浅谈发泡聚苯乙烯材料使用中的安全注意事项

2022年6月26日下午17时左右山东省青岛一游艇制造有限公司在焊接游艇底部浮筒盖板上的排水孔时，盖板突然崩出，导致其受伤，经送医抢救，于27日早因救治无效死亡。游艇底部浮筒内的填充物为绝热用阻燃模塑聚苯乙烯泡沫圆柱体。

图1事故浮筒房船全貌图2发生闪爆浮筒口及内部近景照片图3事故浮筒内可燃气体检测情况照片图4另测浮筒内可燃气体检测情况照片阻燃聚苯乙烯泡沫离开明火后能够自行熄灭，为什么还会有可燃气体产生、形成爆炸环境呢？下面我们来具体了解下发泡聚苯乙烯材料。发泡聚苯乙烯，又称可发性聚苯乙烯(expandablepolystyrene,EPS)，具有相对密度小（1.05g/cm3）、热导率低、吸水性小、耐冲击振动、隔热、隔音、防潮、减振、介电性能优良等优点，广泛地用于机械设备、仪器仪表、家用电气、工艺品和其他易损坏贵重产品的防震包装材料以及快餐食品的包装。EPS生产方法有两种:一、泡沫珠热合法,简称热合珠法。苯乙烯单体经悬浮聚合得到圆珠状的PS,再加入低沸点碳氢化合物或卤代烃化合物作为发泡剂，在加温加压条件下，发泡剂渗透到PS中，冷却后发泡剂留在PS中，即成为EPS。二、加工方法是挤出法。将PS与添加剂在挤出机中混合,然后在熔融状态下压入烷烃或氟化烃等发泡剂，经挤出，发泡剂在机头模腔中泄压冷却，发泡剂的气化与PS的固化同时进行，从而制得膨胀发泡制品。1泡沫珠热合法热合法的关键是制备EPS珠粒。EPS珠粒制备采用悬浮聚合法，工艺有一步浸渍法(简称一步法)和二步浸渍法(简称二步法)。一步法基本工艺是将苯乙烯单体、引发剂、分散剂、水、发泡剂和其他助剂一同加入聚合釜中，苯乙烯/水之比约为1:1，然后在80-90°C条件下进行聚合反应。当聚合反应转化率达到85%-90%以上时,加入发泡剂，继续聚合反应。聚合完毕后，经脱水、洗涤、干燥，得到含有发泡剂的PS珠粒。一步法中可以通过选择适宜的工艺和条件，达到缩小粒径分布范围、提高产品质量的目的。改进工艺中，通过加入一些树脂(如PS、PE、PVC等)作种子,进行种子聚合，可以得到粒径分布很窄的EPS,同时还赋予EPS耐油、阻燃等功能。二步法是将EPS的聚合和浸渍分成两个独立的过程，聚合工序与-一步法一样。浸渍工序根据粒径大小，确定浸渍条件,一般为:压力0.98MPa,温度70-90°C，浸渍时间4一12h,在15°C条件下放置约15天,发泡剂含量为5.5%-7.5%。二法相比:一步法工艺简单、流程短、能耗低、成本低。二步法流程长、能耗大，成本高。一步法聚合与浸渍同时进行，产生含有发泡剂的粉末状PS,发泡剂的处理是一个难题。二步法事先对PS珠粒进行分级，然后再根据不同粒径，按不同工艺浸渍,避免了对小颗粒PS进行浸渍后，又对其进行筛分脱除发泡剂处理的麻烦，所得EPS质量好。由于一步法技术经济的优势，目前世界上较大规模的EPS装置多数采用一步法。发泡剂一般采用低沸点的烷烃及其混合物或卤代烃。如丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、正己烷、异己烷、正庚烷、异庚烷,石油醚、二氯甲烷和氟里昂等。实际生产时，发泡剂均使用混合物，如正戊烷和异戊烷，正丁烷和异丁烷混合物。2挤出法挤出法发泡生产工艺一般采用物理发泡，制得的FS是一种整体泡沫。将PS与成核剂和其他添加剂混合,加入到挤出机中在挤出机中的塑化段(180-240°C)熔融，将发泡剂在挤出机的混合段中加入，在挤出机螺杆的强烈剪切作用下，充分混合,形成流动的凝胶体。在低温低压段,凝胶体进行发泡，由于压力急剧降低，熔融在PS中的发泡剂立刻气化膨胀，并以成核剂为中心，形成互不贯通的气泡。由于加工温度迅速降低，发泡剂急速气化,带走大量热量，PS树脂温度迅速降低，熔融黏度提高，发泡体开始凝固。发泡阶段，PS固化速度越快，气泡壁越不易被破坏。挤出法发泡生产工艺中，一般采用蒸发型发泡剂，在室温下，这种发泡剂为气体，受压后，易液化为液体，如烷烃或氟化烃等。一般情况下，阻燃剂在悬浮聚合阶段(转化率达到92%-95%时)加入到聚合体系中。阻燃剂是一种链转移剂，过早加入会导致转化率降低。阻燃剂也可在PS珠粒浸渍发泡阶段加入，还可在制造挤出发泡材料时，加入到挤出机中。阻燃剂的加入量一般为0.2%-15%。通常，加入阻燃剂时，还需要加入增效剂。增效剂一般为有机过氧化物，如过氧化异丙苯、二叔丁基过苯甲酸酯，二烃基马来酸锡、二烃基富马酸锡等。通过对EPS生产工艺了解，可以发现EPS产品通常情况下是安全无毒的，但加工过程中处于不同状态的原料和产品特殊使用环境下有一定危险性。聚苯乙烯粉末能刺激呼吸道和皮肤。存储中的EPS会散发出戊烷蒸汽，而戊烷是极易燃的，与空气会形成爆炸混合物。加热聚苯乙烯型聚合物可能释放出苯乙烯单体，而苯乙烯是一种危险的物质。本文开头所发生的事故就是由于聚苯乙烯泡沫在密闭空间内使用，不断散发戊烷，和