ฟีนอลิกเรซิ่น เป็นเรซิ่นสังเคราะห์ที่เกิดขึ้นจาก polycondensation ของฟีนอลและอัลดีไฮด์ ขึ้นอยู่กับโครงสร้างโมเลกุลเครือข่ายสามมิติมันจะสร้างสิ่งกีดขวางที่มีความหนาแน่นของชั้นที่มีความหนาแน่นสูงภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูง สิ่งกีดขวางนี้ตัดห่วงโซ่ปฏิกิริยาการเผาไหม้และชะลอการย่อยสลายความร้อนของวัสดุผ่านผลกระทบคู่ของสิ่งกีดขวางทางกายภาพและฉนวนกันความร้อน
คุณสมบัติสารหน่วงไฟของเรซินฟีนอลิกนั้นมีรากฐานมาจากโครงสร้างโมเลกุลพิเศษ ในระหว่างกระบวนการสังเคราะห์โมโนเมอร์ฟีนอลิกและอัลดีไฮด์ได้รับการชดเชย polycondensation เพื่อสร้าง macromolecule เครือข่ายสามมิติที่มีวงแหวนเบนซีนเป็นโครงกระดูกแข็งและพันธะสะพานเมทิลีนเป็นโหนดเชื่อมโยงข้าม โครงสร้างนี้ช่วยให้เรซิ่นมีความมั่นคงในระดับสูงและความต้านทานการเสียรูป ที่สำคัญกว่ากิจกรรมทางเคมีที่อุณหภูมิสูงสร้างเงื่อนไขสำหรับกลไกการป้องกันตนเอง เมื่อฟีนอลิกเรซิ่นพบการโจมตีด้วยเปลวไฟโซ่พอลิเมอร์พื้นผิวจะดูดซับความร้อนเป็นครั้งแรกพลังงานพันธะเคมีของวงแหวนเบนซีนและพันธะสะพานเมทิลีนจะตื่นเต้นและห่วงโซ่โมเลกุลได้รับการร้าวความร้อนและการจัดเรียงใหม่อย่างเป็นระเบียบ ซึ่งแตกต่างจากการสลายตัวที่ไม่เป็นระเบียบของวัสดุพอลิเมอร์ธรรมดาที่อุณหภูมิสูงกระบวนการร้าวความร้อนของเรซินฟีนอลิกมีทิศทางที่สำคัญ - อนุมูลอิสระที่เกิดจากการแตกข้ามลิงค์ซึ่งกันและกันทำให้อะตอมคาร์บอนเพิ่มขึ้นและพอลิเมอร์
การก่อตัวของชั้นคาร์บอนเป็นลิงค์หลักสำหรับเรซินฟีนอลิกเพื่อให้ได้การหน่วงการชะลอการเปลวไฟที่มีประสิทธิภาพ ชั้นคาร์บอนประกอบด้วยวัสดุคาร์บอนกราฟที่มีกราฟที่มีกราฟสูงและนำเสนอโครงสร้างจุลภาคคล้ายรังผึ้งซึ่งให้คุณสมบัติทางกายภาพที่ดีเยี่ยม ในอีกด้านหนึ่งเครือข่ายคาร์บอนหนาแน่นก่อตัวเป็นสิ่งกีดขวางทางกายภาพที่แข็งเช่น "ไฟร์วอลล์ระดับนาโน" ซึ่งปิดกั้นเส้นทางการแพร่กระจายของออกซิเจนเข้าสู่เรซินได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในระหว่างกระบวนการเผาไหม้ออกซิเจนเป็นผู้เข้าร่วมที่จำเป็นในปฏิกิริยาออกซิเดชัน เมื่ออุปทานถูกตัดออกโซ่ปฏิกิริยาการเผาไหม้จะไม่สามารถดำเนินต่อไปได้และการแพร่กระจายของไฟจะถูกระงับทันที ในทางกลับกันเลเยอร์คาร์บอนเองมีค่าการนำความร้อนต่ำมากซึ่งสามารถลดความร้อนที่ถ่ายโอนจากเปลวไฟไปยังเมทริกซ์เรซิ่นได้อย่างมีนัยสำคัญ การศึกษาแสดงให้เห็นว่าผลกระทบของฉนวนกันความร้อนของชั้นคาร์บอนสามารถลดอัตราการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของเรซินภายในได้มากกว่า 60%ซึ่งจะทำให้กระบวนการย่อยสลายความร้อนของเรซินช้าลงอย่างมากและหลีกเลี่ยงการสลายตัวของวัสดุอย่างรวดเร็ว
