淺談發(fā)泡聚苯乙烯材料使用中的安全注意事項(xiàng)

2022年6月26日下午17時(shí)左右山東省青島一游艇制造有限公司在焊接游艇底部浮筒蓋板上的排水孔時(shí)，蓋板突然崩出，導(dǎo)致其受傷，經(jīng)送醫(yī)搶救，于27日早因救治無(wú)效死亡。游艇底部浮筒內(nèi)的填充物為絕熱用阻燃模塑聚苯乙烯泡沫圓柱體。

圖1事故浮筒房船全貌圖2發(fā)生閃爆浮筒口及內(nèi)部近景照片圖3事故浮筒內(nèi)可燃?xì)怏w檢測(cè)情況照片圖4另測(cè)浮筒內(nèi)可燃?xì)怏w檢測(cè)情況照片阻燃聚苯乙烯泡沫離開(kāi)明火后能夠自行熄滅，為什么還會(huì)有可燃?xì)怏w產(chǎn)生、形成爆炸環(huán)境呢？下面我們來(lái)具體了解下發(fā)泡聚苯乙烯材料。發(fā)泡聚苯乙烯，又稱(chēng)可發(fā)性聚苯乙烯(expandablepolystyrene,EPS)，具有相對(duì)密度?。?.05g/cm3）、熱導(dǎo)率低、吸水性小、耐沖擊振動(dòng)、隔熱、隔音、防潮、減振、介電性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，廣泛地用于機(jī)械設(shè)備、儀器儀表、家用電氣、工藝品和其他易損壞貴重產(chǎn)品的防震包裝材料以及快餐食品的包裝。EPS生產(chǎn)方法有兩種:一、泡沫珠熱合法,簡(jiǎn)稱(chēng)熱合珠法。苯乙烯單體經(jīng)懸浮聚合得到圓珠狀的PS,再加入低沸點(diǎn)碳?xì)浠衔锘螓u代烴化合物作為發(fā)泡劑，在加溫加壓條件下，發(fā)泡劑滲透到PS中，冷卻后發(fā)泡劑留在PS中，即成為EPS。二、加工方法是擠出法。將PS與添加劑在擠出機(jī)中混合,然后在熔融狀態(tài)下壓入烷烴或氟化烴等發(fā)泡劑，經(jīng)擠出，發(fā)泡劑在機(jī)頭模腔中泄壓冷卻，發(fā)泡劑的氣化與PS的固化同時(shí)進(jìn)行，從而制得膨脹發(fā)泡制品。1泡沫珠熱合法熱合法的關(guān)鍵是制備EPS珠粒。EPS珠粒制備采用懸浮聚合法，工藝有一步浸漬法(簡(jiǎn)稱(chēng)一步法)和二步浸漬法(簡(jiǎn)稱(chēng)二步法)。一步法基本工藝是將苯乙烯單體、引發(fā)劑、分散劑、水、發(fā)泡劑和其他助劑一同加入聚合釜中，苯乙烯/水之比約為1:1，然后在80-90°C條件下進(jìn)行聚合反應(yīng)。當(dāng)聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到85%-90%以上時(shí),加入發(fā)泡劑，繼續(xù)聚合反應(yīng)。聚合完畢后，經(jīng)脫水、洗滌、干燥，得到含有發(fā)泡劑的PS珠粒。一步法中可以通過(guò)選擇適宜的工藝和條件，達(dá)到縮小粒徑分布范圍、提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。改進(jìn)工藝中，通過(guò)加入一些樹(shù)脂(如PS、PE、PVC等)作種子,進(jìn)行種子聚合，可以得到粒徑分布很窄的EPS,同時(shí)還賦予EPS耐油、阻燃等功能。二步法是將EPS的聚合和浸漬分成兩個(gè)獨(dú)立的過(guò)程，聚合工序與-一步法一樣。浸漬工序根據(jù)粒徑大小，確定浸漬條件,一般為:壓力0.98MPa,溫度70-90°C，浸漬時(shí)間4一12h,在15°C條件下放置約15天,發(fā)泡劑含量為5.5%-7.5%。