فیبر کامپوزیت ضد آتش

کامپوزیت الیاف نسوز ماده ای است که برای ایمن کردن یک شی در مواقع آتش سوزی استفاده می شود.کامپوزیت الیاف نسوزمعمولاً از ترکیب دو یا چند ماده مانند فیبر کربن و رزین پلیمری ساخته می شود. این یک گزینه عالی برای بسیاری از کاربردهای مختلف به دلیل مقاومت در برابر حرارت و استحکام بالا است. همچنین در برابر مواد شیمیایی و سایش مقاوم است. این باعث می‌شود که آن را برای کاربردهای هوافضا و سایر صنایع سخت مانند دریایی و نفت و گاز انتخاب خوبی تبدیل کند.

در حالی که کامپوزیت ها در برخی کاربردها نسبت به قطعات فلزی مزایایی دارند، اشتعال پذیری ذاتی آنها یک محدودیت قابل توجه است. این خطر مربوط به آتش سوزی نگرانی های ایمنی قابل توجهی را برای صنایع هواپیما، راه آهن و دریایی که در آن سازه های FRP به طور فزاینده ای مستقر می شوند، ایجاد می کند. یک چالش بزرگ، توسعه راه حل هایی برای بهبود عملکرد کامپوزیت ها در آتش است.

علیرغم خواص مکانیکی ماکروسکوپی چشمگیر، فیبر کربن معمولی (CF) و کامپوزیت های ماتریس پلیمری تقویت شده با الیاف شیشه در حضور آتش تجزیه و فرو می ریزند و گازهای سمی و دود آزاد می کنند و گسترش شعله جانبی را تسریع می کنند. علاوه بر این، CF معدنی و الیاف شیشه ای انرژی حرارتی را هدایت می کنند که آتش را به ساختار کامپوزیت در رابط در معرض هدایت می کند. این یک نگرانی ایمنی قابل توجه برای اپراتورهای سازه های مرکب و خدمه ای است که آنها را اجرا، بازرسی و تعمیر می کنند.

اشتعال پذیری کامپوزیت ها را می توان با استفاده از افزودنی هایی که می توانند به طور غیر فعال محتویات قابل احتراق آلی را کاهش دهند و در نتیجه دود را کاهش دهند یا گازهای خنک کننده یا خاموش کننده شعله یا حتی شعله ور را آزاد کنند، به طور قابل توجهی بهبود می یابد، و باعث افزایش ضخامت عایق حرارتی اضافی می شود و اشتعال را به تاخیر می اندازد یا سرکوب می کند. این افزودنی ها معمولاً به کامپوزیت اضافه می شوند یا در آن جاسازی می شوند. UC از انواع مواد اصلی در ساختارهای کامپوزیتی ما برای برآورده کردن نیازهای مشتری خاص برای مقاوم سازی آتش استفاده می کند، از جمله لانه زنبوری nomex، لانه زنبوری آلومینیومی، فوم فنول و تخته چندلا / بالساوود ویژه.

کامپوزیت‌های فیبر ماتریسی که برای مقاومت در برابر آسیب‌های ناشی از گازهای داغ و خورنده ساخته شده‌اند، به ویژه در صنعت موشک و هوافضا جذاب هستند. یک لایه سطحی پارچه سرامیکی یکپارچه گرمای شدید را تحمل می‌کند، مانع انتشار شعله به داخل می‌شود و از انتشار اکسیژن که رزین ماتریکس را تخریب می‌کند، جلوگیری می‌کند و در نتیجه دوام کلی، مقاومت شیمیایی و بازدارندگی شعله را افزایش می‌دهد.

اگرچه پلی کربنات (PC) یک ترموپلاستیک مهندسی برجسته در علم مواد معاصر است، خواص بازدارنده شعله آن همچنان یک محدودیت مهم است. ترکیب الیاف کربن کوتاه (SCF) در ماتریس PC به طور چشمگیری عملکرد اشتعال پذیری آن را برای مطابقت با استانداردهای UL-94 V-0 افزایش می دهد، اما این اثر موقتی است و نمی توان آن را در محتویات SCF بالا حفظ کرد.

برای پرداختن به این موضوع، شانگ و همکاران. یک سیستم کامپوزیت SCF/PC حاوی پلی فنیلن سولفید (PPS) که بین لایه‌های کربنی کامپوزیت قرار گرفته است، توسعه داد. PPS اثر تقویت‌کننده SCF را تکمیل کرد و با هم، بازدارندگی شعله کامل PC را افزایش داد، همانطور که توسط کالری‌سنجی مخروطی و آزمایش احتراق قطره تأیید شد.

این مطالعه با ایجاد روابط ساختار-ویژگی در مقیاس مولکولی و طراحی معماری‌های پلیمری جدید، روشی اساساً جدید را برای افزایش بازدارندگی اشتعال کامپوزیت‌ها بر اساس PA پیشنهاد می‌کند. به طور خاص، ترکیب استراتژی‌های طراحی مولکولی با روش‌های محاسباتی مانند شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی و مدل‌های یادگیری ماشین، به یک رویکرد طراحی منطقی‌تر اجازه می‌دهد تا فضای ترکیبی گسترده‌ای از بازدارنده‌های شعله، سیستم‌های ماتریس و الیاف را هدایت کند.