火柴是根据物体摩擦生热的原理,利用强氧化剂和还原剂的化学活性,制造出的一种能摩擦发火的取火工具。
十八世纪的下半叶主要是利用黄磷为发火剂。由于黄磷有毒,后来又逐渐为硫化磷火柴取代。后者虽然无毒,但随时都有自燃的可能, 很不安全。1855年,世界上在瑞典建立的火柴厂研制成功安全火柴,逐渐为世界各国所采用。
当今火柴盒的侧面涂有红磷(发火剂),三硫化二锑(Sb2S3,易燃物)和玻璃粉;火柴头上的物质一般是KClO3、MnO2(氧化剂)和S(易燃物)等。当两面者摩擦时,因摩擦产生的热使与KClO3等接触的红磷发火并引起火柴头上的易燃物燃烧,从而使火柴杆着火。安全火柴的优点是红磷没有毒性,并且它和氧化剂分别粘附在火柴盒侧面和火柴杆上,不用时二者不接触。所以叫安全火柴。
火柴工业开创于欧洲。1833年,世界上第一家火柴厂建立于瑞典卡尔马省的贝里亚城。
1865年,火柴开始输入中国,当时称之为“洋火”或“自来火”。
中国的第一家火柴厂是卫省轩于1879年在广东省佛山县创办的巧明火柴厂。到1900年,中国共开设了19家火柴厂。1921年,刘鸿生在苏州创办鸿生火柴厂,改进了火柴配方,改善了生产管理,生产出质优价廉的“美丽”牌火柴。刘鸿生于1930年又创建了上海大中华火柴公司。1949年后,中国火柴生产逐步实现了机械化和半自动化。1967年,第一台火柴自动连续机试制成功。1982年在济南火柴厂建成了中国第一条连续生产线。
发火原理
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火柴有摩擦火柴(又称硫化磷火柴)与安全火柴之分,其发火原理不尽相同。
摩擦火柴药头的主要成分是氯酸钾和三硫化四磷,稍在粗糙表面摩擦、产生的热足以使这两种物质起化学反应而发火。
安全火柴药头中以硫磺取代三硫化四磷。一般的摩擦热不足以使药头起反应,只有在火柴盒侧面的磷层上擦划时,摩擦热先使硫与氯酸钾发生反应,放出较多的热能,促使药头中的化学物质产生反应而发火。它的反应过程如下:
2KClO3 3S──→2KCl 3SO2 1137kJ
上述化学反应过于剧烈,发火太猛,不利于使用。为了控制发火速度,药头中还需加入一些石英粉等填充剂,使药头发火缓和、稳定;此外,还加入重铬酸钾和颜料等,以改善抗潮性能和外观。若以淀粉、虫胶等代替硫磺并加入一些香料,便制成无硫芳香火柴,燃烧时不产生刺激性气体SO2,且能散发香味,使人感到舒适。
2012年9月6日,河北泊头火柴有限公司将举行资产处置拍卖会,最后一批设备被拍卖,这标志着亚洲最大的火柴生产厂家彻底走进历史。河北泊头火柴有限公司前身为泊镇永华火柴股份有限公司,始建于1912年,时任民国代总统的冯国璋以四万元现洋入股公司,改写了国人依赖“洋火”的历史,建国后一度成为中国乃至亚洲最大的火柴生产厂家。当地文物部门对“泊头火柴”的主要火柴生产设备进行了保护,并将设立专门的展馆进行展示。
抗潮火柴
普通火柴,遇到潮湿,就没法点燃。原来它是用动物胶做粘和剂的,防水性能很差。出现的这种“抗潮火柴”,它的发火药同普通火柴一样,但是用乙烯、丙烯酸等防水性能很好的合成树脂做粘和剂,外面涂上一层软质的防水膜, 能够防水耐湿,又被称为“防潮火柴”
纸梗火柴
用普通的纸张浸在高熔点的石蜡或脂肪酸中,采用特殊的工艺压制成梗子,然后蘸上药头,“纸梗火柴”就做成了。
塑料梗火柴
用塑料做成火柴梗,再蘸上药头。“纸梗火柴”和“塑料梗火柴”能节约大量木材,燃烧时间也长些。
玩具火柴
火柴棒端用硝酸锶、硝酸钡做药头,点燃时会迸发出红色和绿色的火花,仿佛焰火那样。
无硫芳香火柴
它点燃时不会产生有害人体的二氧化硫气体,却会散发出令人欢快的香味。原来,火柴梗用一些香精、玫瑰油、檀香油等浸泡或熏蒸过,点燃以后,香料挥发,满室馨香。
高温火柴
它一经点燃以后,很快就会产生1200°C以上的高温。在没有电源的地方,人们就用它来焊接电线、水壶、搪瓷盆等。为什么它有如此神奇的力量呢?原来它是用四氧化三铁、铝粉和镁粉等混合剂做药头,用硝化纤维做粘和剂。
电焊火柴
可以燃烧一两个小时,炽热的火焰,能代替电焊。
信号火柴
它长38厘米,用7层纸卷成,药头占全长的1/3。这种火柴象根棍棒,点燃以后,擎在手中,火光熊熊,宛如一支燃烧的火炬,散发出红色、兰色或白色的火焰,可以持续照亮十几分钟,在风雨中也不会熄灭。它亮度特别大,能帮助遇难的火车、轮船发出求救的信号。
多次点燃火柴
它有内外两层,内层十发火药料,由氯酸钾、胶粘剂等合成;外层是可燃性药物,由聚乙醛、硝化纤维和安息香酸等组成。火柴梗上缠饶着一层玻璃纸,阻止火焰扩展。划擦火柴后,外层药物燃烧速度快,火柴熄灭后,内层药 物涂层便露在外面。它能多次划燃使用。
永久火柴
它是由奥地利工程师 裴迪南·尼赫 发明的火柴,到目前为止它的制法、和所用的化学制剂,还是个商业秘密呢。这种火柴外表与普通火柴没有什么差别,只是外层涂了一层特殊的化学混合制剂,因此一根能擦上600次,而且不会受潮。