Oheň byl vždy jednou z nejvážnějších hrozeb pro lidskou společnost. Vzhledem k tomu, že budovy, dopravní systémy, textilie, elektrické výrobky a polymerní materiály se stále více rozšiřují, poptávka po lepší požární odolnosti neustále roste.
Je důležité rozlišovat -nehořlavé materiály od zcela nehořlavých- materiálů. Účelem technologie zpomalující hoření-je snížit pravděpodobnost vznícení, zpomalit šíření plamenů, omezit uvolňování tepla a poskytnout více času na evakuaci a hašení.
Od hliněných ochranných vrstev používaných ve starověkých budovách po moderní intumescentní systémy, nanokompozity a technologie s nízkou{0}}kouřivostí a nízkou{1}}toxicitou, vývoj materiálů odolných proti ohni byl dlouhým procesem neustálého zkoumání.
1. Starověké čínské protipožární materiály a ochrana budov
Čína začala zkoumat metody požární ochrany ve velmi rané fázi.
Na archeologickém nalezišti Dadiwan v Qin'an v provincii Gansu, staré přibližně 5 000 až 8 000 let, starověcí stavitelé umístili vrstvy zeminy kolem dřevěných sloupů ve velkých veřejných budovách a na povrch dřevěných konstrukcí nanášeli ochranné cementové materiály. Tyto postupy lze považovat za rané formy architektonické požární ochrany.
Během období jara a podzimu si lidé již uvědomili, že odstranění menších konstrukcí, nátěry větších budov a vytvoření separačních zón může pomoci zpomalit šíření požáru.
Během jara a podzimu a období Válčících států navrhl čínský filozof Mozi řadu protipožárních a protipožárních opatření. Mezi ně patřilo natírání městských bran a budov bahnem, výroba-nástrojů na přenášení vody z konopné látky, používání kožených nádob k zadržování vody a instalace zařízení na skladování vody na obranné věže.
Tato opatření odrážela raný integrovaný přístup, který kombinoval ohni-odolnou povrchovou úpravu, návrh budovy a protipožární vybavení.
Za dynastie Yuan poskytl zemědělský vědec Wang Zhen ve své práci poměrně systematickou diskusi o požární ochraně budov.Nong ShuneboKniha Zemědělství. Napsal:
Oheň roste, když se setká se dřevem, je uhašen vodou a končí, když dosáhne země.
Wang Zhen také zdokumentoval ohni-odolný materiál vyrobený z přísad, jako jsou drcené cihly, hlína, tungový olej, dřevěné uhlí a vápno, smíchané s lepkavou rýžovou pastou. Materiál poskytoval povrchové pokrytí, tepelnou izolaci a ochranu a lze jej považovat za raný čínský kompozitní protipožární-ochranný povlak.
Ačkoli tyto historické postupy ještě nepředstavovaly moderní chemický systém zpomalující hoření-, již prokázaly několik důležitých principů: izolaci hořlavých materiálů od vzduchu, snížení přenosu tepla, zakrytí hořlavých substrátů a zabránění přímému vystavení plameni.
2. Rané západní zkoumání-zpomalování plamene
Záznamy o zacházení-zpomalujícím hoření na Západě lze také vysledovat do starověku.
Podle historických zpráv ze starověkého Řecka bylo dřevo kolem roku 450 př. n. l. ošetřeno roztoky na bázi kamence-, aby se snížila jeho hořlavost. Římané později proces vylepšili přidáním látek, jako je ocet, do ošetřovacího roztoku, což pomohlo zvýšit jeho trvanlivost a účinnost.
V prvním století před naším letopočtem se již ve vojenské obraně používaly-metody zpomalující hoření. K ošetření dřevěných opevnění se údajně používaly roztoky-na kamenci, zatímco nátěry vyrobené z jílu a materiálů vyztužených vlákny-byly nanášeny na ochranu dřevěného obléhacího zařízení před ohněm.
V roce 1638 navrhl italský scénograf a architekt Nicola Sabbatini přidat hlínu a sádru do nátěrů používaných na divadelní opony, aby se snížilo riziko požáru. Tato aplikace ukazuje, jak nebezpečí požáru ve veřejných budovách pomohlo podpořit raný vývoj technologií zpomalujících hoření-.
V roce 1735 byl vydán britský patent na úpravu dřeva a textilií pomocí kamence, boraxu a síranu železnatého. Koncem osmnáctého století byly sloučeniny, jako je síran amonný, také zkoumány jako složky přípravků zpomalujících hoření.
