Kebakaran sentiasa menjadi salah satu ancaman paling serius kepada masyarakat manusia. Memandangkan bangunan, sistem pengangkutan, tekstil, produk elektrik dan bahan polimer telah semakin meluas, permintaan untuk prestasi kebakaran yang lebih baik terus berkembang.
Adalah penting untuk membezakan-bahan kalis nyalaan daripada bahan-tidak mudah terbakar sepenuhnya. Tujuan teknologi kalis api-adalah untuk mengurangkan kemungkinan pencucuhan, melambatkan penyebaran api, mengehadkan pelepasan haba dan menyediakan lebih banyak masa untuk pemindahan dan memadam kebakaran.
Daripada lapisan pelindung tanah liat yang digunakan dalam bangunan purba kepada sistem intumescent moden, komposit nano, dan teknologi asap rendah-rendah,{1}}toksik, pembangunan bahan tahan api-sudah menjadi proses penerokaan berterusan yang panjang.
1. Bahan Kalis Api Cina Purba dan Perlindungan Bangunan
China mula meneroka kaedah perlindungan kebakaran pada peringkat awal.
Di tapak arkeologi Dadiwan di Qin'an, Wilayah Gansu, sejak kira-kira 5,000 hingga 8,000 tahun, pembina purba meletakkan lapisan tanah di sekeliling tiang kayu di bangunan awam yang besar dan menggunakan bahan bersimen pelindung pada permukaan struktur kayu. Amalan ini boleh dianggap sebagai bentuk awal perlindungan kebakaran seni bina.
Semasa tempoh Musim Bunga dan Musim Luruh, orang ramai telah menyedari bahawa mengalihkan struktur yang lebih kecil, menyalut bangunan yang lebih besar dan mewujudkan zon pemisah boleh membantu memperlahankan penyebaran api.
Semasa tempoh Musim Bunga dan Musim Luruh dan Negara Berperang, ahli falsafah Cina Mozi mencadangkan beberapa langkah pencegahan kebakaran dan pemadaman kebakaran. Ini termasuk menyalut pintu dan bangunan bandar dengan lumpur, membuat air-membawa alatan daripada kain rami, menggunakan bekas kulit untuk menakung air dan memasang kemudahan penyimpanan air pada menara pertahanan.
Langkah-langkah ini menggambarkan pendekatan bersepadu awal yang menggabungkan-rawatan permukaan tahan api, reka bentuk bangunan dan peralatan memadam kebakaran.
Menjelang Dinasti Yuan, ahli sains pertanian Wang Zhen telah memberikan perbincangan yang agak sistematik tentang membina perlindungan kebakaran dalam kerjanyaNong Shu, atauBuku Pertanian. Dia menulis:
Api tumbuh apabila bertemu kayu, padam oleh air, dan berakhir apabila sampai ke bumi.
Wang Zhen turut mendokumenkan bahan tahan api-yang diperbuat daripada bahan seperti bata hancur, tanah liat, minyak tung, serbuk arang dan kapur, dicampur dengan pes pulut. Bahan tersebut menyediakan liputan permukaan, penebat haba dan perlindungan, dan boleh dianggap sebagai salutan pelindung kebakaran komposit Cina awal-.
Walaupun amalan sejarah ini belum lagi membentuk sistem kimia kalis api{0}}moden, ia telah menunjukkan beberapa prinsip penting: mengasingkan bahan mudah terbakar daripada udara, mengurangkan pemindahan haba, menutup substrat mudah terbakar dan menghalang pendedahan nyalaan langsung.
2. Penerokaan Awal Barat Terhadap Api-Rawatan Kalis
Rekod rawatan kalis api-di Barat juga boleh dikesan kembali ke zaman purba.
Menurut catatan sejarah dari Greece purba, kayu telah dirawat dengan larutan-alum sekitar 450 BCE untuk mengurangkan kemudahbakarannya. Orang Rom kemudiannya menambah baik proses dengan menambahkan bahan seperti cuka ke dalam penyelesaian rawatan, membantu meningkatkan ketahanan dan keberkesanannya.
Menjelang abad pertama BCE, kaedah kalis api-sudah digunakan dalam pertahanan tentera. Penyelesaian berasaskan tawas-dilaporkan digunakan untuk merawat kubu kayu, manakala salutan yang diperbuat daripada tanah liat dan{3}}bahan bertetulang gentian digunakan untuk melindungi peralatan pengepungan kayu daripada kebakaran.
Pada tahun 1638, pereka pentas Itali dan arkitek Nicola Sabbatini mencadangkan menambah tanah liat dan gipsum pada lapisan yang digunakan pada langsir teater untuk mengurangkan risiko kebakaran mereka. Aplikasi ini menunjukkan cara bahaya kebakaran di bangunan awam membantu memacu perkembangan awal teknologi kalis api-nya.
