Fenolharts är ett syntetiskt harts som bildas av polykondensationen av fenoler och aldehyder. Baserat på en tredimensionell nätverksmolekylstruktur bygger den spontant ett tätt karboniserat skiktflam-retardantbarriär under höga temperaturförhållanden. Denna barriär avbryter förbränningsreaktionskedjan och bromsar den termiska nedbrytningen av materialet genom de dubbla effekterna av fysisk barriär och termisk isolering.
Flamens fördröjningsegenskaper hos fenolharts är förankrade i dess speciella molekylstruktur. Under syntesprocessen genomgår fenol- och aldehydmonomerer polykondensation för att bilda en tredimensionell nätverksmakromolekyl med en bensenring som ett styvt skelett och en metylenbryggbindning som en tvärbindande nod. Denna struktur ger hartset en hög grad av stabilitet och deformationsmotstånd. Ännu viktigare är att dess kemiska aktivitet vid höga temperaturer skapar förhållanden för en självskyddsmekanism. När fenolharts möter Flame Attack, absorberar ytpolymerkedjan först värme, den kemiska bindningsenergin i bensenringen och metylenbryggbindningen är upphetsad, och molekylkedjan genomgår ordnad termisk sprickbildning och omarrangemang. Till skillnad från den störda sönderdelningen av vanliga polymermaterial vid höga temperaturer, har den termiska sprickprocessen för fenolharts betydande riktning - de fria radikalerna som genereras genom att spricka tvärbindning med varandra, vilket orsakar kolatomer att berikas och polymeriseras på ett riktningsmässigt sätt och slutligen bildar en kontinuerlig och dens karboniserad skikt på ytan av materialet.
Bildningen av det karboniserade skiktet är kärnlänken för fenolharts för att uppnå effektiv flamskydd. Det karboniserade skiktet består av mycket grafitiserade kolhaltiga material och presenterar en honungskakliknande mikrostruktur, vilket ger det utmärkta fysiska barriäregenskaper. Å ena sidan bildar det täta kolhaltiga nätverket en hård fysisk barriär, som en "nanoskala brandvägg", som effektivt blockerar diffusionsvägen för syre i hartset. Under förbränningsprocessen är syre en nödvändig deltagare i oxidationsreaktionen. När utbudet har avbrutits kan förbränningsreaktionskedjan inte fortsätta, och spridningen av branden undertrycks omedelbart. Å andra sidan har det karboniserade skiktet extremt låg värmeledningsförmåga, vilket kan minska värmen som överförs från lågan till hartsmatrisen. Studier har visat att den termiska isoleringseffekten av det karboniserade skiktet kan minska temperaturökningshastigheten för det inre hartset med mer än 60%, vilket därmed bromsar den termiska nedbrytningsprocessen för hartset och undviker den snabba nedbrytningen av materialet för att producera en stor mängd brännbar gas för att intensifiera elden.
Ur en termodynamisk synvinkel åtföljs bildningsprocessen för det karboniserade skiktet av en endoterm reaktion, vilket ytterligare minskar temperaturen på materialytan. Vid höga temperaturer kräver processen med fenolharts molekylkedja brytning, omarrangering och polymeriserande till ett karboniserat skikt absorption av en stor mängd värmeenergi. Denna "interna värmekonsumtion" -mekanism är som ett naturligt värmeavledningssystem, vilket minskar flamtemperaturen på materialets yta och minskar strålningsöverföringen av värme till den omgivande miljön. Samtidigt kan den grova strukturen på ytan av det kolsyrade skiktet sprida en del av den termiska strålningen, ytterligare försvaga den termiska erosionen av flamman på materialet och ge dubbelt skydd för materialets stabila prestanda i extrema miljöer med hög temperatur.
I faktiska appliceringsscenarier visar flamskyddsmekanismen för det kolsyrade skiktet av fenolharts stark tillämpbarhet. Inom området för flyg- och rymdkomponenter måste motstå effekten av luftflödet med högt temperatur som överstiger 500 ° C. Det karboniserade skiktet som bildas på ytan av fenolhartsbaserade kompositmaterial kan inte bara motstå ablation av hög temperatur, utan också upprätthålla strukturell integritet för att säkerställa den normala driften av motorn; I järnvägstransportindustrin, efter att tåginredningen har antagit fenolharts, när man möter en brand, kan det kolsyrade skiktet snabbt bildas på ytan effektivt förhindra spridningen av elden och köpa dyrbar tid för evakuering av passagerare. Dessutom har fenolhartsmaterial inom området för att bygga brandskydd blivit ett idealiskt val för värmeisolering och brandskydd av höghus på grund av flamskyddsegenskaperna hos deras kolsyrade skikt, vilket effektivt minskar risken för brand.
Fenolharts bygger ett effektivt flamskyddssystem genom den självorganiserade karboniseringsprocessen för den tredimensionella nätverksmolekylstrukturen vid hög temperatur. Denna flamskyddsmekanism baserad på materialets egna egenskaper kräver inte ytterligare flamskyddsmedel, vilket inte bara säkerställer miljöskyddet för materialet, utan också ger en pålitlig lösning för brandsäkerhet i hög temperatur och högriskmiljöer.