Gaisras visada buvo viena rimčiausių grėsmių žmonių visuomenei. Vis labiau plintant pastatams, transporto sistemoms, tekstilės gaminiams, elektros gaminiams ir polimerinėms medžiagoms, geresnės ugnies veiksmingumo poreikis ir toliau auga.
Svarbu atskirti antipirenus- nuo visiškai nedegių medžiagų. Ugnį-stabdančios technologijos tikslas – sumažinti užsidegimo tikimybę, sulėtinti liepsnos plitimą, apriboti šilumos išsiskyrimą ir suteikti daugiau laiko evakuacijai bei gaisro gesinimui.
Nuo molio apsauginių sluoksnių, naudojamų senoviniuose pastatuose, iki šiuolaikinių besipučiančių sistemų, nanokompozitų ir mažo{0}}dūmų,-toksiškumo technologijų – ugniai-atsparių medžiagų kūrimas buvo ilgas ir nenutrūkstamas tyrinėjimų procesas.
1. Senovės Kinijos ugniai atsparios medžiagos ir pastatų apsauga
Kinija pradėjo tyrinėti apsaugos nuo gaisro metodus labai ankstyvoje stadijoje.
Dadivano archeologinėje vietovėje Qin'an, Gansu provincijoje, datuojama maždaug 5000–8000 metų, senovės statybininkai dideliuose viešuosiuose pastatuose aplink medines kolonas klojo žemės sluoksnius ir medinių konstrukcijų paviršių taikė apsauginėmis cementinėmis medžiagomis. Šios praktikos gali būti laikomos ankstyvosiomis architektūrinės priešgaisrinės apsaugos formomis.
Pavasario ir rudens laikotarpiu žmonės jau suprato, kad mažesnių konstrukcijų pašalinimas, didesnių pastatų dengimas ir atskyrimo zonų sukūrimas gali padėti sulėtinti ugnies plitimą.
Pavasario ir rudens bei kariaujančių valstybių laikotarpiais kinų filosofas Mozi pasiūlė daugybę gaisrų prevencijos ir gaisro gesinimo priemonių. Tai buvo miesto vartų ir pastatų padengimas purvu, vandens{1}}nešimo įrankių gamyba iš kanapinio audinio, odinių indų naudojimas vandeniui laikyti ir vandens saugyklų įrengimas gynybiniuose bokštuose.
Šios priemonės atspindėjo ankstyvą integruotą požiūrį, kuris apjungė ugniai{0} atsparaus paviršiaus apdorojimą, pastato dizainą ir gaisro gesinimo įrangą.
Juanų dinastijos laikais žemės ūkio mokslininkas Wang Zhen savo darbe gana sistemingai aptarė pastatų priešgaisrinę apsaugą.Nong Shu, arbaŽemės ūkio knyga. Jis rašė:
Ugnis auga, kai susiduria su medžiu, užgesinama vandens ir baigiasi, kai pasiekia žemę.
Wangas Zhenas taip pat dokumentavo ugniai{0}}atsparią medžiagą, pagamintą iš tokių ingredientų kaip susmulkinta plyta, molis, tungo aliejus, anglies milteliai ir kalkės, sumaišytos su lipnia ryžių pasta. Medžiaga suteikė paviršiaus dangą, šilumos izoliaciją ir apsaugą, todėl gali būti laikoma ankstyva kiniška kompozicine nuo ugnies apsaugančia danga.
Nors šios istorinės praktikos dar nesudarė modernios antipireno cheminės sistemos{0}}, jos jau demonstravo keletą svarbių principų: degiųjų medžiagų izoliavimą nuo oro, šilumos perdavimo mažinimą, degių substratų uždengimą ir tiesioginio liepsnos poveikio prevenciją.
2. Ankstyvasis vakarietiškas liepsnos{1}}apdorojimas
Įrašai apie apdorojimą antipirenais{0}}Vakaruose taip pat gali būti atsekti nuo seniausių laikų.
