從古代到現(xiàn)代，一文帶你看懂世界阻燃材料發(fā)展史
近一個(gè)月我們遇見(jiàn)了幾場(chǎng)大火——倫敦西部一座20多層的公寓樓突發(fā)大火，杭州高檔小區(qū)住宅大火，江蘇民宅縱火案，此外還有大大小小的火災(zāi)不計(jì)其數(shù)。排除自然火災(zāi)，這些發(fā)生在我們城市社區(qū)的住宅著火案，其實(shí)在很多時(shí)候是可以避免的，但是由于各個(gè)環(huán)節(jié)的不重視，導(dǎo)致火災(zāi)造成極大的人員和財(cái)產(chǎn)損失。在建筑材料領(lǐng)域，我們的老祖先就想到了材料阻燃，隨著建筑材料的改變，結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，阻燃材料也得到極大的發(fā)展。
接下來(lái)，就跟著小編一起來(lái)看看阻燃材料的“前世今生”吧！
五千年前：我國(guó)就有木架結(jié)構(gòu)連片建筑，我們的祖先已經(jīng)開(kāi)始探索建筑防火的技術(shù)，在甘肅秦安大地灣大型公共建筑的木柱周?chē)?，人們用泥土?gòu)筑了“防火保護(hù)層”，并用一層堅(jiān)固防火涂料（膠結(jié)材料）涂抹于木柱上，其遺址保持至今。
春秋時(shí)期：那時(shí)就有“火所未至，撤小屋，涂大屋”的火災(zāi)預(yù)防辦法。戰(zhàn)國(guó)時(shí)的思想家墨子，在《墨子》一書(shū)中，提出許多防火技術(shù)措施。
電影《墨攻》中有這樣的場(chǎng)景：劉德華飾演的守城領(lǐng)袖（墨者）革離，因?yàn)楫?dāng)時(shí)水沒(méi)辦法進(jìn)來(lái)，城里的井水要保命，于是讓人收集全城的糞便，涂于建筑上防火，使得敵方用火箭發(fā)動(dòng)的火攻以失敗告終。
電影《墨攻》生動(dòng)再現(xiàn)了墨家傳人，用最原始的有機(jī)、無(wú)機(jī)磷氮型復(fù)合物涂抹于城墻和民居上，實(shí)現(xiàn)阻燃防火效果的一幕。也給廣大影迷做了一次令人印象深刻的阻燃科普。
元朝時(shí)期：著名的農(nóng)學(xué)家王禎在他的《農(nóng)書(shū)》中對(duì)于建筑防火和防火材料更有詳盡的論述，他提出了“火得木而生，得水而熄，至土而盡”的理論，由此研制了“用磚屑為末，白善泥、桐油、枯莩碳、石灰”等五種材料，然后用“糯米膠”調(diào)和出一種比較原始的防火材料。
明朝時(shí)期：人們?yōu)榇_保盛放皇帝鑾駕儀仗等器物的倉(cāng)庫(kù)萬(wàn)無(wú)一失，倉(cāng)庫(kù)除沿護(hù)城河設(shè)置外，還建造了絕對(duì)可靠5米厚的白壁青瓦馬頭墻防火隔墻，在房間內(nèi)充填三合土，直到頂部，用夯壓，最后封磚蓋瓦。
在科技并不發(fā)達(dá)的中國(guó)古代，火就被勤勞智慧的人們所約束。
相對(duì)于中國(guó)古建筑木結(jié)構(gòu)的來(lái)說(shuō)，西方建筑多以磚石結(jié)構(gòu)體系為主。
公元前450年：希臘人將木材浸漬于硫酸鋁鉀溶液中可賦予木材一定程度的阻燃性。
公元前200年：羅馬人在硫酸鋁鉀浸液中加入了醋，提高了木材的阻燃耐久性。
公元前83年：古羅馬報(bào)道了阻燃技術(shù)在軍事上的應(yīng)用，采用以頭發(fā)增強(qiáng)的粘土做成的涂層來(lái)保護(hù)圍城塔，以免被縱火材料毀壞。
1638年：法國(guó)的NikolasSabbatini發(fā)表文獻(xiàn)，提出用陶土和熟石膏作為填料加入涂料中以用于處理劇院的帆布窗簾而使其獲得阻燃性，并制備過(guò)一種難燃織物以及衣服。
1735年：英國(guó)Wylsd獲得了以礬液、硼砂及硫酸亞鐵阻燃處理木材和紡織品的專(zhuān)利（英國(guó)專(zhuān)利號(hào)551）。
1786年：Arfird建議用硫酸銨做阻燃劑的混合物組份。
1821年：有關(guān)阻燃纖維的科學(xué)和理論的基礎(chǔ)研究是從法國(guó)的J.L.Gav-Lussac開(kāi)始的。他發(fā)現(xiàn)，硫酸、鹽酸和磷酸的銨鹽對(duì)大麻和亞麻都具有很好的阻燃性，采用氯化銨、磷酸和硼砂的混合物，阻燃效率更可顯著提高。這個(gè)研究成果經(jīng)受了時(shí)間的考驗(yàn)，至今仍被使用。
1859年：英國(guó)Versmannt和Oppenheim將磷酸銨、氯化銨、硼砂、硫酸銨、錫酸銨等應(yīng)用于織物阻燃，并申請(qǐng)用氧化錫沉淀于織物而賦予織物阻燃性的專(zhuān)利。
1908年：英國(guó)G.AEngelard和H.H.Day用天然橡膠與氯氣反應(yīng)制備氯化橡膠，開(kāi)創(chuàng)化學(xué)方法改性聚合物的先河。
1913年：Perkin用銨鹽和硫酸鹽處理織物獲得阻燃性能。
1930年：氯化石蠟和氧化銻的協(xié)效體系開(kāi)始應(yīng)用于阻燃材料。
