Composito in fibra ignifuga

Il composito in fibra ignifuga è un materiale utilizzato per rendere un oggetto sicuro in caso di incendio.composito in fibra ignifugaDi solito è costituito da una combinazione di due o più materiali come fibra di carbonio e resina polimerica. È un'ottima opzione per molte applicazioni diverse grazie alla sua elevata resistenza al calore e forza. È inoltre resistente agli agenti chimici e all'abrasione. Ciò lo rende una buona scelta per le applicazioni aerospaziali e altri settori esigenti come quello marittimo, petrolifero e del gas.

Sebbene i compositi offrano vantaggi rispetto alle parti metalliche in alcune applicazioni, la loro infiammabilità intrinseca rappresenta una limitazione significativa. Questo rischio legato agli incendi presenta notevoli problemi di sicurezza per i settori aeronautico, ferroviario e marittimo in cui le strutture in FRP sono sempre più utilizzate. Una sfida importante è sviluppare soluzioni per migliorare le prestazioni ignifughe dei compositi.

Nonostante le loro impressionanti proprietà meccaniche macroscopiche, i compositi convenzionali a matrice polimerica rinforzata con fibra di carbonio (CF) e fibra di vetro si decompongono e collassano in presenza di fuoco, rilasciando gas e fumo tossici e accelerando la propagazione laterale della fiamma. Inoltre, il CF inorganico e le fibre di vetro conducono energia termica guidando il fuoco nella struttura composita nell’interfaccia esposta. Si tratta di un notevole problema di sicurezza per gli operatori delle strutture composite e per gli equipaggi che le utilizzano, le ispezionano e le riparano.

L'infiammabilità dei compositi può essere significativamente migliorata mediante l'uso di additivi che possono ridurre passivamente il contenuto di combustibile organico e quindi il fumo o rilasciare attivamente gas antincendio o refrigeranti o addirittura intumescenti, espandendosi per fornire ulteriore spessore di isolamento termico e ritardare o sopprimere l'accensione. Questi additivi vengono tipicamente aggiunti o incorporati nel composito. UC utilizza una varietà di materiali per anime nelle nostre strutture composite per soddisfare le specifiche esigenze dei clienti in termini di resistenza al fuoco, tra cui nido d'ape in nomex, nido d'ape in alluminio, schiuma fenolica e compensato speciale/legno di balsa.

I compositi a matrice di fibre formulati per resistere ai danni causati dai gas caldi e corrosivi sono particolarmente interessanti nell'industria missilistica e aerospaziale. Uno strato superficiale in tessuto ceramico integrale resiste al calore estremo, impedisce la propagazione della fiamma all'interno e inibisce la diffusione dell'ossigeno che degrada la resina della matrice, migliorandone così la durata complessiva, la resistenza chimica e il ritardo di fiamma.

Sebbene il policarbonato (PC) sia un materiale termoplastico tecnico di primo piano nella scienza dei materiali contemporanea, le sue proprietà ritardanti di fiamma rimangono un’importante limitazione. L'incorporazione di fibre corte di carbonio (SCF) nella matrice PC ne migliora notevolmente le prestazioni di infiammabilità per soddisfare gli standard UL-94 V-0, ma l'effetto è solo temporaneo e non può essere sostenuto con elevati contenuti SCF.

Per affrontare questo problema, Shang et al. ha sviluppato un sistema composito SCF/PC contenente polifenilene solfuro (PPS) intercalato tra gli strati di carbonio del composito. Il PPS ha completato l'effetto rinforzante dell'SCF e insieme ha aumentato il ritardo di fiamma complessivo del PC, come confermato dalla calorimetria del cono e dai test di accensione delle goccioline.

Stabilendo relazioni struttura-proprietà su scala molecolare e progettando nuove architetture polimeriche, questo studio suggerisce un modo fondamentalmente nuovo per migliorare il ritardo di fiamma dei compositi basati su PA. Nello specifico, la combinazione di strategie di progettazione molecolare con metodi computazionali come simulazioni di dinamica molecolare e modelli di apprendimento automatico consente un approccio progettuale più razionale per guidare l’ampio spazio combinatorio di ritardanti di fiamma, sistemi a matrice e fibre.