Pada tahun 1735, paten British telah dikeluarkan untuk rawatan kayu dan tekstil menggunakan tawas, boraks, dan ferus sulfat. Menjelang akhir abad kelapan belas, sebatian seperti ammonium sulfat juga sedang disiasat sebagai komponen rumusan kalis nyalaan-nyalaan.
3. Pembentukan Api Moden-Sains Kalis
Abad kesembilan belas menandakan peralihan penting daripada-amalan kalis api berasaskan pengalaman kepada penyelidikan saintifik.
Pada tahun 1821, ahli kimia Perancis JL Gay-Lussac telah ditugaskan untuk menyiasat kaedah untuk mengurangkan kemudahbakaran tirai teater. Beliau mendapati bahawa garam ammonium asid sulfurik, hidroklorik dan fosforik boleh meningkatkan ketahanan api rami dan linen.
Beliau juga memerhatikan bahawa gabungan ammonium klorida, asid fosforik dan boraks boleh meningkatkan lagi-prestasi kalis nyalaan.
Kerja ini secara meluas dianggap sebagai titik permulaan yang penting dalam kajian saintifik -gentian kalis api dan formulasi. Prinsip asasnya-penggunaan sebatian fosforus- dan nitrogen-untuk menggalakkan dehidrasi dan pembentukan arang-kekal relevan dengan teknologi kalis api-hari ini.
Sekitar tahun 1859, sebatian termasuk ammonium fosfat, ammonium klorida, boraks, ammonium sulfat dan garam stannate telah digunakan selanjutnya pada rawatan kalis nyalaan{1}}tekstil.
Melalui impregnasi, salutan, dan pembentukan lapisan pelindung tak organik pada permukaan gentian, tingkah laku pembakaran fabrik dapat dipertingkatkan.
Dalam tempoh ini,-penyelidikan kalis nyalaan beransur-ansur beralih daripada penggunaan bahan individu ke arah rumusan komposit, tindak balas kimia dan teknologi-permukaan.
4. Pembangunan Perindustrian pada Abad Kedua Puluh
Dengan pertumbuhan pesat plastik, getah sintetik dan gentian sintetik pada abad kedua puluh, teknologi kalis api{0}}menjadi bahagian yang semakin penting dalam industri bahan.
Banyak bahan polimer mudah dinyalakan, terbakar dengan cepat, dan membebaskan sejumlah besar haba. Akibatnya, meningkatkan prestasi kebakaran mereka menjadi cabaran teknikal utama.
Pada awal abad kedua puluh, getah berklorin memasuki peringkat penyelidikan dan perindustrian. Menjelang sekitar tahun 1913, garam stannate dan garam ammonium telah digunakan untuk rawatan kalis nyalaan-tekstil.
Pada tahun 1930-an, sistem sinergi berasaskan parafin berklorin dan antimoni oksida mula digunakan dalam bahan kalis api-nyala. Sebatian halogen membantu menghalang-tindak balas radikal bebas dalam nyalaan, manakala antimoni oksida meningkatkan keberkesanannya.
Sistem ini digunakan secara meluas selama bertahun-tahun dalam plastik, getah, salutan, dan tekstil.
Dalam tempoh yang sama, salutan pelindung-api bukan organik berdasarkan pengikat kaca air dan pengisi mineral mula muncul. Penyelidik kemudiannya membangunkan salutan yang mengembang dan membentuk lapisan arang pelindung di bawah haba, meletakkan asas untuk salutan pelindung api intumescent-moden.
Semasa Perang Dunia Kedua, permintaan untuk khemah tentera dan bahan kanvas dengan kedua-dua kalis api dan kalis air telah mempercepatkan lagi pembangunan-sistem salutan kalis api berdasarkan parafin berklorin, antimoni oksida dan pengikat.
5. Pembangunan Sistem Kalis Api{1}}Intumescent
Pada penghujung 1940-an, penyelidik mula menggunakan istilah "intumescence" untuk menerangkan pengembangan dan pembuih yang berlaku apabila polimer kalis nyala-nyalaan tertentu terdedah kepada haba atau api.
Antara kira-kira 1948 dan 1950, struktur asas sistem kalis nyalaan-intumescent menjadi lebih jelas, membawa kepada konsep sumber asid, sumber karbon dan sumber tiupan.
· Thesumber asidmenggalakkan dehidrasi dan pengkarbonan.
· Thesumber karbonmembentuk rangka kerja lapisan char pelindung.
· Thesumber tiupanmembebaskan gas yang mengembangkan arang menjadi struktur berliang.
Apabila bahan terdedah kepada nyalaan atau suhu tinggi, lapisan intumescent meliputi substrat dan mengehadkan pemindahan haba, oksigen dan produk penguraian yang mudah terbakar. Ini melambatkan pemanasan dan pembakaran bahan asas.
Pada tahun 1970-an, penyelidik seterusnya menunjukkan bahawa pembentukan lapisan arang yang stabil semasa pembakaran polimer boleh meningkatkan prestasi kalis nyalaan-dengan ketara.
