFC0800605）；基本科研業務費項目“人員密集場所的新型阻燃沙發和組件研究”（20168825Z）。