Ватра је одувек била једна од најозбиљнијих претњи људском друштву. Како су зграде, транспортни системи, текстил, електрични производи и полимерни материјали постали све распрострањенији, потражња за побољшаним пожарним карактеристикама наставља да расте.
Важно је разликовати материјале{0}}запаљиве од потпуно не-запаљивих материјала. Сврха технологије -успоравања пламена је да смањи вероватноћу паљења, успори ширење пламена, ограничи ослобађање топлоте и обезбеди више времена за евакуацију и гашење пожара.
Од заштитних слојева од глине који су коришћени у древним зградама до модерних интумесцентних система, нанокомпозита и технологија ниске-димности и ниске-токсичности, развој-материјала отпорних на ватру је био дуг процес континуираног истраживања.
1. Древни кинески ватроотпорни материјали и заштита зграда
Кина је почела да истражује методе заштите од пожара у врло раној фази.
На археолошком локалитету Дадиван у Кин'ан-у, у провинцији Гансу, које датира отприлике од 5.000 до 8.000 година, древни градитељи постављали су слојеве земље око дрвених стубова у великим јавним зградама и наносили заштитне цементне материјале на површину дрвених конструкција. Ове праксе се могу сматрати раним облицима архитектонске заштите од пожара.
Током периода пролећа и јесени, људи су већ препознали да уклањање мањих структура, облагање већих зграда и стварање зона раздвајања могу помоћи у успоравању ширења пожара.
Током пролећа и јесени и периода Зараћених држава, кинески филозоф Мози је предложио бројне мере за превенцију и гашење пожара. То је укључивало премазивање градских капија и зграда блатом, прављење-алата за ношење воде од тканине од конопље, коришћење кожних контејнера за задржавање воде и постављање објеката за складиштење воде на одбрамбеним кулама.
Ове мере су одражавале рани интегрисани приступ који је комбиновао{0}}површинску обраду отпорну на ватру, дизајн зграде и опрему за гашење пожара.
У време династије Јуан, научник пољопривреде Ванг Џен је у свом раду пружио релативно систематску дискусију о заштити од пожара у зградама.Нонг Сху, илиПољопривредна књига. написао је:
Ватра расте када се сретне са дрветом, гаси се водом и престаје када стигне до земље.
Ванг Џен је такође документовао материјал отпоран на ватру{0}}од састојака као што су дробљена цигла, глина, тунгово уље, дрвени угаљ у праху и креч, помешани са пастом од пиринча. Материјал је обезбедио површинску покривеност, топлотну изолацију и заштиту, и може се сматрати раним кинеским композитним премазом{2}}заштитом од пожара.
Иако ове историјске праксе још увек нису представљале савремени хемијски{0}}отпорни хемијски систем, оне су већ показале неколико важних принципа: изоловање запаљивих материјала из ваздуха, смањење преноса топлоте, покривање запаљивих супстрата и спречавање директног излагања пламену.
2. Рано западно истраживање пламена{1}}третмана за успоравање пламена
Записи о{0}}третманима против пламена на Западу такође се могу пратити у давна времена.
Према историјским извештајима из античке Грчке, дрво је третирано растворима на бази стипсе{0}}око 450. године пре нове ере да би се смањила његова запаљивост. Римљани су касније побољшали процес додавањем супстанци као што је сирће у раствор за третман, помажући да се побољша његова трајност и ефикасност.
У првом веку пре нове ере,{0}}методе за успоравање пламена већ су се примењивале у војној одбрани. Решења на бази стипсе{2}} су наводно коришћена за третирање дрвених утврђења, док су премази направљени од глине и материјала{3}}ојачаних влакнима примењени за заштиту дрвене опреме за опсаду од пожара.
Године 1638. италијански сценограф и архитекта Никола Сабатини предложио је додавање глине и гипса премазима који се користе на позоришним завесама како би се смањио ризик од пожара. Ова апликација показује како су опасности од пожара у јавним зградама помогле у покретању раног развоја{2}}технологија отпорних на пламен.
Године 1735. издат је британски патент за третман дрвета и текстила коришћењем стипсе, боракса и жељезног сулфата. До касног осамнаестог века, једињења као што је амонијум-сулфат су такође била истражена као компоненте формула-успоривача пламена.
