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

كيف يبني راتنج الفينول حاجزًا عالي درجات الحرارة مع طبقة كربنة؟

راتنج الفينول هو راتنج اصطناعي يتكون من تعدد الكواكب من الفينولات والألدهيدات. استنادًا إلى التركيب الجزيئي للشبكة ثلاثية الأبعاد ، فإنه يبني تلقائيًا حاجزًا كثيفًا للطبقة المكبوكية في ظل ظروف درجة الحرارة المرتفعة. هذا الحاجز يقطع سلسلة تفاعل الاحتراق ويبطئ التدهور الحراري للمادة من خلال التأثيرات المزدوجة للحاجز الفيزيائي والعزل الحراري.
خواص مثبطات اللهب من راتنج الفينول متجذرة في بنيته الجزيئية الخاصة. أثناء عملية التوليف ، تخضع مونومرات الفينول والألدهيد للتكثيف المتعدد لتشكيل جزيء ثلاثي الأبعاد مع حلقة البنزين كهيكل عظمي صلب وربط جسر الميثيلين كعقدة صفية متقاطعة. هذا الهيكل يعطي الراتنج درجة عالية من الاستقرار ومقاومة التشوه. الأهم من ذلك ، أن نشاطها الكيميائي في درجات الحرارة العالية يخلق ظروفًا لآلية الحماية الذاتية. عندما تصادف راتنجات الفينول هجوم اللهب ، تمتص سلسلة البوليمر السطحية أولاً الحرارة ، وطاقة الرابطة الكيميائية في حلقة البنزين وربط جسر الميثيلين متحمس ، وتخضع السلسلة الجزيئية لتكسير حراري وإعادة ترتيبه. على عكس التحلل المضطرب للمواد البوليمر العادية في درجات حرارة عالية ، فإن عملية التكسير الحراري للراتنج الفينولي لها اتجاهات كبيرة - الجذور الحرة الناتجة عن طريق تكسير الوصلات المتقاطعة مع بعضها البعض ، مما تسبب في تخصيص ذرات الكربون والبلمر بطريقة اتجاهية ، وأخيراً تشكل طبقة خربنية مستمرة ومكثية على سطح المادة.
إن تكوين الطبقة المكرببة هو الرابط الأساسي للراتنج الفينولي لتحقيق تثبيت اللهب الفعال. تتكون الطبقة المكرببة من مواد كربونية شديدة الرسوم ، وتقدم بنية مجهرية تشبه قرص العسل ، والتي تمنحها خصائص حاجز مادي ممتازة. من ناحية ، تشكل الشبكة الكربونية الكربونية حاجزًا ماديًا صلبًا ، مثل "جدار الحماية النانوي" ، والذي يمنع مسار انتشار الأكسجين بشكل فعال في الراتنج. أثناء عملية الاحتراق ، يعد الأكسجين مشاركًا ضروريًا في تفاعل الأكسدة. بمجرد قطع العرض ، لا يمكن أن تستمر سلسلة رد فعل الاحتراق ، ويتم قمع انتشار الحريق على الفور. من ناحية أخرى ، فإن الطبقة الغربانية نفسها لها توصيل حراري منخفض للغاية ، والتي يمكن أن تقلل بشكل كبير من الحرارة المنقولة من اللهب إلى مصفوفة الراتنج. أظهرت الدراسات أن تأثير العزل الحراري للطبقة المكربون يمكن أن يقلل من معدل ارتفاع درجة الحرارة في الراتنج الداخلي بأكثر من 60 ٪ ، وبالتالي يتباطأ بشكل كبير عملية التحلل الحراري للراتنج وتجنب التحلل السريع للمادة لإنتاج كمية كبيرة من الغازات المحترقة لتكثيف الحريق.
من وجهة نظر الديناميكية الحرارية ، تصاحب عملية تكوين الطبقة المكرببة تفاعلًا داخليًا للحرارة ، مما يقلل من درجة حرارة سطح المادة. في درجات حرارة عالية ، تتطلب عملية كسر السلسلة الجزيئية في الراتنج الفينولي ، وإعادة ترتيب وإعادة البلمرة إلى طبقة مكبنة امتصاص كمية كبيرة من الطاقة الحرارية. تشبه آلية "استهلاك الحرارة الداخلية" هذه نظام تبديد الحرارة الطبيعي ، مما يقلل من درجة حرارة اللهب على سطح المادة ويقلل من نقل الحرارة إلى البيئة المحيطة. في الوقت نفسه ، يمكن للبنية الخشنة على سطح الطبقة المكرببة أن تنتشر جزءًا من الإشعاع الحراري ، مما يؤدي إلى إضعاف التآكل الحراري للهب على المادة ، وتوفير حماية مزدوجة للأداء المستقر للمادة في بيئات درجة الحرارة العالية المتطرفة.
في سيناريوهات التطبيق الفعلية ، تُظهر آلية مثبطات اللهب للطبقة المكرببة من راتنج الفينول قابلية للتطبيق القوي. في مجال الفضاء الجوي ، تحتاج مكونات محرك الطائرات إلى تحمل تأثير تدفق الهواء عالي الحرارة الذي يتجاوز 500 درجة مئوية. لا يمكن للطبقة المكرببة المكونة على سطح المواد المركبة المستندة إلى الراتنج الفينولي أن تقاوم الاجتثاث في درجات الحرارة العالية فحسب ، بل تحافظ أيضًا على السلامة الهيكلية لضمان التشغيل الطبيعي للمحرك ؛ في صناعة عبور السكك الحديدية ، بعد أن تعتمد المادة الداخلية للقطار راتنج الفينول ، عند مواجهة النار ، يمكن للطبقة المكرببة التي تتشكل بسرعة على السطح أن تمنع انتشار الحريق وشراء الوقت الثمين لإخلاء الركاب. بالإضافة إلى ذلك ، في مجال بناء الحماية من الحرائق ، أصبحت مواد رغوة الراتنج الفينولية خيارًا مثاليًا للعزل الحراري والحماية من الحرائق للمباني الشاهقة بسبب خصائص مثبطات اللهب لطبقتها المكرببة ، مما يقلل بشكل فعال من خطر الحريق.
يبني راتنج الفينول نظامًا فعالًا في حماية مثبطات اللهب من خلال عملية الكربنة ذاتية التنظيم للبنية الجزيئية للشبكة ثلاثية الأبعاد في درجة حرارة عالية. لا تتطلب آلية مثبطات اللهب المستندة إلى خصائص المواد الخاصة بمضافات إضافية مثبطات له اللهب ، والتي لا تضمن فقط حماية البيئة للمواد ، ولكنها توفر أيضًا حلًا موثوقًا للسلامة من الحرائق في درجات الحرارة العالية والبيئات عالية الخطورة. .

مستحسن