จากมุมมองทางอุณหพลศาสตร์กระบวนการก่อตัวของชั้นคาร์บอนจะมาพร้อมกับปฏิกิริยาความร้อนซึ่งจะช่วยลดอุณหภูมิของพื้นผิววัสดุ ที่อุณหภูมิสูงกระบวนการของการแตกของโซ่โมเลกุลของฟีนอลิกเรซินการจัดเรียงใหม่และการทำพอลิเมอร์ลงในชั้นคาร์บอนต้องมีการดูดซับพลังงานความร้อนจำนวนมาก กลไก "การใช้ความร้อนภายใน" นี้เป็นเหมือนระบบการกระจายความร้อนตามธรรมชาติซึ่งช่วยลดอุณหภูมิเปลวไฟบนพื้นผิวของวัสดุและลดการถ่ายโอนรังสีของความร้อนไปยังสภาพแวดล้อมโดยรอบ ในเวลาเดียวกันโครงสร้างคร่าวๆบนพื้นผิวของชั้นคาร์บอนสามารถกระจายส่วนหนึ่งของการแผ่รังสีความร้อนทำให้การกัดเซาะความร้อนของเปลวไฟลดลงต่อไป
ในสถานการณ์จริงแอปพลิเคชันกลไกการหน่วงของเปลวไฟของชั้นคาร์บอนของเรซินฟีนอลิกแสดงให้เห็นถึงการบังคับใช้ที่แข็งแกร่ง ในด้านการบินและอวกาศส่วนประกอบเครื่องยนต์อากาศยานจำเป็นต้องทนต่อผลกระทบของการไหลเวียนของอากาศอุณหภูมิสูงเกิน 500 ° C ชั้นคาร์บอนที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของวัสดุคอมโพสิตที่ใช้ฟีนอลิกเรซินไม่เพียง แต่สามารถต้านทานการระเหยอุณหภูมิสูง แต่ยังรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานปกติของเครื่องยนต์ ในอุตสาหกรรมการขนส่งทางรถไฟหลังจากวัสดุภายในรถไฟใช้เรซิ่นฟีนอลิกเมื่อพบไฟเลเยอร์คาร์บอนที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วบนพื้นผิวสามารถป้องกันการแพร่กระจายของไฟและซื้อเวลาอันมีค่าสำหรับการอพยพผู้โดยสาร นอกจากนี้ในด้านการป้องกันอัคคีภัยอาคารวัสดุโฟมฟีนอลิกเรซินได้กลายเป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับฉนวนกันความร้อนและการป้องกันอัคคีภัยของอาคารสูงเนื่องจากคุณสมบัติสารหน่วงไฟของชั้นคาร์บอนของพวกเขาลดความเสี่ยงของไฟ
ฟีนอลิกเรซินสร้างระบบป้องกันสารหน่วงไฟที่มีประสิทธิภาพผ่านกระบวนการการทำให้เป็นคาร์บอนที่จัดระเบียบด้วยตนเองของโครงสร้างโมเลกุลเครือข่ายสามมิติที่อุณหภูมิสูง กลไกสารหน่วงไฟนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะของวัสดุไม่จำเป็นต้องใช้สารเติมแต่งสารหน่วงไฟเพิ่มเติมซึ่งไม่เพียง แต่ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการปกป้องสิ่งแวดล้อมของวัสดุ แต่ยังให้วิธีการแก้ปัญหาที่เชื่อถือได้สำหรับความปลอดภัยจากอัคคีภัยในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและมีความเสี่ยงสูง