Пожар всегда был одной из самых серьезных угроз человеческому обществу. Поскольку здания, транспортные системы, текстиль, электротехническая продукция и полимерные материалы становятся все более распространенными, спрос на улучшенные противопожарные характеристики продолжает расти.
Важно отличать огнестойкие-материалы от совершенно негорючих-материалов. Цель огнезащитной-технологии – снизить вероятность возгорания, замедлить распространение пламени, ограничить выделение тепла и предоставить больше времени для эвакуации и тушения пожара.
От защитных слоев глины, используемых в древних зданиях, до современных вспучивающихся систем, нанокомпозитов и технологий с низким-дымом и низкой-токсичностью — разработка огнестойких-материалов представляла собой длительный процесс непрерывных исследований.
1. Древние китайские огнезащитные материалы и защита зданий.
Китай начал изучать методы противопожарной защиты на очень ранней стадии.
На археологическом объекте Дадиван в Цинане, провинция Ганьсу, построенном примерно от 5000 до 8000 лет назад, древние строители насыпали слои земли вокруг деревянных колонн в больших общественных зданиях и наносили защитные цементирующие материалы на поверхность деревянных конструкций. Эти методы можно рассматривать как ранние формы архитектурной противопожарной защиты.
В период весны и осени люди уже осознали, что снос небольших построек, покрытие больших зданий и создание разделительных зон может помочь замедлить распространение огня.
В периоды весны и осени, а также воюющих царств китайский философ Моцзы предложил ряд мер по предотвращению и тушению пожаров. Они включали покрытие городских ворот и зданий грязью, изготовление инструментов для переноски воды-из конопляной ткани, использование кожаных контейнеров для хранения воды и установку водохранилищ на оборонительных башнях.
Эти меры отражали ранний комплексный подход, сочетавший-огнестойкую обработку поверхности, проектирование зданий и противопожарное оборудование.
Во времена династии Юань ученый-агроном Ван Чжэнь в своей работе провел относительно систематическое обсуждение вопросов противопожарной защиты.Нонг Шу, илиКнига сельского хозяйства. Он написал:
Огонь разгорается при встрече с деревом, гасится водой и прекращается при достижении земли.
Ван Чжэнь также зарегистрировал огнестойкий-материал, изготовленный из таких ингредиентов, как измельченный кирпич, глина, тунговое масло, порошок древесного угля и известь, смешанные с клейкой рисовой пастой. Этот материал обеспечивал покрытие поверхности, теплоизоляцию и защиту, и его можно рассматривать как раннее китайское композитное огне-защитное покрытие.
Хотя эти исторические методы еще не представляли собой современную-химическую систему огнезащитных средств, они уже продемонстрировали несколько важных принципов: изоляция горючих материалов от воздуха, уменьшение теплопередачи, покрытие легковоспламеняющихся материалов и предотвращение прямого воздействия огня.
2. Ранние западные исследования огнезащитной обработки-
Записи об использовании-антипиренов на Западе также восходят к древним временам.
Согласно историческим свидетельствам Древней Греции, около 450 г. до н. э. древесину обрабатывали растворами-на основе квасцов, чтобы уменьшить ее воспламеняемость. Позже римляне усовершенствовали этот процесс, добавив в лечебный раствор такие вещества, как уксус, что помогло повысить его долговечность и эффективность.
К первому веку до нашей эры огнезащитные методы- уже применялись в военной обороне. Сообщается, что растворы на основе квасцов-использовались для обработки деревянных укреплений, а покрытия из глины и армированных волокном-материалов применялись для защиты деревянного осадного оборудования от огня.
В 1638 году итальянский сценограф и архитектор Никола Саббатини предложил добавлять в покрытия театральных занавесов глину и гипс, чтобы снизить их пожароопасность. Это приложение показывает, как опасность пожара в общественных зданиях способствовала раннему развитию огнезащитных-технологий.
