Resina fenólica é uma resina sintética formada pela policondensação de fenóis e aldeídos. Com base em uma estrutura molecular tridimensional da rede, ele cria espontaneamente uma densa barreira carbonizada da chama-chama-retardante sob condições de alta temperatura. Essa barreira corta a cadeia de reação de combustão e diminui a degradação térmica do material através dos efeitos duplos da barreira física e isolamento térmico.
As propriedades retardantes da chama da resina fenólica estão enraizadas em sua estrutura molecular especial. Durante o processo de síntese, os monômeros fenólicos e de aldeído sofrem policondensação para formar uma macromolécula de rede tridimensional com um anel de benzeno como um esqueleto rígido e uma ligação da ponte de metileno como um nó de reticulação. Essa estrutura fornece à resina um alto grau de estabilidade e resistência à deformação. Mais importante, sua atividade química em altas temperaturas cria condições para um mecanismo de autoproteção. Quando a resina fenólica encontra ataque de chama, a cadeia de polímero de superfície absorve o calor primeiro, a energia da ligação química do anel benzeno e a ligação da ponte de metileno é excitada e a cadeia molecular sofre rachaduras e rearranjo térmicas ordenadas. Ao contrário da decomposição desordenada dos materiais poliméricos comuns a altas temperaturas, o processo de rachadura térmica da resina fenólica tem direcionalidade significativa - os radicais livres gerados por rachaduras cruzados entre si, fazendo com que os átomos de carbono sejam enriquecidos e polimerizados de maneira superficial e finalmente formando uma camada contínua e densa e densa sobre a superfície e finalmente formando a lâmina carbonia contínua e densa e densidade.
A formação da camada carbonizada é o link principal da resina fenólica para obter retardância eficiente da chama. A camada carbonizada é composta de materiais carbonáceos altamente grafitizados e apresenta uma microestrutura do tipo favo de mel, o que oferece excelentes propriedades de barreira física. Por um lado, a densa rede carbonácea forma uma barreira física difícil, como um "firewall em nanoescala", que bloqueia efetivamente o caminho de difusão do oxigênio na resina. Durante o processo de combustão, o oxigênio é um participante necessário na reação de oxidação. Uma vez cortado seu suprimento, a cadeia de reação de combustão não pode continuar e a propagação do incêndio é imediatamente suprimida. Por outro lado, a própria camada carbonizada possui condutividade térmica extremamente baixa, o que pode reduzir significativamente o calor transferido da chama para a matriz de resina. Estudos mostraram que o efeito de isolamento térmico da camada carbonizada pode reduzir a taxa de aumento da temperatura da resina interna em mais de 60%, diminuindo bastante o processo de degradação térmica da resina e evitando a rápida decomposição do material para produzir uma grande quantidade de gás combustível para intensificar o fogo.
Do ponto de vista termodinâmico, o processo de formação da camada carbonizada é acompanhado por uma reação endotérmica, que reduz ainda mais a temperatura da superfície do material. Em altas temperaturas, o processo de quebra de cadeia molecular fenólica, reorganização e polimerização em uma camada carbonizada requer a absorção de uma grande quantidade de energia térmica. Esse mecanismo de "consumo interno de calor" é como um sistema natural de dissipação de calor, que reduz a temperatura da chama na superfície do material e reduz a transferência de radiação do calor para o ambiente circundante. Ao mesmo tempo, a estrutura áspera na superfície da camada carbonizada pode se dispersar a parte da radiação térmica, enfraquecendo ainda mais a erosão térmica da chama no material e fornecendo proteção dupla para o desempenho estável do material em ambientes extremos de alta temperatura.
Nos cenários reais de aplicação, o mecanismo retardador da chama da camada carbonizada da resina fenólica mostra forte aplicabilidade. No campo do aeroespacial, os componentes do motor da aeronave precisam suportar o impacto do fluxo de ar de alta temperatura superior a 500 ° C. A camada carbonizada formada na superfície de materiais compósitos baseados em resina fenólica pode não apenas resistir à ablação de alta temperatura, mas também manter a integridade estrutural para garantir a operação normal do motor; Na indústria de trânsito ferroviário, depois que o material interior do trem adota resina fenólica, ao encontrar um incêndio, a camada carbonizada formada rapidamente na superfície pode efetivamente impedir a propagação do incêndio e comprar um tempo precioso para a evacuação dos passageiros. Além disso, no campo da construção de proteção contra incêndio, os materiais de espuma de resina fenólica tornaram-se uma escolha ideal para isolamento térmico e proteção contra incêndios de arranha-céus devido às propriedades retardantes da chama de sua camada carbonizada, reduzindo efetivamente o risco de incêndio.
A resina fenólica constrói um sistema de proteção retardante eficiente de chama através do processo de carbonização auto-organizado da estrutura molecular da rede tridimensional a alta temperatura. Esse mecanismo retardador de chamas com base nas próprias características do material não requer aditivos retardantes adicionais de chama, o que não apenas garante a proteção ambiental do material, mas também fornece uma solução confiável para segurança contra incêndio em ambientes de alta temperatura e alto risco.