Kształtowanie ablacyjnych właściwości termoochronnych polimerowych kompozytów proszkowych

Polimerowe kompozyty ablacyjne można wykorzystać w projektowaniu pasywnych zabezpieczeń ogniotrwałych konstrukcji nośnych budowli wielkokubaturowych, tuneli komunikacyjnych oraz do ochrony danych elektronicznych, optycznych, magnetycznych itp. Kształtowanie ablacyjnych właściwości termoochronnych polega na poszukiwaniu materiałów o dużym cieple właściwym cp(t) i dużej gęstości p oraz o niskim współczynniku przewodzenia ciepła [lambda](t) (czyli małej dyfuzyjności cieplnej [alfa](t) (wzór (2)). Takie warunki mogą spełniać proszkowe kompozyty polimerowe z wysokotopliwymi napełniaczami ceramicznymi, np. z: węglikiem krzemu SiC, tlenkiem aluminium Al2O3, roztworem stałym WCTiC lub proszkiem wolframu W. Zaprezentowano założenia do konstytuowania ablacyjnych właściwości termoochronnych osłon autonomicznych o osnowie fenolowo-formaldehydowej oraz powłok wytworzonych na bazie żywicy epoksydowej, modyfikowanych wysokotopliwymi napełniaczami proszkowymi. Badania opisują wpływ komponentów na właściwości ablacyjne: średnią szybkość ablacji va [žm/s], względny ablacyjny ubytek masy Ua [%], temperaturę tylnej powierzchni ścianki próbki izolującej ts [°C] kompozytu. Kompozyty fenolowo-formaldehydowe posiadają niższe niż kompozyty epoksydowe ablacyjne właściwości termoochronne (va, ts). Mają jednak niższy Ua oraz wyższą wytrzymałość Rm, które to cechy są istotne w przypadku osłon autonomicznych. Jednoczesne zastosowanie wyższych zawartości SiC i proszku wolframu W powoduje poprawę wszystkich właściwości ablacyjnych kompozytów.

---

The ablation materials are useful in all kind of thermo-protective systems to design shields and coats - not only in space shuttles and missile constructions, but also in civil applications too. The results of research should be used due the fire protection of modern building constructions and in tunnelling designing. Polymer ablative materials can be used also as protections of electronic, optic and magnetic data. The ablative composites have the better thermo-protective properties when the components have: high density p, high thermal capacity cp(t) and small thermal conductivity [lambda](t), so small thermal diffusivity too [alpha](t) (formula 2). These conditions could be kept by polymer resins with ceramic high-fusible fillers. For example: SiC, Al2O3, WCTiC or tungsten powder W. The ways of modification thermo-protective ablative properties of polymer autonomic shields (with phenolic- of formaldehyde matrix (F-F)) and paint coats with epoxy matrix (E) by high-fusible fillers were presented. 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, the mass waste Ua and the back side temperature of specimen ts. Phenolic- of formaldehyde composites have worse thermo-protective ablation properties (va, ts) than epoxy. However (F-F) composites have lower Ua and higher Rm than epoxy have, and this are essential guilds in the case of autonomous shields. The simultaneous use of higher contents: SiC and the tungsten powder W improves all ablation properties of composites.