Branddichte vezelcomposite

Vuurvast vezelcomposiet is een materiaal dat wordt gebruikt om een ​​object veilig te maken in geval van brand.vuurvast vezelcomposietHet is meestal gemaakt van een combinatie van twee of meer materialen, zoals koolstofvezel en polymeerhars. Het is een geweldige optie voor veel verschillende toepassingen vanwege de hoge hittebestendigheid en sterkte. Het is ook bestand tegen chemicaliën en slijtage. Dit maakt het een goede keuze voor lucht- en ruimtevaarttoepassingen en andere veeleisende industrieën zoals de maritieme en olie- en gasindustrie.

Hoewel composieten in sommige toepassingen voordelen bieden ten opzichte van metalen onderdelen, is hun inherente ontvlambaarheid een aanzienlijke beperking. Dit brandgerelateerde risico brengt aanzienlijke veiligheidsproblemen met zich mee voor de vliegtuig-, spoorweg- en maritieme industrie, waar FRP-constructies steeds vaker worden ingezet. Een grote uitdaging is het ontwikkelen van oplossingen om de brandprestaties van composieten te verbeteren.

Ondanks hun indrukwekkende macroscopische mechanische eigenschappen ontleden conventionele koolstofvezel (CF) en glasvezelversterkte polymeermatrixcomposieten en storten ze in in aanwezigheid van vuur, waarbij giftige gassen en rook vrijkomen en de laterale vlamverspreiding wordt versneld. Bovendien geleiden anorganische CF- en glasvezels thermische energie en drijven het vuur in de composietstructuur op het blootgestelde grensvlak. Dit is een aanzienlijk veiligheidsprobleem voor de exploitanten van composietconstructies en de bemanningen die deze bedienen, inspecteren en repareren.

De ontvlambaarheid van composieten kan aanzienlijk worden verbeterd door het gebruik van additieven die passief het organische brandbare gehalte en dus rook kunnen verminderen, of actief vlamonderdrukkende of koelende gassen of zelfs opzwellende gassen kunnen afgeven, die uitzetten om extra dikte van de warmte-isolatie te bieden en de ontsteking te vertragen of te onderdrukken. Deze additieven worden doorgaans toegevoegd aan of ingebed in het composiet. UC gebruikt een verscheidenheid aan kernmaterialen in onze composietstructuren om te voldoen aan de specifieke eisen van klanten op het gebied van brandvertraging, waaronder nomex-honingraat, aluminiumhoningraat, fenolschuim en speciaal multiplex/balsahout.

Matrixvezelcomposieten die zijn samengesteld om schade door hete, corrosieve gassen te weerstaan, zijn vooral aantrekkelijk in de raket- en ruimtevaartindustrie. Een integrale oppervlaktelaag van keramisch weefsel is bestand tegen extreme hitte, belemmert de verspreiding van vlammen naar het interieur en remt de diffusie van zuurstof die de matrixhars afbreekt, waardoor de algehele duurzaamheid, chemische weerstand en vlamvertraging worden verbeterd.

Hoewel polycarbonaat (PC) een prominente technische thermoplast is in de hedendaagse materiaalkunde, blijven de vlamvertragende eigenschappen ervan een belangrijke beperking. Het opnemen van korte koolstofvezels (SCF) in de PC-matrix verbetert dramatisch de ontvlambaarheidsprestaties om te voldoen aan de UL-94 V-0-normen, maar het effect is slechts tijdelijk en kan niet worden gehandhaafd bij hoge SCF-gehalten.

Om dit probleem aan te pakken, hebben Shang et al. ontwikkelde een SCF/PC-composietsysteem dat polyfenyleensulfide (PPS) bevat, geïntercaleerd tussen de koolstoflagen van het composiet. De PPS vulde het versterkende effect van SCF aan en samen vergrootten ze de uitgebreide vlamvertraging van PC, zoals bevestigd door kegelcalorimetrie en druppelontstekingstests.

Door structuur-eigenschapsrelaties op moleculaire schaal tot stand te brengen en nieuwe polymeerarchitecturen te ontwerpen, suggereert deze studie een fundamenteel nieuwe manier om de vlamvertraging van composieten op basis van PA te verbeteren. Concreet maakt de combinatie van moleculaire ontwerpstrategieën met computationele methoden zoals moleculaire dynamica-simulaties en machine learning-modellen een meer rationele ontwerpbenadering mogelijk om de uitgebreide combinatorische ruimte van vlamvertragers, matrixsystemen en vezels te begeleiden.