В 1735 году был выдан британский патент на обработку древесины и текстиля квасцами, бурой и сернокислым железом. К концу восемнадцатого века такие соединения, как сульфат аммония, также исследовались в качестве компонентов огнезащитных составов.
3. Формирование современной огне-огнестойкой науки
Девятнадцатый век ознаменовал важный переход от практики пожарной безопасности,-основанной на опыте, к научным исследованиям.
В 1821 году французскому химику Ж. Л. Гей-Люссаку было поручено исследовать методы снижения воспламеняемости театральных штор. Он обнаружил, что аммониевые соли серной, соляной и фосфорной кислот могут улучшить огнестойкость конопли и льна.
Он также заметил, что сочетание хлорида аммония, фосфорной кислоты и буры может еще больше повысить эффективность огнезащитных-огнезащитных свойств.
Эта работа широко рассматривается как важная отправная точка в научных исследованиях огнезащитных-волокон и составов. Ее основополагающий принцип -использование фосфор- и азотсодержащих соединений-для ускорения обезвоживания и образования угля-остается актуальным для технологии огнезащитных-антипиренов и сегодня.
Примерно в 1859 году такие соединения, как фосфат аммония, хлорид аммония, бура, сульфат аммония и соли станната, стали дополнительно применяться для огнезащитной -защитной обработки тканей.
Посредством пропитки, нанесения покрытия и образования неорганических защитных слоев на поверхности волокон можно улучшить характеристики тканей при горении.
В течение этого периода исследования огнезащитных-антипиренов постепенно смещались от использования отдельных веществ к составным составам, химическим реакциям и технологиям-обработки поверхности.
4. Промышленное развитие в двадцатом веке
В связи с быстрым развитием пластмасс, синтетического каучука и синтетических волокон в двадцатом веке огнезащитные технологии-становились все более важной частью индустрии материалов.
Многие полимерные материалы легко воспламеняются, быстро горят и выделяют большое количество тепла. В результате улучшение их огневых характеристик стало серьезной технической задачей.
В начале двадцатого века хлоркаучук вступил в стадию исследований и индустриализации. Примерно к 1913 году соли станната и соли аммония использовались для огнезащитной-защиты тканей.
В 1930-х годах синергетические системы на основе хлорированного парафина и оксида сурьмы начали использоваться в огнезащитных материалах-. Галогенированные соединения помогали ингибировать свободнорадикальные реакции в пламени, а оксид сурьмы повышал их эффективность.
Эти системы на протяжении многих лет широко использовались при производстве пластмасс, резины, покрытий и текстиля.
В этот же период стали появляться неорганические огнезащитные-покрытия на основе связующих жидкого стекла и минеральных наполнителей. Позже исследователи разработали покрытия, которые расширялись и образовывали защитный слой угля под воздействием тепла, что заложило основу для современных вспучивающихся огнезащитных-защитных покрытий.
Во время Второй мировой войны спрос на военные палатки и брезентовые материалы, обладающие как огнестойкостью, так и водостойкостью, еще больше ускорил разработку систем огнезащитных покрытий-на основе хлорированного парафина, оксида сурьмы и связующих веществ.
5. Разработка вспучивающихся огнезащитных-систем.
В конце 1940-х годов исследователи начали использовать термин «вспучивание» для описания расширения и вспенивания, которые происходят, когда определенные огнестойкие полимеры- подвергаются воздействию тепла или огня.
Примерно между 1948 и 1950 годами основная структура вспучивающихся огнезащитных -систем стала более ясной, что привело к появлению концепций источника кислоты, источника углерода и источника дутья.
·источник кислотыспособствует обезвоживанию и карбонизации.
·источник углеродаобразует каркас защитного слоя угля.
·источник выдуваниявыделяет газы, которые расширяют уголь до пористой структуры.
Когда материал подвергается воздействию пламени или высокой температуры, вспучивающийся слой покрывает подложку и ограничивает передачу тепла, кислорода и горючих продуктов разложения. Это замедляет нагрев и горение основного материала.
В 1970-х годах исследователи продемонстрировали, что образование стабильного слоя угля во время горения полимера может значительно улучшить огнезащитные-эффективности.