Oleh itu, kesan perlindungan arang menjadi bahagian penting dalam -teori kalis nyalaan fasa-pekat.
Pada tahun 1989, G. Camino dan penyelidik lain menerbitkan kajian sistematik sistem kalis nyalaan-intumescent, membantu memajukan pemahaman teori dan aplikasi praktikal mereka.
6. Anjakan Ke Arah-Sistem Komposit Berprestasi Tinggi
Selepas tahun 1950-an,-monomer kalis nyalaan reaktif dan resin kalis nyalaan-nya mula muncul.
Tidak seperti kalis api aditif, kalis api reaktif boleh digabungkan secara kimia ke dalam struktur molekul polimer. Ini boleh meningkatkan ketahanan dan mengurangkan penghijrahan atau kehilangan komponen kalis api-semasa penggunaan.
Mulai tahun 1960-an dan seterusnya, pelbagai kalis api halogen aromatik memasuki penggunaan komersil, dan bahan kalis api-api secara beransur-ansur beralih ke-pengeluaran industri berskala besar.
Pada tahun 1980-an, pembangunan bahan nanokomposit membuka hala tuju baharu untuk-penyelidikan kalis nyalaan.
Sesetengah bahan nano boleh meningkatkan kestabilan terma, menggalakkan pembentukan lapisan pelindung dan mengurangkan-kadar pelepasan dan jisim-haba pada tahap pemuatan yang agak rendah.
Bahan kalis api moden-umumnya tidak lagi bergantung pada satu bahan tambahan. Sebaliknya, mereka menggabungkan pelbagai mekanisme, termasuk:
· menghalang tindak balas rantai pembakaran dalam fasa gas;
· menggalakkan pembentukan arang dalam fasa pekat;
· mengurangkan pemindahan haba melalui lapisan penebat;
· mengehadkan pergerakan oksigen dan gas mudah terbakar dengan halangan bukan organik;
· mengurangkan asap melalui-sistem penahan asap;
· menambah baik struktur char dan kestabilan terma dengan bahan nano.
7. Peraturan dan Piawaian Memacu Penambahbaikan dalam Keselamatan Kebakaran
Pada separuh kedua abad kedua puluh, plastik, getah sintetik, dan gentian sintetik digunakan secara meluas dalam bangunan, pengangkutan, perabot, produk elektrik dan barangan pengguna.
Pada masa yang sama, risiko kebakaran yang berkaitan dengan bahan polimer mendapat perhatian yang semakin meningkat.
Dari tahun 1960-an dan seterusnya, Amerika Syarikat, Eropah dan kawasan lain secara beransur-ansur memperkenalkan keperluan industri, piawaian produk dan peraturan keselamatan yang berkaitan dengan mudah terbakar bahan.
Oleh itu, peningkatan rintangan nyalaan telah berkembang daripada tindakan sukarela oleh pengeluar kepada keperluan akses-pasaran mandatori untuk produk tertentu.
Hari ini, keperluan kalis api-dan tahan api-digunakan untuk pelbagai industri, termasuk:
· bahan binaan dan binaan;
· tekstil;
· perabot dan tilam;
· kereta dan pengangkutan rel;
· aeroangkasa;
· wayar dan kabel;
· peralatan elektrik dan elektronik;
· sistem bateri tenaga-baharu.
Aplikasi yang berbeza memerlukan tahap dan jenis prestasi kebakaran yang berbeza.
Selain rintangan kepada pencucuhan, bahan mungkin perlu dinilai untuk penyebaran nyalaan, pembebasan haba, pengeluaran asap, ketoksikan, titisan menyala, integriti litar, rintangan api dan ketahanan-jangka panjang.
8. Nilai Praktikal Bahan Kalis Api-
Tujuan teknologi kalis api-bukan untuk menjamin bahawa bahan tidak akan terbakar dalam sebarang keadaan.
Nilainya terletak pada mengawal tingkah laku pembakaran dan mengurangkan kemungkinan kebakaran akan bermula, merebak atau menjadi lebih teruk.
Reka bentuk kalis api-yang berkesan boleh melambatkan pencucuhan dan penyebaran nyalaan, mengurangkan{1}}kadar pelepasan haba, mengehadkan kehilangan bahan dan menyediakan lebih banyak masa untuk pemindahan, memadam kebakaran dan perlindungan harta benda.
Memandangkan-keperluan keselamatan kebakaran terus berkembang, teknologi kalis nyalaan-moden memberi penekanan yang lebih besar pada mengimbangi prestasi kebakaran dengan penindasan asap, ketoksikan rendah, keserasian alam sekitar, ketahanan dan sifat mekanikal.
Oleh itu,-prestasi kalis nyalaan mesti disahkan melalui ujian piawai dan bukannya dinilai semata-mata oleh nama bahan, komposisi kimia atau pengisytiharan pembekal.