二法相比:一步法工藝簡(jiǎn)單、流程短、能耗低、成本低。二步法流程長(zhǎng)、能耗大，成本高。一步法聚合與浸漬同時(shí)進(jìn)行，產(chǎn)生含有發(fā)泡劑的粉末狀PS,發(fā)泡劑的處理是一個(gè)難題。二步法事先對(duì)PS珠粒進(jìn)行分級(jí)，然后再根據(jù)不同粒徑，按不同工藝浸漬,避免了對(duì)小顆粒PS進(jìn)行浸漬后，又對(duì)其進(jìn)行篩分脫除發(fā)泡劑處理的麻煩，所得EPS質(zhì)量好。由于一步法技術(shù)經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)，目前世界上較大規(guī)模的EPS裝置多數(shù)采用一步法。發(fā)泡劑一般采用低沸點(diǎn)的烷烴及其混合物或鹵代烴。如丙烷、正丁烷、異丁烷、正戊烷、異戊烷、新戊烷、正己烷、異己烷、正庚烷、異庚烷,石油醚、二氯甲烷和氟里昂等。實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，發(fā)泡劑均使用混合物，如正戊烷和異戊烷，正丁烷和異丁烷混合物。2擠出法擠出法發(fā)泡生產(chǎn)工藝一般采用物理發(fā)泡，制得的FS是一種整體泡沫。將PS與成核劑和其他添加劑混合,加入到擠出機(jī)中在擠出機(jī)中的塑化段(180-240°C)熔融，將發(fā)泡劑在擠出機(jī)的混合段中加入，在擠出機(jī)螺桿的強(qiáng)烈剪切作用下，充分混合,形成流動(dòng)的凝膠體。在低溫低壓段,凝膠體進(jìn)行發(fā)泡，由于壓力急劇降低，熔融在PS中的發(fā)泡劑立刻氣化膨脹，并以成核劑為中心，形成互不貫通的氣泡。由于加工溫度迅速降低，發(fā)泡劑急速氣化,帶走大量熱量，PS樹(shù)脂溫度迅速降低，熔融黏度提高，發(fā)泡體開(kāi)始凝固。發(fā)泡階段，PS固化速度越快，氣泡壁越不易被破壞。擠出法發(fā)泡生產(chǎn)工藝中，一般采用蒸發(fā)型發(fā)泡劑，在室溫下，這種發(fā)泡劑為氣體，受壓后，易液化為液體，如烷烴或氟化烴等。一般情況下，阻燃劑在懸浮聚合階段(轉(zhuǎn)化率達(dá)到92%-95%時(shí))加入到聚合體系中。阻燃劑是一種鏈轉(zhuǎn)移劑，過(guò)早加入會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率降低。阻燃劑也可在PS珠粒浸漬發(fā)泡階段加入，還可在制造擠出發(fā)泡材料時(shí)，加入到擠出機(jī)中。阻燃劑的加入量一般為0.2%-15%。通常，加入阻燃劑時(shí)，還需要加入增效劑。增效劑一般為有機(jī)過(guò)氧化物，如過(guò)氧化異丙苯、二叔丁基過(guò)苯甲酸酯，二烴基馬來(lái)酸錫、二烴基富馬酸錫等。通過(guò)對(duì)EPS生產(chǎn)工藝了解，可以發(fā)現(xiàn)EPS產(chǎn)品通常情況下是安全無(wú)毒的，但加工過(guò)程中處于不同狀態(tài)的原料和產(chǎn)品特殊使用環(huán)境下有一定危險(xiǎn)性。聚苯乙烯粉末能刺激呼吸道和皮膚。存儲(chǔ)中的EPS會(huì)散發(fā)出戊烷蒸汽，而戊烷是極易燃的，與空氣會(huì)形成爆炸混合物。加熱聚苯乙烯型聚合物可能釋放出苯乙烯單體，而苯乙烯是一種危險(xiǎn)的物質(zhì)。本文開(kāi)頭所發(fā)生的事故就是由于聚苯乙烯泡沫在密閉空間內(nèi)使用，不斷散發(fā)戊烷，和