Remiantis istoriniais senovės Graikijos pasakojimais, maždaug 450 m. pr. Kr. mediena buvo apdorota alūno pagrindu pagamintais tirpalais, siekiant sumažinti jos degumą. Vėliau romėnai patobulino procesą, į gydymo tirpalą įpildami tokių medžiagų, kaip actas, taip padidindami jo patvarumą ir veiksmingumą.
Pirmajame amžiuje prieš mūsų erą antipirenai{0}}jau buvo taikomi karinėje gynyboje. Pranešama, kad mediniams įtvirtinimams apdoroti buvo naudojami alūno -pagrindo tirpalai, o iš molio ir pluoštu{3}}sustiprintų medžiagų buvo dengtos dangos, skirtos apsaugoti medinę apgulties įrangą nuo ugnies.
1638 m. italų scenografas ir architektas Nicola Sabbatini pasiūlė į teatro užuolaidų dangas dėti molio ir gipso, kad sumažintų jų gaisro pavojų. Ši programa parodo, kaip gaisro pavojai viešuosiuose pastatuose paskatino ankstyvą antipirenų technologijų kūrimą{2}.
1735 m. buvo išduotas Didžiosios Britanijos patentas medienos ir tekstilės gaminiams apdoroti alūnu, boraksu ir geležies sulfatu. XVIII amžiaus pabaigoje junginiai, tokie kaip amonio sulfatas, taip pat buvo tiriami kaip antipirenų kompozicijų komponentai.
3. Šiuolaikinio liepsnos-stabdymo mokslo formavimasis
Devynioliktasis amžius buvo svarbus perėjimas nuo patirtimi{0}}pagrįstos ugniai atsparios praktikos prie mokslinių tyrimų.
1821 m. prancūzų chemikas JL Gay{3}}Lussac buvo pavesta ištirti teatro užuolaidų degumo mažinimo metodus. Jis nustatė, kad sieros, druskos ir fosforo rūgščių amonio druskos gali pagerinti kanapių ir linų atsparumą ugniai.
Jis taip pat pastebėjo, kad amonio chlorido, fosforo rūgšties ir borakso deriniai gali dar labiau pagerinti antipireno veikimą{0}}.
Šis darbas plačiai laikomas svarbiu atspirties tašku tiriant liepsną{0}}sulaikomus pluoštus ir kompozicijas. Jo pagrindinis principas-fosforo- ir azoto-turinčių junginių naudojimas dehidratacijai ir anglies susidarymui skatinti-ir šiandien yra svarbus antipireno-technologijai.
Maždaug 1859 m. junginiai, įskaitant amonio fosfatą, amonio chloridą, boraksą, amonio sulfatą ir stannato druskas, buvo toliau naudojami tekstilės gaminių antipirenams apdoroti.
Impregnuojant, dengiant ir formuojant neorganinius apsauginius sluoksnius ant pluošto paviršių, galima pagerinti audinių degimo savybes.
Per šį laikotarpį antipirenų tyrimai palaipsniui perėjo nuo atskirų medžiagų naudojimo prie sudėtinių preparatų, cheminių reakcijų ir paviršiaus apdorojimo technologijų.
4. Pramonės raida dvidešimtajame amžiuje
Dvidešimtajame amžiuje sparčiai augant plastikų, sintetinio kaučiuko ir sintetinio pluošto gamybai, antipireno technologija tapo vis svarbesne medžiagų pramonės dalimi.
Daugelis polimerinių medžiagų lengvai užsidega, greitai dega ir išskiria daug šilumos. Dėl to jų ugnies efektyvumo gerinimas tapo dideliu techniniu iššūkiu.
Dvidešimtojo amžiaus pradžioje chloruota guma pateko į tyrimų ir industrializacijos stadiją. Maždaug 1913 m. stannato ir amonio druskos buvo naudojamos tekstilės gaminiams apdoroti antipirenais.