3. Vznik moderní{1}}zpomalovací vědy plamene
Devatenácté století znamenalo důležitý přechod od zkušeností-postupů protipožární ochrany k vědeckému výzkumu.
V roce 1821 byl francouzský chemik JL Gay-Lussac pověřen, aby prozkoumal metody pro snížení hořlavosti divadelních opon. Zjistil, že amonné soli kyseliny sírové, chlorovodíkové a fosforečné mohou zlepšit odolnost konopí a lnu proti ohni.
Zjistil také, že kombinace chloridu amonného, kyseliny fosforečné a boraxu by mohly dále zlepšit -hořlavost.
Tato práce je široce považována za důležitý výchozí bod ve vědeckém studiu vláken a přípravků zpomalujících hoření-. Jeho základní princip-používání sloučenin obsahujících fosfor- a dusík-k podpoře dehydratace a tvorby zuhelnatělých-zůstává dnes relevantní pro technologii zpomalující hoření-.
Kolem roku 1859 byly sloučeniny včetně fosforečnanu amonného, chloridu amonného, boraxu, síranu amonného a cíničité soli dále aplikovány na textilní úpravu zpomalující hoření.
Prostřednictvím impregnace, potahování a vytváření anorganických ochranných vrstev na površích vláken by se mohlo zlepšit chování tkanin při spalování.
Během tohoto období se výzkum zpomalující hoření postupně přesunul od používání jednotlivých látek ke kompozitním formulacím, chemickým reakcím a technologiím povrchové úpravy.
4. Průmyslový rozvoj ve 20. století
S rychlým růstem plastů, syntetického kaučuku a syntetických vláken ve dvacátém století se technologie zpomalující hoření- stávala stále důležitější součástí materiálového průmyslu.
Mnoho polymerních materiálů se snadno vznítí, rychle hoří a uvolňují velké množství tepla. V důsledku toho se zlepšení jejich požární výkonnosti stalo velkou technickou výzvou.
Na počátku dvacátého století vstoupil chlorovaný kaučuk do fáze výzkumu a industrializace. Kolem roku 1913 se cíničité soli a amonné soli používaly k úpravě zpomalující hoření textilií.
Ve 30. letech 20. století se v materiálech zpomalujících hoření- začaly používat synergické systémy na bázi chlorovaného parafínu a oxidu antimonu. Halogenované sloučeniny pomohly zabránit reakcím volných-radikálů v plameni, zatímco oxid antimonitý zvýšil jejich účinnost.
Tyto systémy byly po mnoho let široce používány v plastech, pryži, nátěrech a textiliích.
Ve stejném období se začaly objevovat anorganické protipožární-nátěry na bázi pojiv vodního skla a minerálních plniv. Výzkumníci později vyvinuli povlaky, které se za tepla roztahovaly a vytvořily ochrannou vrstvu zuhelnatělého uhlí, čímž položily základ pro moderní intumescentní protipožární-ochranné povlaky.
Během druhé světové války poptávka po vojenských stanech a plátěných materiálech s odolností proti ohni i vodě dále urychlila vývoj-nátěrových systémů zpomalujících hoření na bázi chlorovaného parafínu, oxidu antimonu a pojiv.
5. Vývoj intumescentních{1}}systémů zpomalujících hoření
Koncem 40. let 20. století začali vědci používat termín „intumescence“ k popisu expanze a pěnění, ke kterým dochází, když jsou určité polymery zpomalující hoření vystaveny teplu nebo ohni.
Přibližně mezi lety 1948 a 1950 se základní struktura intumescentních systémů zpomalujících hoření-vyjasnila, což vedlo ke konceptům zdroje kyseliny, zdroje uhlíku a zdroje dmýchání.
· Thezdroj kyselinypodporuje dehydrataci a karbonizaci.
· Thezdroj uhlíkutvoří kostru ochranné vrstvy zuhelnatění.
· Thezdroj foukáníuvolňuje plyny, které roztahují zuhelnatělou strukturu do porézní struktury.
Když je materiál vystaven plameni nebo vysoké teplotě, bobtnající vrstva pokrývá substrát a omezuje přenos tepla, kyslíku a hořlavých produktů rozkladu. Tím se zpomalí zahřívání a hoření podkladového materiálu.
V 70. letech 20. století výzkumníci dále prokázali, že vytvoření stabilní zuhelnatělé vrstvy během spalování polymeru by mohlo výrazně zlepšit výkon zpomalující hoření-.
