Właściwości termoochronne ablacyjnej warstwy wierzchniej polimerowych kompozytów proszkowych

• Autorzy: Kucharczyk W.

Warianty tytułu

EN

Thermo-protective properties of ablative surface layer of polymer pulveraceous composites

• Konferencja: Inżynieria Powierzchni, INPO 2008 ( VII; 02-05.12.2008; Wisła-Jawornik, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Właściwości ablacyjne proszkowych kompozytów polimerowych można wykorzystać w projektowaniu pasywnych zabezpieczeń ogniotrwałych konstrukcji nośnych budowli wielkokubaturowych, tuneli komunikacyjnych oraz do ochrony danych elektronicznych, optycznych, magnetycznych itp. Powstająca w trakcie oddziaływania strumienia gazów palnych warstwa ablacyjna o niskiej przewodności cieplnej stanowi eksploatacyjną warstwę termoochronną. W artykule zaprezentowano założenia do konstytuowania właściwości termoochronnych warstw ablacyjnych osłon autonomicznych o osnowie fenolowo-formaldehydowej oraz powłok wytworzonych na bazie żywicy epoksydowej, modyfikowanych wysokotopliwymi napełniaczami proszkowymi: węglikiem krzemu SiC, tlenkiem aluminium Al2O3, roztworem stałym WCTiC i proszkiem wolframu W. Badania opisują wpływ komponentów na właściwości ablacyjne: średnią szybkość ablacji va, ?m/s, względny ablacyjny ubytek masy Ua, %, temperaturę tylnej powierzchni ścianki próbki izolującej ts, (?C) kompozytu. Kompozyty fenolowoformaldehydowe posiadają niższe, niż kompozyty epoksydowe, ablacyjne właściwości termoochronne (va, ts). Mają jednak niższy Ua oraz wyższą wytrzymałość na rozciąganie Rm, które to cechy są istotne w przypadku osłon autonomicznych. Jednoczesne zastosowanie wyższych zawartości SiC i proszku wolframu W powoduje poprawę właściwości ablacyjnych obu grup kompozytów.

EN

Thermo-protective, ablative properties of polymer pulveraceous composites could be used to design the fire passive protective systems of modern building [3, 4] and tunnelling [5, 6] constructions, also as protections of electronic, optic and magnetic data. The ablative layer of composite (about small thermal conductivity ?(t)) created during flammable gases reacts is like an exploitation thermo-protective surface layer. The ways of modification thermo-protective properties of ablative layers of polymer autonomic shields (with phenolic- of formaldehyde matrix (F-F)) and paint coats with epoxy matrix (E) by highfusible fillers (SiC, Al2O3, WCTiC and tungsten powder W) were presented in it. The research carried out on this project is an attempt to explain the effect of ablation material components on the average linear rate of ablation va, ?m/s, the mass waste Ua, % and the back side temperature of specimen ts, ?C (tab. 1 and 2, fig. 3÷5). Phenolic- of formaldehyde composites have worse thermoprotective ablation proprieties (va, ts) than epoxy (tab. 2, fig. 3÷5). However (F-F) composites have lower Ua and higher tensile strength Rm than epoxy have, and this are essential guilds in the case of autonomous shields [9]. The simultaneous use of higher contents: SiC and the tungsten powder W improves all ablation proprieties of composites.

Słowa kluczowe

PL

ablacja kompozytów polimerowych; badania właściwości ablacyjnych; proszkowe kompozyty polimerowe; właściwości termoochronne warstw ablacyjnych

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 29, nr 6
• Strony: 1005--1008
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kucharczyk W.

• Politechnika Radomska, Wydział Mechaniczny,

Bibliografia

• [1] Jackowski A.: Ablacja ścianki płaskiej w warunkach erozyjnego unoszenia warstwy ablacyjnej, Biuletyn WAT 6/460 (1986) 23-33.
• [2] Jackowski A.: Model fizyczny ablacji (opracowanie niepublikowane). WAT, Warszawa (1990).
• [3] NIST NCSTAR 1, Federal Building and Fire Safety Investigation of The World Trade Center Disaster: Final report on the Collapse of the World Trade Center. U.S. Government Printing Office, Washington, September (2005).
• [4] Wilkinson T.: The World Trade Center and 9/11: The discussion of some engineering design issues. National Conference “Safe Buildings for His Century”. Australian Institute of Building Surveyors, Sydney (2002).
• [5] Haack A.: Latest achievements and perspectives in tunnel safety. 30nd ITA – World Tunnel Congress, Singapore, May 22 th ÷ 27 th (2004).
• [6] Ono K, Otsuka T.: Fire design requirement for various tunnels. 32nd ITA – Word Tunnel Congress, Seoul, April 25 th (2006).
• [7] Willam K., Rhee I., Shing B.: Interface damage model for thermomechanical degradation of heterogeneous materials. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 193 (2004) 3327-3350.
• [8] Bielajew N. M.: Wytrzymałość materiałów. Wyd. MON, Warszawa (1954).
• [9] Kucharczyk W.: Kształtowanie ablacyjnych właściwości termoochronnych kompozytów polimerowych napełniaczami proszkowymi. Rozprawa doktorska, Politechnika Radomska Radom (2007).
• [10] Feng-Er Yu: Study on the ablation materials of modified polyurethane/polysiloxane. Doctoral dissertation, National Sun Yat-sen University, Materiale Science and Engineering Department (2004).
• [11] Wojtkun F., Sołncew Ju.P.: Materiały specjalnego przeznaczenia. Wyd. Politechniki Radomskiej, Radom (2001).
• [12] Patton R. D., Pittman Jr. C. U., Wang L., Hill J. R., Day A.: Ablation, mechanical and thermal conductivity properties of vapour grown carbon fiber-phenolic matrix composites. Composites: Part A 33 (2002) 243÷251.
• [13] Song G. M., Zhou Y., Wang Y–J.: Thermomechanical properties of TiC particie reinforced tungsten composites for high temperature applications. International Journal of Refractory Metals & Hard Materials 21 (2003) 1-12.
• [14] Polański Z.: Planowanie doświadczeń w technice, PWN, Warszawa (1984).
• [15] Song G. M., Zhou Y., Wang Y–J.: Effect of carbide particles on the ablation properties of tungsten composites. Materials Characterization 50 (2003) 293-303.