XX amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje ugniai atspariose medžiagose pradėtos naudoti sinerginės sistemos, kurių pagrindą sudaro chloruotas parafinas ir stibio oksidas. Halogeninti junginiai padėjo slopinti laisvųjų -radikalų reakcijas liepsnoje, o stibio oksidas padidino jų efektyvumą.
Šios sistemos daugelį metų buvo plačiai naudojamos plastiko, gumos, dangų ir tekstilės gaminiuose.
Tuo pačiu laikotarpiu pradėjo atsirasti neorganinės{0}}nuo ugnies apsaugančios dangos, kurių pagrindą sudaro vandens stiklo rišikliai ir mineraliniai užpildai. Vėliau mokslininkai sukūrė dangas, kurios, veikiant karščiui, išsiplėtė ir sudarė apsauginį anglies sluoksnį, taip padėdami pagrindus šiuolaikinėms nuo ugnies apsaugančioms - dangoms.
Per Antrąjį pasaulinį karą karinių palapinių ir drobių, atsparių ugniai ir vandeniui, paklausa dar labiau paspartino ugniai atsparių dangų, kurių pagrindą sudaro chloruotas parafinas, stibio oksidas ir rišikliai, kūrimą.
5. Plyčiančių liepsną{1}}stabdančių sistemų kūrimas
1940-ųjų pabaigoje mokslininkai pradėjo vartoti terminą „intumescencija“, apibūdindami plėtimąsi ir putojimą, atsirandantį, kai tam tikri antipirenai polimerai yra veikiami karščio ar ugnies.
Maždaug nuo 1948 m. iki 1950 m. išaiškėjo pagrindinė besiplečiančių liepsną -stabdančių sistemų struktūra, todėl atsirado sąvokos apie rūgšties šaltinį, anglies šaltinį ir pučiantį šaltinį.
· Therūgšties šaltinisskatina dehidrataciją ir karbonizaciją.
· Theanglies šaltinissudaro apsauginio anglies sluoksnio karkasą.
· Thepūtimo šaltinisišskiria dujas, kurios išplečia anglį į porėtą struktūrą.
Kai medžiaga yra veikiama liepsnos arba aukštos temperatūros, besiplečiantis sluoksnis padengia pagrindą ir riboja šilumos, deguonies ir degių skilimo produktų perdavimą. Tai sulėtina pagrindinės medžiagos kaitinimą ir degimą.
Aštuntajame dešimtmetyje mokslininkai taip pat įrodė, kad stabilaus anglies sluoksnio susidarymas polimero degimo metu gali žymiai pagerinti antipireno savybes.
Todėl apsauginis anglies poveikis tapo svarbia kondensuotos{0}}fazės liepsnos-slopinimo teorijos dalimi.
1989 m. G. Camino ir kiti tyrėjai paskelbė sistemingus besiplečiančių liepsnos -sulėtinimo sistemų tyrimus, padedančius tobulinti jų teorinį supratimą ir praktinį pritaikymą.
6. Perėjimas prie didelio našumo{1}} sudėtinių sistemų
Po XX a. šeštojo dešimtmečio pradėjo atsirasti reaktyvių-ugnį slopinančių monomerų ir antipirenų dervų.
Skirtingai nuo priedų antipirenų, reaktyvieji antipirenai gali būti chemiškai įtraukti į polimero molekulinę struktūrą. Tai gali pagerinti ilgaamžiškumą ir sumažinti ugniai atsparių komponentų-skilimą arba praradimą naudojimo metu.
Nuo septintojo dešimtmečio įvairūs aromatiniai halogeninti antipirenai buvo pradėti naudoti komerciniais tikslais, o antipirenai pamažu perėjo į didelio masto{2}}pramoninę gamybą.
Devintajame dešimtmetyje nanokompozitinių medžiagų kūrimas atvėrė naują kryptį antipirenų tyrimams.
