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

W jaki sposób żywica fenolowa buduje barierę o wysokiej temperaturze-retardantów z warstwą zwęgloną?

Żywica fenolowa jest syntetyczną żywicą utworzoną przez polikondensację fenoli i aldehydów. W oparciu o trójwymiarową strukturę molekularną sieci, spontanicznie buduje gęstą karbaszkowaną barierę płomienia warstwy-retardant w warunkach wysokiej temperatury. Ta bariera odcina łańcuch reakcyjny spalania i spowalnia degradację termiczną materiału poprzez podwójne skutki bariery fizycznej i izolacji termicznej.
Właściwości opóźniające płomienie żywicy fenolowej są zakorzenione w jej specjalnej strukturze molekularnej. Podczas procesu syntezy monomery fenolowe i aldehydowe ulegają polikondensacji, tworząc trójwymiarową makrocząsteczkę sieci z pierścieniem benzenowym jako sztywny szkielet i wiązanie mostka metylenowego jako węzeł sieciujący. Ta struktura nadaje żywicy wysoki stopień stabilności i odporności na deformację. Co ważniejsze, jego aktywność chemiczna w wysokich temperaturach stwarza warunki mechanizmu samoobrony. Gdy żywica fenolowa napotyka atak płomienia, łańcuch polimeru powierzchniowego najpierw pochłania ciepło, energia wiązania chemicznego pierścienia benzenowego i wiązania mostu metylenowego jest wzbudzone, a łańcuch molekularny ulega uporządkowaniu pęknięcia i przegrupowania termicznego. W przeciwieństwie do nieuporządkowanego rozkładu zwykłych materiałów polimerowych w wysokich temperaturach, proces pękania termicznego żywicy fenolowej ma znaczącą kierunkowość - wolne rodniki wytwarzane przez pękanie ze sobą łącza krzyżowe, powodując wzbogacenie atomów węgla i polimeryzowane w sposób kierunkowy, a ostatecznie tworzy ciągłą i gęstą warstwę karbonizowaną.
Tworzenie zwęglonej warstwy jest podstawowym ogniwem żywicy fenolowej w celu osiągnięcia wydajnej opóźnienia płomienia. Warstwa zwęglona składa się z wysoce graficznych materiałów węglowych i przedstawia mikrostrukturę podobną do plastra miodu, która zapewnia doskonałe właściwości bariery fizycznej. Z jednej strony gęsta sieć węglowa tworzy twardą barierę fizyczną, jak „nanoskalowa zapora ogniowa”, która skutecznie blokuje ścieżkę dyfuzyjną tlenu w żywicy. Podczas procesu spalania tlen jest niezbędnym uczestnikiem reakcji utleniania. Po odcięciu zasilania łańcuch reakcji spalania nie może kontynuować, a rozprzestrzenianie się pożaru jest natychmiast tłumione. Z drugiej strony sama zwęglona warstwa ma wyjątkowo niską przewodność cieplną, co może znacznie zmniejszyć ciepło przeniesione z płomienia do matrycy żywicy. Badania wykazały, że efekt izolacji termicznej warstwy zwęglonej może zmniejszyć szybkość wzrostu żywicy wewnętrznej o ponad 60%, tym samym znacznie spowalniając proces degradacji termicznej żywicy i unikając szybkiego rozkładu materiału w celu wytworzenia dużej ilości spalania gazu w celu zintensyfikowania pożaru.
Z termodynamicznego punktu widzenia procesu tworzenia warstwy zwęglonej towarzyszy reakcja endotermiczna, która dodatkowo zmniejsza temperaturę powierzchni materiału. W wysokich temperaturach proces łamania łańcucha cząsteczkowego żywicy fenolowej, przemieszczania się i polimeryzacji w zwęgloną warstwę wymaga wchłaniania dużej ilości energii cieplnej. Ten mechanizm „wewnętrznego zużycia ciepła” jest jak naturalny system rozpraszania ciepła, który zmniejsza temperaturę płomienia na powierzchni materiału i zmniejsza przenoszenie promieniowania ciepła do otaczającego środowiska. Jednocześnie szorstka struktura na powierzchni zwęglonej warstwy może rozpraszać część promieniowania cieplnego, dodatkowo osłabiając erozję termiczną płomienia na materiale i zapewnia podwójną ochronę stabilnej wydajności materiału w ekstremalnych środowiskach o wysokiej temperaturze.
W rzeczywistych scenariuszach aplikacji mechanizm opóźniający płomień zwęglonej warstwy żywicy fenolowej wykazuje silne zastosowanie. W dziedzinie lotniczej komponenty silnika samolotu muszą wytrzymać wpływ przepływu powietrza o wysokiej temperaturze przekraczającym 500 ° C. Warstwa zwęglona utworzona na powierzchni materiałów kompozytowych na bazie żywicy fenolowej może nie tylko oprzeć się ablacji w wysokiej temperaturze, ale także zachować integralność strukturalną, aby zapewnić normalne działanie silnika; W przemyśle tranzytowym kolejowym, po tym, jak materiał wnętrza przyjęła żywicę fenolową, podczas napotkania pożaru, zwęglona warstwa szybko utworzona na powierzchni może skutecznie zapobiec rozprzestrzenianiu się pożaru i kupować cenny czas na ewakuację pasażerów. Ponadto, w dziedzinie ochrony przeciwpożarowej, materiały z pianki żywicy fenolowej stały się idealnym wyborem do izolacji termicznej i ochrony przeciwpożarowej budynków wieżowców ze względu na właściwości opóźniające płomienie ich zwęglonej warstwy, skutecznie zmniejszając ryzyko pożaru.
Fenolowa żywica buduje wydajny system ochrony opóźniającego płomienie poprzez samoorganizowany proces karbonizacji trójwymiarowej struktury molekularnej sieci w wysokiej temperaturze. Ten mechanizm opóźniający płomień oparty na własnych cechach materiału nie wymaga dodatkowych dodatków opóźniających płomienie, który nie tylko zapewnia ochronę środowiska materiału, ale także zapewnia niezawodne rozwiązanie bezpieczeństwa pożarowego w środowiskach wysokiej temperatury i wysokiego ryzyka.

Zalecana