Таким образом, защитный эффект угля стал важной частью теории конденсированной -огнестойкости-замедлителей пламени.
В 1989 году Дж. Камино и другие исследователи опубликовали систематические исследования вспучивающихся огнезащитных -систем, что помогло улучшить их теоретическое понимание и практическое применение.
6. Переход к высокоэффективным композитным системам
После 1950-х годов начали появляться реактивные -антипиреновые мономеры и огнестойкие-смолы.
В отличие от аддитивных антипиренов, реактивные антипирены могут быть химически включены в молекулярную структуру полимера. Это может повысить долговечность и уменьшить миграцию или потерю огнестойких-компонентов во время использования.
Начиная с 1960-х годов различные ароматические галогенированные антипирены начали коммерческое использование, и огнезащитные материалы -постепенно перешли в крупномасштабное-промышленное производство.
В 1980-х годах разработка нанокомпозитных материалов открыла новое направление исследований-антипиренов.
Некоторые наноматериалы могут улучшать термическую стабильность, способствовать образованию защитных слоев и снижать-выделение тепла и скорость-потери массы при относительно низких уровнях нагрузки.
Современные огнезащитные материалы-как правило, больше не состоят из одной добавки. Вместо этого они сочетают в себе несколько механизмов, в том числе:
· ингибирование цепных реакций горения в газовой фазе;
· содействие образованию угля в конденсированной фазе;
· снижение теплопередачи через изоляционные слои;
· ограничение движения кислорода и горючих газов неорганическими барьерами;
· снижение задымления с помощью систем-подавления дыма;
· улучшение структуры угля и термической стабильности с помощью наноматериалов.
7. Нормативы и стандарты способствуют улучшению пожарной безопасности
Во второй половине двадцатого века пластмассы, синтетический каучук и синтетические волокна стали широко использоваться в зданиях, транспорте, мебели, электротехнических изделиях и потребительских товарах.
В то же время все большее внимание уделяется пожарным рискам, связанным с полимерными материалами.
Начиная с 1960-х годов, в США, Европе и других регионах постепенно вводились отраслевые требования, стандарты продукции и правила техники безопасности, касающиеся воспламеняемости материалов.
Таким образом, повышение огнестойкости превратилось из добровольного действия производителей в обязательное требование-доступа на рынок для определенных продуктов.
Сегодня требования к -огнестойкости и огнестойкости- применяются к широкому кругу отраслей, в том числе:
· строительные и строительные материалы;
· текстиль;
· мебель и матрасы;
· автомобильный и железнодорожный транспорт;
· аэрокосмическая промышленность;
· провода и кабели;
· электрическое и электронное оборудование;
· новые-системы энергетических батарей.
Различные приложения требуют разных уровней и типов противопожарных характеристик.
Помимо устойчивости к воспламенению, возможно, потребуется оценить материалы на предмет распространения пламени, выделения тепла, образования дыма, токсичности, горящих капель, целостности цепи, огнестойкости и долговечности-долговременности.
8. Практическая ценность огнезащитных-материалов.
Цель огнезащитной-технологии не состоит в том, чтобы гарантировать, что материал никогда не воспламенится ни при каких условиях.
Его ценность заключается в контроле поведения горения и снижении вероятности того, что пожар начнется, распространится или станет более серьезным.
Эффективная огнезащитная конструкция-может задержать воспламенение и распространение пламени, снизить скорость-выделения тепла, ограничить материальные потери и предоставить больше времени для эвакуации, тушения пожара и защиты имущества.
Поскольку требования к пожарной-безопасности продолжают развиваться, современные огнезащитные-технологии уделяют все больше внимания балансированию огнестойкости с подавлением дыма, низкой токсичностью, экологической совместимостью, долговечностью и механическими свойствами.
Поэтому огнестойкость-должна проверяться посредством стандартизированных испытаний, а не оцениваться исключительно по названию материала, химическому составу или заявлению поставщика.
