페놀 수지 페놀 및 알데히드의 다축에 의해 형성된 합성 수지이다. 3 차원 네트워크 분자 구조를 기반으로, 고온 조건에서 밀도가 높은 탄산 층 화염 재도 장벽을 자발적으로 구축합니다. 이 장벽은 연소 반응 사슬을 차단하고 물리적 장벽과 열 단열의 이중 효과를 통해 재료의 열 분해를 늦 춥니 다.
페놀 수지의 화염 지연 특성은 특수 분자 구조에 뿌리를두고 있습니다. 합성 공정 동안, 페놀 및 알데히드 단량체는 다중 결합을 거쳐 벤젠 고리를 갖는 3 차원 네트워크 거대 분자 및 가교 노드로서 메틸렌 브리지 결합을 형성한다. 이 구조는 수지에 높은 수준의 안정성 및 변형 저항을 제공합니다. 더 중요한 것은 고온에서의 화학 활동이 자체 보호 메커니즘의 조건을 만듭니다. 페놀 수지가 화염 공격을 일으킬 때, 표면 중합체 사슬은 먼저 열을 흡수하고, 벤젠 고리의 화학 결합 에너지가 흥분되고, 분자 사슬은 질서 정연한 열 균열 및 재 배열을 겪는다. 고온에서 일반 중합체 물질의 무질서한 분해와는 달리, 페놀 수지의 열 크래킹 공정은 상당한 방향성을 가지며, 이는 서로 가교하여 생성 된 자유 라디칼이 서로 방향성 방식으로 풍부하고 중합되고, 마지막으로 재료의 표면에 연속적이고 밀집된 탄산 층을 형성하게한다.
탄산 층의 형성은 페놀 수지가 효율적인 불꽃 지연을 달성하기위한 핵심 링크이다. 탄산 층은 고도로 흑화 탄소 물질로 구성되며 벌집과 같은 미세 구조를 나타내며, 이는 탁월한 물리적 장벽 특성을 제공합니다. 한편으로, 조밀 한 탄소 질 네트워크는 "나노 스케일 방화벽"과 같이 단단한 물리적 장벽을 형성하여 산소의 확산 경로를 수지로 효과적으로 차단합니다. 연소 과정에서 산소는 산화 반응에 필요한 참여자입니다. 공급이 차단되면 연소 반응 사슬은 계속 될 수 없으며 화재의 확산은 즉시 억제됩니다. 한편, 탄산 층 자체는 열전도율이 매우 낮아서 불꽃에서 수지 매트릭스로 전달되는 열을 크게 줄일 수 있습니다. 연구에 따르면 탄산 층의 열 절연 효과는 내부 수지의 온도 상승 속도를 60%이상 감소시켜 수지의 열 분해 공정을 크게 둔화시키고 재료의 빠른 분해를 피하기 위해 많은 양의 가연성 가스를 생성하여 화재를 강화합니다.
열역학적 관점에서, 탄산 층의 형성 과정에는 흡열 반응이 동반되어 재료 표면의 온도를 더욱 감소시킨다. 고온에서, 페놀 수지 분자 사슬 파괴, 재 배열 및 탄산 층으로 중합하는 과정은 다량의 열 에너지의 흡수를 필요로한다. 이 "내부 열 소비"메커니즘은 자연 열 소산 시스템과 같으며, 이는 재료 표면의 불꽃 온도를 줄이고 주변 환경으로의 열 전달을 감소시킵니다. 동시에, 탄산 층 표면의 거친 구조는 열 방사선의 일부를 산란시켜 재료의 불꽃의 열 침식을 더욱 약화시킬 수 있으며, 극한의 고온 환경에서 재료의 안정적인 성능에 대한 이중 보호를 제공합니다.
실제 적용 시나리오에서, 페놀 수지의 탄산화 된 층의 불꽃 지연 메커니즘은 강력한 적용 가능성을 보여준다. 항공 우주 분야에서 항공기 엔진 부품은 500 ° C를 초과하는 고온 공기 흐름의 영향을 견딜 수 있어야합니다. 페놀 수지 기반 복합 재료의 표면에 형성된 탄산 층은 고온 절제에 저항 할뿐만 아니라 엔진의 정상적인 작동을 보장하기 위해 구조적 무결성을 유지할 수있다. 철도 교통 산업에서 열차 내부 재료가 페놀 수지를 채택한 후, 화재가 발생할 때 표면에 빠르게 형성된 탄산 층은 화재의 확산을 효과적으로 방지하고 승객의 대피를위한 소중한 시간을 살 수 있습니다. 또한, 화재 방지 분야에서, 페놀 수지 폼 재료는 탄산 층의 불꽃 지연 특성으로 인해 열 단열 및 고층 건물의 화재 보호에 이상적인 선택이되어 화재의 위험을 효과적으로 줄입니다.
페놀 수지는 고온에서 3 차원 네트워크 분자 구조의 자체 조직화 된 탄화 공정을 통해 효율적인 불꽃 지연 보호 시스템을 구축합니다. 재료 자체 특성에 기초한이 화염 지연 메커니즘은 추가 불꽃 지연 첨가제가 필요하지 않으며, 이는 재료의 환경 보호를 보장 할뿐만 아니라 고온 및 고위험 환경에서 화재 안전을위한 신뢰할 수있는 솔루션을 제공합니다.