Ochranný účinek zuhelnatělého uhlí se proto stal důležitou součástí teorie kondenzované -fáze zpomalující hoření-.
V roce 1989 G. Camino a další výzkumníci publikovali systematické studie intumescentních systémů zpomalujících hoření-, které pomohly pokročit v jejich teoretickém porozumění i praktické aplikaci.
6. Posun k vysoce-výkonným kompozitním systémům
Po 50. letech 20. století se začaly objevovat reaktivní -monomery zpomalující hoření a pryskyřice zpomalující hoření-.
Na rozdíl od aditivních zpomalovačů hoření mohou být reaktivní zpomalovače hoření chemicky začleněny do molekulární struktury polymeru. To může zlepšit životnost a snížit migraci nebo ztrátu-součástí zpomalujících hoření během používání.
Od 60. let 20. století se začaly komerčně používat různé aromatické halogenované zpomalovače hoření a materiály zpomalující hoření se postupně přesunuly do velko-průmyslové výroby.
V 80. letech 20. století otevřel vývoj nanokompozitních materiálů nový směr pro výzkum zpomalující hoření-.
Některé nanomateriály mohou zlepšit tepelnou stabilitu, podporovat tvorbu ochranných vrstev a snižovat rychlost uvolňování tepla- a ztráty hmoty- při relativně nízkých úrovních zatížení.
Moderní materiály-zpomalující hoření již obecně nespoléhají na jedinou přísadu. Místo toho kombinují více mechanismů, včetně:
· inhibice řetězových reakcí spalování v plynné fázi;
· snížení přenosu tepla přes izolační vrstvy;
· omezení pohybu kyslíku a hořlavých plynů s anorganickými bariérami;
· omezování kouře pomocí{0}}systémů potlačujících kouř;
· zlepšení struktury uhlíku a tepelné stability pomocí nanomateriálů.
7. Předpisy a normy vedou ke zlepšení požární bezpečnosti
Ve druhé polovině dvacátého století se plasty, syntetický kaučuk a syntetická vlákna široce používaly ve stavebnictví, dopravě, nábytku, elektrických výrobcích a spotřebním zboží.
Současně byla stále více věnována pozornost požárním rizikům spojeným s polymerními materiály.
Od 60. let 20. století Spojené státy, Evropa a další regiony postupně zavedly průmyslové požadavky, výrobkové normy a bezpečnostní předpisy týkající se hořlavosti materiálů.
Zlepšení odolnosti proti ohni se proto vyvinulo z dobrovolného opatření výrobců v povinný-požadavek na přístup na trh pro určité produkty.
Dnes se požadavky na-zpomalování hoření a požární{1}odolnost vztahují na širokou škálu průmyslových odvětví, včetně:
· stavební a konstrukční materiály;
· textilie;
· nábytek a matrace;
· automobilová a železniční doprava;
· letectví;
· dráty a kabely;
· elektrická a elektronická zařízení;
· nové-systémy energetických baterií.
Různé aplikace vyžadují různé úrovně a typy požárního výkonu.
Kromě odolnosti proti vznícení může být nutné materiály hodnotit z hlediska šíření plamene, uvolňování tepla, tvorby kouře, toxicity, hořící kapky, integrity obvodu, odolnosti proti ohni a-dlouhodobé trvanlivosti.
8. Praktická hodnota-materiálů zpomalujících hoření
Účelem technologie zpomalující hoření-není zaručit, že materiál nikdy za žádných podmínek neshoří.
Jeho hodnota spočívá v kontrole chování při spalování a snížení pravděpodobnosti, že požár začne, rozšíří se nebo se zhorší.
Účinná konstrukce zpomalující hoření- může zpozdit zapálení a šíření plamene, snížit rychlost uvolňování tepla-, omezit ztráty materiálu a poskytnout více času na evakuaci, hašení a ochranu majetku.
Vzhledem k tomu, že požadavky na požární-bezpečnost se neustále vyvíjejí, moderní technologie zpomalující hoření- kladou větší důraz na vyvážení požárního výkonu s potlačením kouře, nízkou toxicitou, ekologickou kompatibilitou, trvanlivostí a mechanickými vlastnostmi.
Nehořlavost- proto musí být ověřena standardizovaným testováním, nikoli pouze posuzována podle názvu materiálu, chemického složení nebo prohlášení dodavatele.
