二、烟气的释放规律

　　热解和不完全燃烧是高分子材料在火灾中产生有毒气体的两种途径。大量的研究表明，火灾中有毒气体的释放速率和总量除了取决于燃烧温度外，还与高分子材料是否阻燃有关。下面我们以聚氨酯泡沫塑料为例，就高分子材料火灾烟气的释放规律进行分析：

　　聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称，是由异氰酸酯与多元醇反应制成的一种具有氨基甲酸酯链段（－NH－CO－O－）重复单元结构的高分子聚合物。泡沫塑料是聚氨酯合成材料的主要品种之一，它的主要特征是具有多孔性，因而相对密度小、比强度高，而根据所用原料和配方的不同，又可制成软质、半硬质和硬质聚氨酯泡沫塑料。根据实验结果显示[6]，聚氨酯一般在150～300℃开始热解，其产物主要是一氧化碳和氰化氢；在缺氧情况下，800℃裂解时还可产生二氨基甲苯、乙腈、丙烯腈、吡啶和苯腈等有毒气体。以软质聚氨酯泡沫（海绵）为例，由于自身比表面积大、对氧吸附性较强、热稳定性差，因而当温度高于60℃时就会发生软化，温度高于160℃时即分解自燃，遇明火或炽热火焰时，就直接着火燃烧并释放出浓烟和毒气。而以硬质PAPI系泡沫为例，HCN（氰化氢）发生量最高温度约为500℃，在这温度以上，由于HCN自身可燃将着火燃烧，就会使HCN气体发生量降低；反之，温度低于500℃左右时，HCN的发生量就随温度的上升而增加。

　　另外，实验结果还表明[7]，经过阻燃处理的块状软质聚氨酯泡沫一旦发生燃烧，其有毒气体释放的速率和总量要比未经过阻燃处理的块状软质聚氨酯泡沫燃烧时要大得多。单位面积（1M2）未阻燃的块状软质聚氨酯泡沫在燃烧3min后，CO（一氧化碳）的释放总量为6.7g，释放最大速率为4.7g/min•m2,HCN（氰化氢）的释放总量为710mg，释放最大速率为1960mg/min•m2；而相同大小阻燃的块状软质聚氨酯泡沫在燃烧3min后，CO的释放总量为31.8g，释放最大速率为21.2g/min•m2,HCN的释放总量为3750mg，释放最大速率为6670mg/min•m2。

　　因此，在火灾初期，由于火场温度还不是太高，高分子材料在发生分解和不完全燃烧时产生的CO、HCN（氰化氢）等有毒气体（本身可燃）不能全部参与到火场燃烧中而被消耗，致使这一时期释放出来的烟气中有毒气体含量最高、毒性最强，足以使身处火灾中的人员在还不知道是怎么一回事或者还没等消防人员到场施救的情况下已经中毒死亡了。这一点已被众多的火灾案例证明，其现状往往惨不忍睹。以昆明市官渡区小板桥2006年“8.10”特大火灾为例，起火地点为一沙发坐垫加工小作坊，消防队员从接警到火灾扑灭，仅用了40多分钟的时间，过火面积150平方米，整个火灾扑救可以说非常成功，但正是由于起火层1层中大量堆放的聚氨酯泡沫塑料（海绵）燃烧释放出来的浓烟和有毒气体，致使3层的7人、2层的1人和1层的2人在消防队员成功救出时已经死亡。类型的情形，在今年年底的3起重大火灾中再度上演。

　　三、防烟措施

　　首先，对建筑装修、装饰材料和家具制造中广泛使用的高分子材料进行阻燃抑烟处理，是减少火灾有毒烟气产生的根本方法。在室内装修时，须尽量采用不燃（A级）或难燃（B1级）材料，特别是顶棚应采用不燃装修材料，顶棚材料阻燃性能应高于墙面，墙面应高于地面；一般规定楼梯间的装修材料应采用A级；门厅和走道的顶棚应采用A级材料，其墙面和地面的装修材料应采用不低于BI级材料。

