สายใยผสมกันไฟ

คอมโพสิตไฟเบอร์กันไฟเป็นวัสดุที่ใช้สร้างวัตถุให้ปลอดภัยในกรณีเกิดเพลิงไหม้คอมโพสิตไฟเบอร์ทนไฟโดยปกติจะทำจากวัสดุตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปผสมกัน เช่น คาร์บอนไฟเบอร์และเรซินโพลีเมอร์ เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย เนื่องจากมีความต้านทานความร้อนและความแข็งแรงสูง อีกทั้งยังทนทานต่อสารเคมีและการเสียดสีอีกด้วย ทำให้เป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับการใช้งานด้านการบินและอวกาศและอุตสาหกรรมที่มีความต้องการอื่นๆ เช่น ทางทะเล น้ำมันและก๊าซ

แม้ว่าวัสดุผสมจะมีข้อได้เปรียบเหนือชิ้นส่วนโลหะในการใช้งานบางประเภท แต่ความสามารถในการติดไฟโดยธรรมชาติของวัสดุนั้นเป็นข้อจำกัดที่สำคัญ ความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับอัคคีภัยนี้นำเสนอข้อกังวลด้านความปลอดภัยที่สำคัญสำหรับอุตสาหกรรมเครื่องบิน รถไฟ และการเดินเรือซึ่งมีการนำโครงสร้าง FRP มาใช้มากขึ้น ความท้าทายที่สำคัญคือการพัฒนาโซลูชั่นเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการทนไฟของวัสดุคอมโพสิต

แม้จะมีคุณสมบัติทางกลขนาดมหภาคที่น่าประทับใจ แต่คอมโพสิตเมทริกซ์โพลีเมอร์เสริมใยคาร์บอน (CF) และใยแก้วแบบธรรมดาจะสลายตัวและยุบตัวเมื่อเกิดเพลิงไหม้ ปล่อยก๊าซและควันพิษออกมา และเร่งการแพร่กระจายของเปลวไฟด้านข้าง นอกจากนี้ CF อนินทรีย์และใยแก้วยังนำพลังงานความร้อนที่ทำให้เกิดไฟเข้าไปในโครงสร้างคอมโพสิตที่ส่วนต่อประสานแบบเปิดโล่ง นี่เป็นข้อกังวลด้านความปลอดภัยที่สำคัญสำหรับผู้ปฏิบัติงานโครงสร้างคอมโพสิตและทีมงานที่ปฏิบัติงาน ตรวจสอบ และซ่อมแซมโครงสร้างเหล่านั้น

ความสามารถในการติดไฟของวัสดุคอมโพสิตสามารถปรับปรุงได้อย่างมีนัยสำคัญโดยการใช้สารเติมแต่งที่สามารถลดปริมาณสารอินทรีย์ที่ติดไฟได้และทำให้เกิดควันหรือปล่อยก๊าซระงับเปลวไฟหรือก๊าซทำความเย็นออกอย่างแข็งขัน หรือแม้แต่สารเรืองแสง โดยขยายเพื่อเพิ่มความหนาของฉนวนความร้อนและชะลอหรือระงับการจุดระเบิด โดยทั่วไปสารเติมแต่งเหล่านี้จะถูกเติมหรือฝังลงในคอมโพสิต UC ใช้วัสดุหลักที่หลากหลายในโครงสร้างคอมโพสิตของเราเพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะของลูกค้าสำหรับการหน่วงไฟ รวมถึงรังผึ้ง nomex รังผึ้งอลูมิเนียม โฟมฟีนอล และไม้อัดพิเศษ/ไม้บัลซา

คอมโพสิตเมทริกซ์ไฟเบอร์ที่สร้างขึ้นเพื่อต้านทานความเสียหายจากก๊าซร้อนและมีฤทธิ์กัดกร่อนมีความน่าสนใจเป็นพิเศษในอุตสาหกรรมจรวดและการบินและอวกาศ ชั้นพื้นผิวผ้าเซรามิกที่ทนทานต่อความร้อนสูง ขัดขวางการแพร่กระจายของเปลวไฟไปยังด้านใน และยับยั้งการแพร่กระจายของออกซิเจนที่ทำให้เมทริกซ์เรซินเสื่อมสภาพ ดังนั้นจึงช่วยเพิ่มความทนทานโดยรวม ทนต่อสารเคมี และหน่วงการติดไฟ

แม้ว่าโพลีคาร์บอเนต (PC) จะเป็นเทอร์โมพลาสติกทางวิศวกรรมที่โดดเด่นในด้านวัสดุศาสตร์ร่วมสมัย แต่คุณสมบัติของสารหน่วงไฟยังคงเป็นข้อจำกัดที่สำคัญ การรวมเส้นใยคาร์บอนสั้น (SCF) เข้ากับเมทริกซ์ PC ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการติดไฟได้อย่างมากเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐาน UL-94 V-0 แต่ผลกระทบจะเกิดขึ้นเพียงชั่วคราวเท่านั้นและไม่สามารถรักษาไว้ได้เมื่อมีปริมาณ SCF สูง

เพื่อแก้ไขปัญหานี้ Shang และคณะ พัฒนาระบบคอมโพสิต SCF/PC ที่มีโพลีฟีนลีนซัลไฟด์ (PPS) แทรกอยู่ระหว่างชั้นคาร์บอนของคอมโพสิต PPS ช่วยเสริมผลการเสริมแรงของ SCF และร่วมกันเพิ่มการหน่วงการติดไฟที่ครอบคลุมของ PC ตามที่ยืนยันโดยการทดสอบความร้อนของกรวยและการทดสอบการจุดระเบิดของหยด

ด้วยการสร้างความสัมพันธ์ระหว่างคุณสมบัติโครงสร้างโมเลกุลและการออกแบบสถาปัตยกรรมโพลีเมอร์แบบใหม่ การศึกษานี้เสนอแนะวิธีการใหม่ที่เป็นพื้นฐานในการเพิ่มการหน่วงการติดไฟของคอมโพสิตที่ใช้ PA โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การผสมผสานระหว่างกลยุทธ์การออกแบบโมเลกุลกับวิธีการคำนวณ เช่น การจำลองไดนามิกของโมเลกุล และแบบจำลองการเรียนรู้ของเครื่องจักร ช่วยให้มีวิธีการออกแบบที่มีเหตุผลมากขึ้นเพื่อเป็นแนวทางในพื้นที่ผสมผสานที่กว้างขวางของสารหน่วงการติดไฟ ระบบเมทริกซ์ และเส้นใย