В то время как композиты являются великолепной технологией для снижения веса, большинство термореактивных смол несут риск снижения безопасности при использовании в массовом транспорте. Арам Мекджан, глава компании Mektech Composites, объясняет, что немодифицированные полиэфирные и винилэфирные смолы, в отличие от металлов, могут загореться потому, как являются органическими полимерами; их химические составы содержат, по крайней мере, одну углеродную структуру. Реакция горения, особенно при наличии других компонентов смолы, может выделять токсичные продукты (угарный газ, окись азота), которые приводят к неудаче при тестировании этих смол на предмет соответствия федеральным стандартам. Со временем были разработаны наполнители для смол и огнестойкие термореактивные смолы, которые подходят под требования пожарной безопасности, выделения дыма и токсичности. В настоящее время эти общепризнанные решения объединяются с другими материалами, такими как неорганические смолы и специально разработанные формы волокон. ОГНЕСТОЙКИЕ НАПОЛНИТЕЛИ Традиционно, огнестойкие добавки в смолы содержат галогены. В этом случае добавка содержит фтор, хлор, бром, йод или астатин. Бромированные смолы, наиболее часто используемые, являются сильными окислителями. При воздействии тепла слабые связи между бромом и основой атомной структуры смолы заменяются на ковалентные связи, что приводит к невозможности дальнейшего горения. Во время протекания этой реакции, которая придает бромированным смолам их огнестойкие свойства, выделяющийся бром затем реагирует с водородом с образованием HBr. Если бромированная смола подвергается дальнейшему воздействию и/или более горячему пламени, плотность HBr может возрастать. Выделяющийся при этом дым гораздо более токсичный, чем дым от смол без добавок галогенов. В приложении массового транспорта, где токсичность дыма является важным параметром, привлекательность использования смол с добавлением галогенов снижается. Обычной заменой галогенных добавок служит тригидрат алюминия (ATH, Al(OH)3). Когда композит с добавлением ATH подвергается воздействию температур выше 230 С, ATH теряет 35% своего веса в виде воды, в то время как оставшаяся часть становится инертным, негорючим оксидом алюминия (Al2O3). Эта реакция эндотермическая, протекающая с поглощением тепла; вода препятствует распространению пламени. Поставщиками ATH являются Gruber Systems, Huber Engineered Materials и R.J.Marshall Co. 
В то время как ATH позволяет эффективно контролировать горение, выделение дыма и токсичность, он также является наполнителем, который, как и другие наполнители, может иметь нежелательное воздействие на характеристики смолы и технологию переработки. «В основном, продукты ATH различаются по размеру частиц», - говорит Гари Рэкс, менеджер термореактивных технологий компании Huber, объясняя, что уменьшение размера частиц ATH приводит к увеличению суммарной площади поверхности частиц, и наоборот. Для примера, частица размером 9 мкм имеет площадь поверхности 2.1 м2/г. Частица размером 2 мкм имеет площадь поверхности 13.0 м2/г. Увеличение площади поверхности способствует большему взаимодействию между ATH и смолой, что приводит к улучшению огнестойких свойств при одном и том же относительном весе наполнителя в смоле. Однако, увеличение площади поверхности частиц также приводит к увеличению вязкости смолы, делая пропитку волокон более трудоемким, особенно при использовании технологии вакуумной пропитки. Во избежание технологических проблем, связанных с повышенной вязкостью смол, компания Huber рекомендует «упакованные частицы». Упаковка частиц минимизирует возрастания вязкости, но максимизирует полезную площадь взаимодействия смола/ATH, при помощи добавления в смолу двух типов ATH: один крупнозернистый (размеры частиц более 9 мкм) и один мелкозернистый (частицы менее 3.5 мкм в диаметре). Малые частицы стремятся заполнить пространство между большими частицами, при этом вытесняя смолу. Прежде «захваченные» молекулы смолы теперь имеют свободу движения, и отсюда соответствующее снижение вязкости смолы. Т.к. выбор размера частиц и их относительного веса зависит от типа используемых в производстве изделий смолы и волокон, компания Huber предлагает крупнозернистый и мелкозернистый ATH раздельно, предлагая пользователю самому подобрать нужную пропорцию смешивания. |