Kai kurios nanomedžiagos gali pagerinti terminį stabilumą, skatinti apsauginių sluoksnių susidarymą ir sumažinti šilumos{0}}išskyrimo bei masės{1}}praradimo greitį esant santykinai mažam apkrovos lygiui.
Šiuolaikinės liepsną{0}}laikančios medžiagos paprastai nebepriklauso nuo vieno priedo. Vietoj to, jie sujungia kelis mechanizmus, įskaitant:
· slopina degimo grandinines reakcijas dujų fazėje;
· skatinant anglies susidarymą kondensacinėje fazėje;
· šilumos perdavimo per izoliacinius sluoksnius mažinimas;
· deguonies ir degiųjų dujų judėjimo ribojimas neorganinėmis kliūtimis;
· dūmų mažinimas naudojant dūmų{0}}slopinimo sistemas;
· anglies struktūros ir terminio stabilumo gerinimas naudojant nanomedžiagas.
7. Taisyklės ir standartai skatina gerinti priešgaisrinę saugą
Dvidešimtojo amžiaus antroje pusėje plastikai, sintetinė guma ir sintetinis pluoštas buvo plačiai naudojami pastatuose, transporte, balduose, elektros gaminiuose ir plataus vartojimo prekėse.
Tuo pačiu metu vis didesnis dėmesys buvo skiriamas gaisro rizikai, susijusiai su polimerinėmis medžiagomis.
Nuo septintojo dešimtmečio Jungtinės Valstijos, Europa ir kiti regionai palaipsniui įvedė pramonės reikalavimus, gaminių standartus ir saugos taisykles, susijusias su medžiagų degumu.
Todėl atsparumo liepsnai gerinimas iš savanoriško gamintojų veiksmų tapo privalomu tam tikrų produktų patekimo į rinką- reikalavimu.
Šiandien antipireno{0}}ir atsparumo ugniai-reikalavimai taikomi įvairioms pramonės šakoms, įskaitant:
· statybinės ir statybinės medžiagos;
· tekstilė;
· baldai ir čiužiniai;
· automobilių ir geležinkelių transportas;
· aviacija ir erdvė;
· laidai ir kabeliai;
· elektros ir elektroninės įrangos;
· naujos{0}}energijos baterijų sistemos.
Skirtingoms reikmėms reikalingi skirtingi ugnies efektyvumo lygiai ir tipai.
Be atsparumo užsidegimui, gali reikėti įvertinti medžiagų liepsnos plitimą, šilumos išsiskyrimą, dūmų susidarymą, toksiškumą, liepsnojančius lašelius, grandinės vientisumą, atsparumą ugniai ir ilgalaikį -patvarumą.
8. Praktinė liepsną{1}}sulaikančių medžiagų vertė
Ugnį{0}}stabdančios technologijos tikslas nėra garantuoti, kad medžiaga niekada nesudegs jokiomis sąlygomis.
Jo vertė yra kontroliuoti degimo elgesį ir sumažinti tikimybę, kad gaisras kils, išplis ar taps sunkesnis.
Veiksminga antipireno konstrukcija- gali sulėtinti užsidegimą ir liepsnos plitimą, sumažinti šilumos-išskyrimo greitį, apriboti medžiagų nuostolius ir suteikti daugiau laiko evakuacijai, gaisro gesinimui ir nuosavybės apsaugai.
Tobulėjant priešgaisrinės-saugos reikalavimams, šiuolaikinėse antipireno technologijose vis didesnis dėmesys skiriamas ugnies efektyvumo ir dūmų slopinimo, mažo toksiškumo, aplinkos suderinamumo, ilgaamžiškumo ir mechaninių savybių pusiausvyrai.
Todėl antipireno savybės turi būti patikrintos atliekant standartizuotus bandymus, o ne tik pagal medžiagos pavadinimą, cheminę sudėtį arba tiekėjo deklaraciją.