　　（一）高分子材料的阻燃

　　阻燃剂是一类能够提高高分子材料耐燃性，延缓燃烧速度或阻止其燃烧的助剂。一般而言，阻燃剂的阻燃作用主要体现在以下几个方面[8]HO•、H•、•O•、HOO•等自由基，一旦自由基的连锁反应被切断，就使燃烧的火焰熄灭；4.阻燃剂可将燃烧热分散或吸收，降低了聚合物的温度，从而减缓了分解和燃烧；4.聚合物-阻燃体系能分解产生H2O、HCl、HBr、CO2、NH3、N2等不燃气体，就可将可燃气体稀释，达到阻燃目的。：1.阻燃剂分解产物的脱水作用使有机物炭化变焦，从而促进单质碳的生成,所生成的炭黑皮膜，难以引起产生火焰的燃烧，从而起到阻燃的作用；2.阻燃剂分解形成不挥发性的保护皮膜覆盖在树脂的表面，从而把空气遮断，起到阻燃的目的；3.阻燃剂分解产物捕获高分材料燃烧时分解的

　　根据阻燃剂的使用方法可分为添加型和反应型两类，添加型阻燃剂是在高分子材料的加工过程中掺入到高分子材料中，多用于热塑性高分子材料。反应型阻燃剂是在高分子聚合物合成过程中作为单体化学键合到高分子聚合物分子链上，多用于热固性高分子材料，有些反应型阻燃剂也可用作添加型阻燃剂。按照化学结构，阻燃剂又可分为无机和有机两类，在这些化合物中多含有卤素和磷，有的含有锑、硼、铝等元素。此外，硅和其化合物也可作为阻燃剂使用。

　　（二）高分子材料的抑烟

　　由于高分子材料大量采用的阻燃技术和工艺来降低其燃烧速度，致使高分子材料在燃烧过程往往发生不完全燃烧而释放出大量的有毒浓烟，严重妨碍了火场中被困人员的逃生和救援人员的搜救行动，因此，在对高分子材料进行阻燃处理的同时，还必须采用化学抑烟技术来进一步增强高分子材料本身的抑烟作用，最大程度地减少燃烧所释放的烟气浓度。化学抑烟技术主要是采用氢氧化铝、碳酸钙等具有抑烟作用的化合物[9]。氢氧化铝分解时吸热,同时放出水蒸汽,可与烟雾中碳粒发生反应而吸热,从而有效地降低气相温度,降低燃烧速度和烟量。

　　目前，在化学建筑材料中经常使用的阻燃消烟剂主要有[3]：1.铁粉和氧化钼的混合物；2.铁粉、氧化钼和氧化铜的混合物；3.氰亚铁酸碱金属锌或氰亚铜酸钾锌；4锂、钠、钾、镁、钙、钡、锆、锰或铁的氧化物、氢氧化物、盐或链烷羧酸盐与磷酸三酯并用；5.双茂乙基铁；6.氧化钒或乙酰甲基2一羟基异丁酸钒；Cr2S3、Cu3N,Cu2S,CuS,FeS,MoB2,SnS2,TiB2的化合物及其混合物。

　　其次，要严格按照规范要求，不断完善建筑防、排烟设施，以便切断或阻止烟气扩散蔓延，尽开排出火灾产生的烟气，确保被困人员的安全和疏散通道的畅通。

　　建筑中常见的防、排烟设施有：1.防烟分区。是指为控制烟气的任意流动，在屋顶设置挡烟隔板、挡烟垂壁或者利用顶棚向下突出0.5米梁等构件，在建筑物的防火分区内划分为多个防烟空间，再利用排烟设备通过排烟口、排烟管道等把烟气排除。2.防烟楼梯间、封闭楼梯间。利用防火门、防火卷帘等设施，把用于疏散的楼梯间、电梯前室等做成相对封闭的安全空间，在火灾的侵袭下保证有足够的时间供人们疏散逃生。3.对中央空调的通风管道，在穿越楼层处、穿越防火防烟分区处设置防火阀，当管道内气体的温度达到一定数值时，防火阀自动关闭从而切断高温流动烟气。对竖向管道井则采取每隔2～3层用非燃烧材料进行密封分隔，防止形成烟囱效应。4.机械送风设施。对于疏散楼梯间、电梯前室、避难层等人员疏散和避难空间，可以通过正压送风的方式，提高空气的压力，使烟气不能侵入这些部位。5.进行自然排烟时可开启的外窗。在建筑物预设的可开启外窗，火灾时自动或人工方式打开外窗，将烟气排到室外。

　　最后，要牢固树立防烟意识与防火意识同等重要的观念，在做好防火宣传教育的同时，也要让更多的人真正了解火灾烟气对人体巨大的危害性，使“烟气猛于火”的思想能够深入人心，切实提高人们在面对高温、浓烟、有毒、混乱等复杂条件时的自救逃生能力。