于高分子材料的分类及燃烧特点与危害的探讨

摘要：随着工业的发展，高分子材料的生产也得到了很大发展，像各种塑料，合成橡胶、合成纤维及其制品，不仅广泛应用于建筑、交通、机械、化工等工业部门，而且深入到千家万户中。高分子材料绝大多数都是易燃的，而且在燃烧中具有热量大、温度高、燃烧快以及释放出大量有毒气体的特点。

关键词：高分子聚合物；燃烧；概念

1.高分子材料分类

（1）按照高分子材料的来源分类

按照高分子材料的来源可以分为天然高分子材料、半合成（改性天然高分子材料）高分子材料和合成高分子材料。

天然高分子材料。天然高分子材料是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。比如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。

改性的天然高分子材料。许多天然高分子材料经过人工改性，主要是用化学方法改性，获得新的高分子材料，如把纤维素用化学反应的方法，改性获得硝基纤维素、醋酸纤维素、羟甲基纤维素、再生纤维素，还有改性淀粉等。

合成高分子材料。合成高分子材料是指从结构和分子量都已知的小分子原量出发，通过一定的化学反应和聚合方法合成的聚合物。如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、涤纶、腈纶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、顺丁橡胶等。

改性合成高分子材料。这一种本质上是从小分子单体合成的聚合物，只是得到的聚合物再经化学反应方法加以改性。如把聚醋酸乙烯醇解，获得了聚乙烯醇，用化学反应使原有的合成高分子变成一种新的高分子材料，如氯化聚乙烯、氯化聚氯乙烯、ABS树脂也属于这一类。

（2）按照高分子材料的用途分类

按照高分子材料的用途可以分为塑料、橡胶、纤维、聚合物基复合材料、粘合剂、涂料、功能高分子等。

塑料是以合成树脂或化学改性的高分子为主要成分，再加入填料、增塑剂和其他添加剂制得。通常按合成树脂的特性分为热固性塑料和热塑性塑料；按用途又分为通用塑料和工程塑料。

橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。它的特点是在很宽的温度范围内具有优异的弹性，所以又称为弹性体。橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶，天然橡胶是从自然界含胶植物中制取的一种高弹性物质；合成橡胶是用人工合成的方法制得的高分子弹性体。

纤维是指长度比直径大很多倍，并具有一定韧性的纤细物质。纤维可分为天然纤维和化学纤维两大类。天然纤维比如：棉花、羊毛、麻、蚕丝等；化学纤维指用天然的或合成的高分子化合物经过加工制得的纤维，前者称人造纤维，后者称合成纤维。

2.高分子材料燃烧特点

大多数聚合物都是可燃的，燃烧过程包括加热、热解、氧化、着火等步骤。燃烧过程是一种复杂的自由基连锁反应过程，首先热解产生碳氢物片段，再与氧反应产生自由基，然后开始链式反应，最终生成有毒的挥发物质。聚合物燃烧的性能指标有燃烧速度和氧指数。

（1）只含氢和碳的高聚物燃烧特点

像聚乙烯、聚丙烯高聚物中只含有氢和碳元素，这类高聚物易燃但

不猛烈，离开火焰后能继续燃烧，燃烧时产生熔滴，火焰黄蓝色，有害气体是CO2、CO。

（2）含有氧的高聚物燃烧的主要特点

有机玻璃，赛璐珞等高聚物中含有氧元素，这类高聚物燃烧时易燃

而且猛烈，火焰呈黄色，燃烧时变软，无熔滴，有害气体是CO2、CO。

（3）含氮高聚物燃烧特点

脲甲醛丙酯、三聚氰胺甲醛树脂，聚酰胺（尼龙）、聚氨脂、丁腈橡胶、聚丙烯腈等高聚物中都含有氮元素。燃烧时可以是难燃自熄，缓燃缓熄、易燃、燃烧时有熔滴，其有害气体为NH3、NO2、HCN等。

（4）含卤素的高聚物燃烧特点

像聚氯乙烯、聚氟乙烯等高聚物中都含有卤素元素。这类高聚物燃烧时火焰呈黄色，无熔滴、有碳瘤，其突出特点是难燃、释放的卤化氢具有捕捉H、OH自由基的功能；燃烧产物中含有Cl2、HCl、HF、COCl2等有害气体。

（5）酚醛树脂的燃烧热点

无燃料的为难燃自熄；有木粉填料的为缓燃缓熄，呈黄色火焰，冒黑烟、放出有毒的酚蒸气。

3.高聚物燃烧产物的毒性

（1）高温和缺氧对人的危害

火灾中的空气无疑温度会急剧上升，氧气浓度会急剧减少。70℃以上的热空气就会使呼吸道发生热损伤而引起肺不张、肺水肿和肺炎等症，在短时间内将导致死亡。人平常生活环境的氧浓度约为21%，在火灾发生时大量氧被燃烧夺走，环境中氧浓度下降，当大气中的氧浓度低到小于16%时人体就会出现呼吸急促脉搏加快，头晕头痛等症状，如果氧浓度小于10%，人3分钟就会痉挛而死亡。

（2）一氧化碳、二氧化碳对人的危害

一氧化碳是燃烧的最普遍、最重要的产物。二氧化碳的毒性比较小，主要是刺激呼吸中枢神经，但二氧化碳浓度高达7―10%时，人会出现意识不清、紫斑、数分钟后死亡。当火灾现场氧气供应不足时，可燃物中的碳在燃烧时会产生较多的一氧化碳。一氧化碳是燃烧产物中最具有代表性的毒性气体。一氧化碳吸入人体后，与血液中的血红素（Hb）牢固结合，使血液的输氧能力降低，从而导致脑细胞缺氧而出现头痛、呕吐、晕眩、严重时出现死亡。

（3）其他特殊燃烧产物对人的危害

含氮高聚物燃烧时会产生NH3、NO2、HCN等有毒气体，它们对粘膜有刺激作用，损害肺功能。特别是氰化氢（HCN）是剧毒性气体，它能与人体内的氧化酵素中的铁分子结合而使氧的活化作用受阻产生胸闷疼痛、呼吸困难，极微量都会造成死亡。含氯的高聚物在燃烧时会产生Cl2、HCl、COCl2(光气）等有害气体，它们对呼吸道有极强的刺激性，使眼、鼻充血流泪、流涕，多量吸入可因肺水肿产生呼吸困难而死亡。其中COCl2毒性最大，这种毒气具有腐草溴味，极易引起肺水肿，微量即可中毒死亡。