3. Формирање модерне{1}}науке која успорава пламен
Деветнаести век је означио важну транзицију са{0}}заснованих на искуственим праксама ватроотпорности на научна истраживања.
Године 1821, француски хемичар ЈЛ Гаи{3}}Лусац добио је задатак да истражи методе за смањење запаљивости позоришних завеса. Открио је да амонијумове соли сумпорне, хлороводоничне и фосфорне киселине могу побољшати отпорност на пламен конопље и платна.
Такође је приметио да комбинације амонијум хлорида, фосфорне киселине и боракса могу додатно да побољшају{0}}успоравање пламена.
Овај рад се нашироко сматра важном полазном тачком у научном проучавању{0}}успоривача пламена влакана и формулација. Његов основни принцип-употреба једињења која садрже фосфор- и азот-за подстицање дехидрације и стварања угљеника-остаје релевантан за технологију-успоривача пламена данас.
Око 1859. једињења укључујући амонијум-фосфат, амонијум-хлорид, боракс, амонијум-сулфат и соли станата даље су примењивана на третман за{1}}успоривача пламена текстила.
Импрегнацијом, премазивањем и формирањем неорганских заштитних слојева на површинама влакана, могло би се побољшати понашање тканина при сагоревању.
Током овог периода, истраживање{0}}успоривача пламена постепено је прешло са употребе појединачних супстанци на композитне формулације, хемијске реакције и технологије{1}}површинске обраде.
4. Индустријски развој у двадесетом веку
Са брзим растом пластике, синтетичке гуме и синтетичких влакана у двадесетом веку, технологија{0}}успоравања пламена постала је све важнији део индустрије материјала.
Многи полимерни материјали се лако запаљују, брзо сагоревају и ослобађају велике количине топлоте. Као резултат тога, побољшање њихових ватрених перформанси постало је велики технички изазов.
Почетком двадесетог века, хлорисани каучук је ушао у фазу истраживања и индустријализације. Отприлике 1913. године, соли станата и соли амонијума су коришћене за третман текстила који спречава пламен{2}}.
Током 1930-их, синергистички системи засновани на хлорованом парафину и антимон оксиду почели су да се користе у материјалима{1}}оспоравањима пламена. Халогенизована једињења су помогла да се инхибирају реакције слободних{3}}реакција у пламену, док је антимон оксид побољшао њихову ефикасност.
Ови системи су се много година користили у пластици, гуми, премазима и текстилу.
У истом периоду почели су да се појављују неоргански противпожарни{0}}премази на бази везива воденог стакла и минералних пунила. Истраживачи су касније развили премазе који су се ширили и формирали заштитни слој угљен-диоксида под топлотом, постављајући основу за савремене интумесцентне противпожарне{2}}превлаке.
Током Другог светског рата, потражња за војним шаторима и платненим материјалима са отпорношћу на пламен и водоотпорност додатно је убрзала развој{0}}система отпорних на пламен на бази хлорисаног парафина, антимон оксида и везива.
5. Развој интумесцентних{1}}система за успоравање пламена
Касних 1940-их, истраживачи су почели да користе термин „инумесценција“ да опишу ширење и пењење до којих долази када су одређени полимери{1}}успоривачи пламена изложени топлоти или ватри.
Између приближно 1948. и 1950. године, основна структура интумесцентних{2}}ретарданских система постала је јаснија, што је довело до концепата извора киселине, извора угљеника и извора дувања.
· Тхеизвор киселинеподстиче дехидрацију и карбонизацију.
· Тхеизвор угљеникачини оквир заштитног слоја угљеника.
· Тхеизвор дувањаослобађа гасове који проширују угљен у порозну структуру.
Када је материјал изложен пламену или високој температури, интумесцентни слој покрива подлогу и ограничава пренос топлоте, кисеоника и запаљивих производа распадања. Ово успорава загревање и сагоревање основног материјала.
Током 1970-их, истраживачи су даље показали да формирање стабилног угљеног слоја током сагоревања полимера може значајно да побољша перформансе{1}}успоравања пламена.
