巴黎時間2019年4月15日下午6點50分左右,法國著名建筑巴黎圣母院發生了嚴重火災,火勢猛烈,已造成塔尖坍塌,巴黎圣母院的所有木制框架幾乎燒毀。
失火的巴黎圣母院是建于約1163年到1250年間的一座基督教教堂,巴黎圣母院屬于哥特式建筑,哥特式建筑很輕盈,是靠整個骨架在受力。建筑的受力結構一旦被打破,會很危險,所以無法用飛機滅火。
根據法國媒體報道,巴黎圣母院主體結構被“拯救”,主結構整體保存完整,巴黎圣母院下部的主結構是由石材墻體構成,石材一般不易著火。而巴黎圣母院的教堂頂有上千根古老的木材,里頭一半可以追溯到1147年,這也是導致塔尖坍塌、火災難以控制的主要原因。
木材,是一種傳統的建筑材料,在古代,特別是新建筑材料發展之前,木制建筑一直是我國建筑的主流,我國最著名的木制古建筑實屬故宮博物院。而在現存的名勝古跡建筑群內,歷史上曾屢次發生火災,其中火災次數最多的地方,也當屬故宮。
根據史料記載,故宮作為明朝都城開始至今不到一千年的歷史中,共發生火災近100起。
2018年9月份,大火燒毀了巴西國家博物館,看著這些被燒毀的國家級文物,我們都感到無比痛心。
那么,為什么這些古老的建筑總是失火?主要原因還是本身的木質構造,宮殿房屋大多數是木質結構,在自然狀態下極易發生火災。
為了預防火災,故宮博物院還專門設了消防處。4月16日,故宮博物院召開“消防安全緊急會議”,居安思危,故宮創造了48年零火災的奇跡。在對文物和建筑進行保護和修繕的過程中,防火都是極其重要的內容,加強管理,做到防患于未“燃”。
巴黎圣母院事件再一次給我們敲醒了警鐘,那么火災是否可以通過有效的措施來避免呢?
對現代高層建筑而言,做好消防基礎設施是預防火災的重要手段,不僅如此,我們也有必要認識到應用具有阻燃性材料的重要性。除了所用建筑材料本身具有阻燃效果的材料,比如水泥、鋼材、玻璃等;還有在材料中添加我們通常說的阻燃劑,是在涂到需要防火的各種材料表面,它能保證在起火的時候不被燒著,也不會使得燃燒范圍加劇、擴大。
防火阻燃材料是一種保護材料,它是能夠阻止燃燒而自己并不容易燃燒的材料。
如今,阻燃技術、阻燃材料的應用已經遠遠不僅限于建筑行業,而是廣泛應用于各行各業。不管是汽車、電子電器、電線電纜、開關插座、座椅面料等都采用了阻燃材料。目前阻燃材料主要有有機和無機,鹵素和非鹵。有機阻燃材料是以溴系、氮系及其化合物為代表的一些阻燃劑,無機主要是三氧化二銻、氫氧化鎂、氫氧化鋁,硅系等阻燃體系。無鹵阻燃是目前發展較快的一類阻燃材料。
1阻燃劑
(1)聚丙烯(PP)阻燃劑聚丙烯是一種常見的通用塑料,在建筑、汽車、電子產品及各大工業領域有著廣泛的應用。然而聚丙烯雖然應用廣泛,但是其本身是一種易燃材料,因此對聚丙烯進行阻燃改性尤為重要。
2019年2月中國科學院寧波材料技術與工程研究所在制備阻燃發泡聚丙烯材料方面取得了重要進展,研究人員在前期制備高阻燃性能聚丙烯材料的基礎上通過超臨界二氧化碳發泡技術協同單向牽伸法實現了超輕、超強、高阻燃性能的聚丙烯泡沫制備,優異的阻燃性能表現為在水平燃燒測試中可實現離焰2s內自熄滅。
(2)聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)
PBT作為五大工程塑料之一,它的玻璃化溫度低,加工周期短,廣泛應用于電子電氣和汽車等行業。目前,PBT在新能源汽車中重要應用,特別是在電池模組零部件、汽車線束、充電樁等。
(3)金屬氫氧化物阻燃劑
金屬氫氧化物阻燃劑主要包括氫氧化鎂阻燃劑和氫氧化鋁阻燃劑,在高溫下會分解吸收大量的熱,生成水蒸氣稀釋空氣中的氧氣濃度,從而延緩聚合物的熱降解速度,從而抑制聚合物的燃燒。單一的氫氧化鋁阻燃效率不夠,大量的添加對基材的性能有一定影響,而氫氧化鎂阻燃劑不含鹵族元素,有很好的阻燃抑煙作用,并且分解溫度比較高,更適用于PP\ABS等成型溫度高的產品。
(4)聚磷酸銨(APP)阻燃劑聚
磷酸銨阻燃劑屬于磷氮系阻燃劑,APP的含磷量高達30%~32%,含氮量14%~16%,APP在聚氨酯硬泡中具有很高的阻燃性,具有耐水性和耐熱性。氮磷系阻燃劑最主要的優點是燃燒時生煙量極低,毒性低,阻燃性高,廣泛應用于聚氨酯、環氧樹脂、膨脹性防火涂料等產品。今年3月份,《Nature》報道北理工材料學科阻燃材料的重要進展,北理工國家阻燃材料工程技術研究中心主任楊榮杰教授的團隊是第一個使用聚磷酸銨作為高效阻燃劑并制造它們的團隊,清潔技術、功能耦合和工業應用是我們追求的阻燃材料,除了阻燃,我們還需要納米技術來實現其他更好的性能。
2阻燃材料
(1)耐高溫纖維
耐高溫纖維一般指180℃以上溫度條件下可長期使用的纖維,軟化點及熔點高、著火點、發火點高,具有阻燃或不燃性,隨著國防工業、民用工業及尖端技術的快速發展,耐高溫纖維發揮著越來越重要的作用。常見的耐高溫纖維有聚酰亞胺纖維(PI)、聚苯硫醚纖維(PPS)、玻璃纖維、碳纖維、陶瓷纖維、聚醚醚酮纖維(PEEK)等。
(2)二氧化硅氣凝膠
氣凝膠是一種分散介質為氣體的凝膠材料,是由膠體粒子或高聚物分鐘相互聚集成網絡結構的納米多孔性固體材料?,F在性能最有益的建筑絕熱阻燃材料當屬二氧化硅氣凝膠,憎水率》=99%,防水阻燃,綠色環保,防酸堿,耐腐蝕,不易老化,使用壽命長,目前氣凝膠的防火阻燃可以達到A級,這是其他傳統材料所無法比擬的,因此被稱為超級保溫阻燃材料。(我院現可自主研發、生產氣凝膠,用于保溫、隔熱、阻燃,點擊查看)。
珍貴的歷史建筑發生火災,帶給國家和民族的是無盡的傷感與悲痛,巴黎圣母院大火又一次給我們敲響了警鐘。大火燒毀的不僅是文物本身,更是文物所承載的千年文明。開發應用更多具有優異性能的阻燃材料迫在眉睫,我們真心祈愿文物都能遠離災難,代代傳承。
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