Vyhľadávanie
+86-138-1482-9868 +86-512-65283666

Ako vytvára fenolová živica vysokoteplotnú bariéru retardentnú plameňom s karbonizovanou vrstvou?

Fenolová živica je syntetická živica tvorená polykondenzáciou fenolov a aldehydov. Na základe trojrozmernej molekulárnej štruktúry siete spontánne vytvára hustú kariérnu bariéru retardenciu plameňa s uhlíkom za vysokej teploty za podmienok vysokej teploty. Táto bariéra odreže reťazec spaľovania a spomaľuje tepelnú degradáciu materiálu prostredníctvom duálnych účinkov fyzickej bariéry a tepelnej izolácie.
Vlastnosti fenolovej živice spomaľujúce horenia sú zakorenené v jej špeciálnej molekulárnej štruktúre. Počas procesu syntézy sa fenolové a aldehydové monoméry podliehajú polykondenzácii za vzniku trojrozmernej sieťovej makromolekuly s benzénovým kruhom ako tuhý kostra a metylénovú mostíkovú väzbu ako zosieťovaciu uzol. Táto štruktúra dáva živicu vysoký stupeň odolnosti proti stabilite a deformácii. A čo je dôležitejšie, jej chemická aktivita pri vysokých teplotách vytvára podmienky pre mechanizmus vlastnosti. Keď sa fenolová živici stretne s útokom plameňa, povrchový polymérny reťazec najprv absorbuje teplo, chemická väzba energia benzénového kruhu a metylénovú mostíkovú väzbu je vzrušená a molekulárny reťazec prechádza riadnym tepelným praskaním a preskupením. Na rozdiel od neusporiadaného rozkladu bežných polymérnych materiálov pri vysokých teplotách má proces tepelného krakovania fenolovej živice významný smer - voľné radikály generované praskajúcim krížom medzi sebou, čo spôsobuje obohatenie atómov uhlíka a polymerizáciu smerom a nakoniec vytvorením kontinuálnej a hustej uhlíkovej vrstvy na povrchu materiálu materiálu.
Tvorba karbonizovanej vrstvy je základným spojením fenolovej živice na dosiahnutie účinnej spomaľovania horenia. Karbonizovaná vrstva sa skladá z vysoko grafitových uhlíkových materiálov a predstavuje voštinovú mikroštruktúru, ktorá jej dodáva vynikajúce vlastnosti fyzickej bariéry. Na jednej strane je hustá uhlíkovitá sieť tvrdú fyzickú bariéru, napríklad „firewall nanomacerne“, ktorá účinne blokuje difúznu cestu kyslíka do živicu. Počas procesu spaľovania je kyslík nevyhnutným účastníkom oxidačnej reakcie. Akonáhle je jeho prívod odrezaný, reťazec spaľovania nemôže pokračovať a šírenie ohňa je okamžite potlačené. Na druhej strane, samotná karbonizovaná vrstva má extrémne nízku tepelnú vodivosť, ktorá môže výrazne znížiť teplo prenesené z plameňa do živice. Štúdie ukázali, že tepelný izolačný účinok uhlíkatej vrstvy môže znížiť rýchlosť zvýšenia teploty vnútornej živice o viac ako 60%, čím výrazne spomaľuje proces tepelnej degradácie živicu a vyhýba sa rýchlemu rozkladu materiálu, čím sa vytvorí veľké množstvo horľavého plynu na intenzifikáciu požiaru.
Z termodynamického hľadiska je proces tvorby karbonizovanej vrstvy sprevádzaný endotermickou reakciou, ktorá ďalej znižuje teplotu povrchu materiálu. Pri vysokých teplotách si proces lámania molekulárneho reťazca fenolovej živicovej hmoty, preskupenia a polymerizácie do karbonizovanej vrstvy vyžaduje absorpciu veľkého množstva tepelnej energie. Tento mechanizmus „vnútornej spotreby tepla“ je ako prirodzený systém rozptylu tepla, ktorý znižuje teplotu plameňa na povrchu materiálu a znižuje prenos žiarenia tepla do okolitého prostredia. Súčasne môže hrubá štruktúra na povrchu uhličitej vrstvy rozptýliť časť tepelného žiarenia, ďalej oslabiť tepelnú eróziu plameňa na materiáli a poskytnúť dvojitú ochranu pre stabilný výkon materiálu v extrémne vysokých teplotách.
V skutočných scenároch aplikácie ukazuje mechanizmus spomaľovača horenia karbonizovanej vrstvy fenolovej živice silnú použiteľnosť. V oblasti letectva musia komponenty leteckého motora odolať dopadu vysokorýchlostného prúdu vzduchu presahujúceho 500 ° C. Karbonizovaná vrstva vytvorená na povrchu kompozitných materiálov na báze fenolovej živice môže nielen odolávať vysokej teplote ablácie, ale tiež udržiavať štrukturálnu integritu, aby sa zabezpečila normálna prevádzka motora; V priemysle železničných tranzitných odvetvia, po tom, čo interiérový materiál v vlaku prijíma fenolovú živicu, pri stretnutí s požiarom môže uhličitý vrstva, ktorá sa rýchlo vytvorila na povrchu, účinne zabrániť šíreniu požiaru a kúpiť si drahocenný čas na evakuáciu cestujúcich. Okrem toho sa v oblasti stavebnej ochrany stavajú fenolové penové materiály ideálnou voľbou pre tepelnú izoláciu a požiarnu ochranu výškových budov v dôsledku vlastností spomaľujúcich horenia ich uhličitovanej vrstvy, čím účinne znižujú riziko požiaru.
Fenolová živici vytvára účinný systém ochrany spomaľovania horenia prostredníctvom procesu selfganizovaného karbonizácie trojrozmernej siete molekulárnej štruktúry pri vysokej teplote. Tento mechanizmus spomaľovača horenia založený na vlastných charakteristikách materiálu si nevyžaduje ďalšie prísady spomalenie horenia, ktoré nielen zaisťujú ochranu materiálu na životné prostredie, ale tiež poskytuje spoľahlivé riešenie pre požiarnu bezpečnosť vo vysokorýchlostných a vysoko rizikových prostrediach.

Odporúčané