Заштитни ефекат угљеника је стога постао важан део теорије о успоравању пламена-фазе{1}}.
Године 1989. Г. Цамино и други истраживачи су објавили систематске студије о набујалим{2}}системима за успоравање пламена, помажући да се унапреди и њихово теоријско разумевање и практична примена.
6. Померање ка композитним системима-високих перформанси
После 1950-их, почели су да се појављују реактивни{1}}мономери отпорни на пламен и{2}}отпорне смоле.
За разлику од адитивних успоривача пламена, реактивни успоривачи пламена могу се хемијски уградити у молекуларну структуру полимера. Ово може побољшати издржљивост и смањити миграцију или губитак компоненти{1}}успоривача пламена током употребе.
Од 1960-их па надаље, различити ароматични халогенисани успоривачи пламена ушли су у комерцијалну употребу, а материјали{1}}успоривачи пламена постепено су прешли у индустријску производњу великих размера{2}}.
Током 1980-их, развој нанокомпозитних материјала отворио је нови правац за{1}}истраживања отпорних на пламен.
Неки наноматеријали могу да побољшају термичку стабилност, промовишу формирање заштитних слојева и смање стопе -отпуштања и губитка масе- при релативно ниским нивоима оптерећења.
Модерни{0}}материјали отпорни на ватру углавном се више не ослањају на један адитив. Уместо тога, они комбинују више механизама, укључујући:
· инхибирање ланчаних реакција сагоревања у гасној фази;
· подстицање стварања угљеника у кондензованој фази;
· смањење преноса топлоте кроз изолационе слојеве;
· ограничавање кретања кисеоника и запаљивих гасова неорганским баријерама;
· смањење дима кроз{0}}системе за сузбијање дима;
· побољшање структуре угљена и термичке стабилности помоћу наноматеријала.
7. Прописи и стандарди покрећу побољшања у заштити од пожара
У другој половини двадесетог века, пластика, синтетичка гума и синтетичка влакна су се широко користили у зградарству, транспорту, намештају, електричним производима и роби широке потрошње.
У исто време, ризици од пожара повезани са полимерним материјалима добијају све већу пажњу.
Од 1960-их па надаље, Сједињене Државе, Европа и други региони су постепено уводили индустријске захтеве, стандарде производа и безбедносне прописе који се односе на запаљивост материјала.
Побољшање отпорности на пламен се стога развило од добровољне акције произвођача у обавезни захтев{0}}за приступ тржишту за одређене производе.
Данас се захтеви за{0}}отпорност на ватру и отпорност на ватру{1}} примењују на широк спектар индустрија, укључујући:
· грађевински и грађевински материјали;
· текстил;
· намештај и душеци;
· аутомобилски и железнички саобраћај;
· ваздухопловство;
· жице и каблови;
· електрична и електронска опрема;
· нови-системи енергетских батерија.
Различите примене захтевају различите нивое и врсте пожарних перформанси.
Поред отпорности на паљење, материјали ће можда морати да се процене на ширење пламена, ослобађање топлоте, производњу дима, токсичност, пламене капљице, интегритет кола, отпорност на ватру и дуготрајну-трајност.
8. Практична вредност материјала-отпорних на пламен
Сврха технологије{0}}успоравања пламена није да гарантује да материјал никада неће изгорети ни под којим условима.
Његова вредност лежи у контролисању понашања при сагоревању и смањењу вероватноће да ће пожар почети, да се прошири или да постане јачи.
Ефикасан дизајн{0}}успоривача пламена може да одложи паљење и ширење пламена, смањи стопу ослобађања{1}} топлоте, ограничи губитак материјала и обезбеди више времена за евакуацију, гашење пожара и заштиту имовине.
Како се{0}}захтеви за безбедност од пожара настављају развијати, савремене{1}}технологије отпорне на ватру стављају већи нагласак на балансирање противпожарних перформанси са сузбијањем дима, ниском токсичношћу, еколошком компатибилношћу, издржљивошћу и механичким својствима.
Због тога се перформансе{0}}успоривача пламена морају верификовати стандардизованим тестирањем, а не проценити искључиво на основу назива материјала, хемијског састава или декларације добављача.