1950年之后：Hooker公司開(kāi)發(fā)反應(yīng)型單體氯茵酸，研制出不燃飽和聚酯。
20世紀(jì)后半葉：塑料、合成橡膠及合成纖維三大合成材料被廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活的各個(gè)方面，但是這些聚合物材料是易燃物質(zhì)，從而導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生頻繁。
在震驚世界的9·11事件中，世貿(mào)北樓先被撞并堅(jiān)持了102分5秒，南樓卻在后被撞56分10秒之后倒下。是什么原因使得世貿(mào)南樓在北樓之后被撞，卻先于北樓倒下？除了北樓撞擊點(diǎn)較高、飛機(jī)速度較慢以外，還有鮮為人知的原因。
1993年世貿(mào)大樓遭炸彈襲擊之后，世貿(mào)大樓一直都在進(jìn)行阻燃防火處理工作，將鋼梁的阻燃防火層從1英寸加厚至1.5英寸。北樓比較幸運(yùn)，被撞的樓層剛好經(jīng)阻燃處理過(guò)的，而南樓被撞的第78層卻沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理。
下圖一組對(duì)比試驗(yàn)，兩個(gè)房間用同樣的火源點(diǎn)燃，有常規(guī)紡織品的房間幾乎被完全燒毀，而采用阻燃織物的房間除了窗簾受到明火時(shí)略有熔融收縮損毀以外，沒(méi)有其他損失。
有機(jī)鹵系阻燃劑
目前，有機(jī)鹵系阻燃劑仍然是最主要的阻燃劑產(chǎn)品之一，共近百個(gè)品種，主要是溴系阻燃劑和氯系阻燃劑。其中溴系阻燃劑有70多個(gè)品種，由于溴系阻燃劑具有阻燃效率高、用量少、對(duì)材料性能影響小、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛、價(jià)格適中等優(yōu)點(diǎn)。目前全球使用量較大的三種有機(jī)阻燃劑產(chǎn)品十溴二苯乙烷、四溴雙酚A及六溴環(huán)二烷均屬于溴系阻燃劑。鹵系阻燃劑適用性非常強(qiáng)，在許多應(yīng)用領(lǐng)域，其仍然占據(jù)重要地位。
然而，鹵系阻燃劑在環(huán)保及安全方面的問(wèn)題日益顯現(xiàn)。1986年，瑞士和德國(guó)科學(xué)家相繼通過(guò)的試驗(yàn)證明多溴二苯醚（PBDPO）及以其阻燃的材料在熱裂解和燃燒時(shí)會(huì)生成有毒致癌物質(zhì)多溴代二苯并二噁英（PBDD）和多溴代二苯并呋喃（PBDF），并且，溴系阻燃劑阻燃的高聚物在熱裂及燃燒時(shí)會(huì)生成大量的煙塵及腐蝕性氣體，對(duì)環(huán)境和生物具有危害性。下圖是多鹵二苯并二噁英（PBDD）和多鹵代二苯并呋喃的遷移示意圖。
出于環(huán)保及安全方面的考量，越多的機(jī)構(gòu)和個(gè)人，特別是電子電氣行業(yè)的生產(chǎn)商和用戶(hù)對(duì)溴系阻燃劑持審慎態(tài)度。伴隨著《RoHS》、REACH《斯德哥爾摩公約》等指令的出臺(tái)和實(shí)施，阻燃劑無(wú)溴化乃至無(wú)鹵化的進(jìn)程將越走越快。
目前，蘋(píng)果、三星、惠普、戴爾等公司均承諾逐漸停用溴系阻燃劑，要求嚴(yán)格的甚至規(guī)定：Br＜900ppm；Cl＜900ppm；Br+Cl < 1500 ppm。阻燃材料的無(wú)鹵化勢(shì)在必行！
無(wú)鹵環(huán)保阻燃劑
目前，已被廣泛研究和使用的無(wú)鹵環(huán)保阻燃劑主要有無(wú)機(jī)阻燃劑、磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、硅系阻燃劑、膨脹阻燃劑、納米阻燃劑以及協(xié)效復(fù)配阻燃劑等。
目前，產(chǎn)業(yè)界正著力于開(kāi)發(fā)新低毒低煙、無(wú)污染的阻燃劑和阻燃材料。無(wú)機(jī)系阻燃劑雖然沒(méi)有環(huán)保方面的問(wèn)題，但因其阻燃效率低，添加量大，容易降低材料本身機(jī)械性能的關(guān)系，往往用于對(duì)機(jī)械強(qiáng)度性能要求不高的材料，且往往需要添加溴系阻燃劑以提高協(xié)同阻燃效率，其應(yīng)用領(lǐng)域具有一定的限制性；有機(jī)磷系阻燃劑具有環(huán)保方面的優(yōu)勢(shì)，是作為替代有機(jī)鹵系阻燃劑的優(yōu)先選擇之一。而研究新型無(wú)鹵阻燃劑和不同阻燃劑復(fù)合的協(xié)效作用,研制新型表面改性劑和新的表面改性技術(shù), 使阻燃劑與聚合物基體有適宜的相容性, 構(gòu)筑適度柔性、結(jié)合力強(qiáng)的界面結(jié)構(gòu), 是目前阻燃劑的發(fā)展方向。
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