Fenolische hars is een synthetische hars gevormd door de polycondensatie van fenolen en aldehyden. Gebaseerd op een driedimensionale netwerkmoleculaire structuur, bouwt het spontaan een dichte koolzuurhoudende laag vlamvertragende barrière onder hoge temperatuuromstandigheden. Deze barrière snijdt de verbrandingsreactieketen af en vertraagt de thermische afbraak van het materiaal door de dubbele effecten van fysieke barrière en thermische isolatie.
De vlamvertragende eigenschappen van fenolhars zijn geworteld in zijn speciale moleculaire structuur. Tijdens het syntheseproces ondergaan fenolische en aldehyde-monomeren polycondensatie om een driedimensionaal netwerkmacromolecuul te vormen met een benzeenring als een star skelet en een methyleenbrug als een verknopingsknooppunt. Deze structuur geeft de hars een hoge mate van stabiliteit en vervormingsweerstand. Wat nog belangrijker is, de chemische activiteit bij hoge temperaturen creëert omstandigheden voor een zelfbeschermingsmechanisme. Wanneer de fenolische hars de vlamaanval tegenkomt, absorbeert de oppervlaktepolymeerketen eerst warmte, de chemische bindingsergie van de benzeenring en de methyleenbrug is geëxciteerd en de moleculaire keten ondergaat ordelijke thermische scheuren en herschikking. In tegenstelling tot de ongeordende ontleding van gewone polymeermaterialen bij hoge temperaturen, heeft het thermische barstproces van fenolhars een significante directionaliteit - de vrije radicalen die worden gegenereerd door verknoping met elkaar te kraken, waardoor koolstofatomen worden verrijkt en gepolymeriseerd op een directionele manier, en uiteindelijk een continu en dicht gecarboniseerde laag van het materiaal worden gevormd.
De vorming van de gecarboniseerde laag is de kernverbinding voor fenolhars om een efficiënte vlamvertraging te bereiken. De gecarboniseerde laag bestaat uit sterk grafitiseerde koolstofhoudende materialen en presenteert een honingraatachtige microstructuur, die het uitstekende fysieke barrière-eigenschappen geeft. Enerzijds vormt het dichte koolstofachtige netwerk een harde fysieke barrière, zoals een "firewall op nanoschaal", die effectief het diffusiepad van zuurstof in de hars blokkeert. Tijdens het verbrandingsproces is zuurstof een noodzakelijke deelnemer aan de oxidatiereactie. Zodra de voorraad is afgesneden, kan de verbrandingsreactieketen niet doorgaan en wordt de verspreiding van het vuur onmiddellijk onderdrukt. Aan de andere kant heeft de gecarboniseerde laag zelf een extreem lage thermische geleidbaarheid, die de warmte van de vlam naar de harsmatrix aanzienlijk kan verminderen. Studies hebben aangetoond dat het thermische isolatie -effect van de gecarboniseerde laag de temperatuurstijgingssnelheid van de interne hars met meer dan 60%kan verminderen, waardoor het thermische afbraakproces van de hars sterk wordt vertraagd en de snelle ontleding van het materiaal wordt vermeden om een grote hoeveelheid brandbaar gas te produceren om het vuur te intensiveren.
Vanuit een thermodynamisch oogpunt gaat het vormingsproces van de gecarboniseerde laag gepaard met een endotherme reactie, die de temperatuur van het materiaaloppervlak verder verlaagt. Bij hoge temperaturen vereist het proces van fenolische harsmoleculaire keten breken, herschikken en polymeriseren in een gecarboniseerde laag de absorptie van een grote hoeveelheid warmte -energie. Dit "interne warmteverbruik" -mechanisme is als een natuurlijk warmte -dissipatiesysteem, dat de vlamtemperatuur op het oppervlak van het materiaal vermindert en de stralingsoverdracht van warmte naar de omringende omgeving vermindert. Tegelijkertijd kan de ruwe structuur op het oppervlak van de gecarboniseerde laag een deel van de thermische straling verspreiden, de thermische erosie van de vlam op het materiaal verder verzwakken en dubbele bescherming bieden voor de stabiele prestaties van het materiaal in extreme hoge temperatuuromgevingen.
In werkelijke toepassingsscenario's vertoont het vlamvertragende mechanisme van de gecarboniseerde laag van fenolhars een sterke toepasbaarheid. Op het gebied van ruimtevaart moeten vliegtuigmotorcomponenten bestand zijn tegen de impact van de luchtstroom op hoge temperatuur van meer dan 500 ° C. De gecarboniseerde laag gevormd op het oppervlak van op fenolische hars gebaseerde composietmaterialen kan niet alleen weerstand bieden aan ablatie op hoge temperatuur, maar ook de structurele integriteit behouden om de normale werking van de motor te waarborgen; In de spoorwegtransitindustrie, nadat het trein -interieurmateriaal fenolhars aanneemt, kan de gecarboniseerde laag die snel op het oppervlak wordt gevormd, de verspreiding van het brand effectief verhinderen en kostbare tijd kopen voor de evacuatie van passagiers. Bovendien zijn op het gebied van bouwbescherming op het bouwen van brandweerschuimmaterialen een ideale keuze geworden voor thermische isolatie en brandbeveiliging van hoogbouw vanwege de vlamvertragende eigenschappen van hun gecarboniseerde laag, waardoor het risico op brand effectief wordt verminderd.
Fenolische hars bouwt een efficiënt vlamvertragende beveiligingssysteem door het zelfgeorganiseerde carbonisatieproces van de driedimensionale netwerkmoleculaire structuur bij hoge temperatuur. Dit vlamvertragende mechanisme op basis van de eigen kenmerken van het materiaal vereist geen extra vlamvertragende additieven, die niet alleen de milieubescherming van het materiaal waarborgen, maar ook een betrouwbare oplossing biedt voor brandveiligheid in hoge temperatuur en risicovolle omgevingen.