Vnetljivost polimernih kompozitov z ogljikovimi vlakniSkubic, Luka (Avtor) Šebenik, Urška (Mentor) vnetljivostogljikova vlaknapolimerni kompozitizaviralec gorenjaOgljikova vlakna so snovi, zgrajena iz ogljikovih atomov in imajo izjemne lastnosti, predvsem, ko sestavljajo kompozit. Njihova izdelava je zahtevna, toda končni produkt je kakovosten in zaradi tega dosega tudi visoke cene na trgu. Ogljikova vlakna so kar petkrat močnejša od železa, imajo visoko trdnost in so korozijsko odporna. So odlično električno prevodna, imajo visoko natezno trdnost in nizek koeficient toplotnega raztezka. Niso škodljiva za človeka in kar je skoraj najboljša lastnost, so nevnetljiva. Čeprav so ogljikova vlakna nevnetljiva, je vnetljivost še vedno velik problem, ko ogljikova vlakna združujemo v polimerne kompozite. Poznamo tri najpogostejše polimerne osnove, ki se uporabljajo v kompozitih. To so epoksi, vinilester in poliesterska smola (poliesterska smola je le redko uporabljena z ogljikovimi vlakni). Vsak kompozit ima polimerno osnovo, ki je vnetljiva, zato se za visoko stopnjo nevnetljivosti, kompozitom dodajajo snovi, ki vnetljivost zavirajo. Pravimo jim zaviralci gorenja. Zaviralce gorenja lahko nanašamo v kompozit na različne načine. Lahko jih vmešamo v polimer med procesom izdelave, lahko jih kemijsko vgradimo v glavno polimerno verigo. Uporabimo lahko tudi zaviralce gorenja, ki se nanašajo kot zaščitna plast ali pa sami od sebe tvorijo zaščitno last, ko pridejo v stik z dovolj visokimi temperaturami. Zaviralce gorenja v splošnem delimo na fosforjeve, dušikove, halogenske, intumescenčne ter anorganske. Halogenski zaviralci gorenja temeljijo na dveh elementih, kloru in bromu, anorganski pa na aluminiju in magneziju. Anorganski zaviralci gorenja večinoma dodajamo le kot katalizatorje, da pospešijo delovanje drugih zaviralcev gorenja, ki so dodani kompozitu. Intumescenčni zaviralci gorenja ob povišanih temperaturah tvorijo zaščitno plast, ki varuje kompozit pred vžigom in razpadom. Za polimerne kompozite z ogljikovimi vlakni se večinoma uporabljajo halogenski in fosforjevi zaviralci gorenja. Prav fosforjevi zaviralci gorenja so začeli nadomeščati halogenske predvsem zato, ker so halogenski zaviralci gorenja škodljivi za človeka in okolje. Učinkovitost zaviralcev gorenja lahko določamo z različnimi tehnikami. Navadno merimo mejno vrednost kisika, to je koncentracija kisika, pri kateri snov še gori, lahko izvedemo skupino testov UL-94 ali pa s kalorimetrijo izmerimo sproščanje toplote in z rentgensko fotoelektronsko spektroskopijo spremljamo sestavo kompozita. Z dodajanjem zaviralcev gorenja kompozitnim materialom, se soočamo tudi z nevšečnostmi. Če pride do vžiga materiala in zaviralec ni učinkovit, lahko pride do učinka svečnega stenja, kjer gori polimer na ogljikovih vlaknih, vse dokler gorenje ni umetno prekinjeno oz. zmanjka goriva. Problem nastane tudi v polarnosti zaviralcev, kajti bolj polaren zaviralec gorenja kot polimerna osnova oslabi strukturo kompozita in privede do slabših mehanskih lastnosti. Danes se v kompozitih z ogljikovimi vlakni uporablja epoksi smola. Ker so materiali, zgrajeni iz epoksi smole lahki, lahko nadomestijo druge, prej težje materiale, kar je uporabno predvsem v letalski in avtomobilski industriji. Sprva so se takšnim kompozitom dodajali halogeni zaviralci gorenja, danes pa se zaradi nevarnosti vedno bolj uporabljajo fosforjevi. Potrebno je dobro poznati tako lastnosti zaviralcev gorenja kot tudi kompozita, da lahko dosežemo dobro odpornost proti vnetljivosti in tako še izboljšamo lastnosti polimernim kompozitom z ogljikovimi vlakni.20192021-01-11 13:18:07Diplomsko delo/naloga124229sl