آیا رزین فنولیک برای آتش بازی زیر آب مناسب است؟

از رزین فنولیک می توان به عنوان یکچسب و مواد ساختاریدر کاربردهای پیروتکنیک و مقاومت در برابر رطوبت و پایداری حرارتی آن استمزایای به عنوان چسب ^[1][2][3]. با این حال،هیچ ادبیات فنی در دسترس عموم استفاده از آن را به عنوان ماده پوششی برای آتش بازی های زیر آب تایید نمی کند. اجرای آتش‌بازی کنونی زیر آب از سیستم‌های لایه‌ای ضدآب با بطری پلاستیکی، بطری پلاستیکی یا لایه‌ای ضدآب با لوله‌های کاغذی با انتهای مهر و موم شده با گل استفاده می‌کند.^[4][5][6]. رزین فنلی یک استکاندیدای بالقوهبرای کاربردهای پوشش زیر آب، اما انتخاب نیاز به اعتبارسنجی در برابر فشار هیدرواستاتیک، نفوذپذیری آب، و قرار گرفتن در معرض حرارتی پرتاب-شارژ خاص به عمق و طراحی نمایشگر دارد. این مقاله خواص شناخته شده رزین فنولیک مربوط به چنین کاربردهایی را ارائه می‌کند و به وضوح بین داده‌های تایید شده و الزامات خاص برنامه تمایز قائل می‌شود.

1. رزین فنولیک چیست؟

رزین فنل فرمالدئید (PF) که معمولاً رزین فنولیک نامیده می شود، یک پلیمر گرما سخت است که از واکنش فنل با فرمالدئید تولید می شود.^[1]. پس از پخت، شبکه ای سفت و سخت و متقاطع تشکیل می دهد که در هنگام گرم شدن ذوب نمی شود و دوباره جریان نمی یابد.^[1][2]. اختصاص داده شدهرزین فنولیک برای آتش بازیدرجه برای اندازه ذرات، مشخصات پخت و محدودیت های مونومر باقیمانده مناسب برای استفاده در آتش سوزی مشخص شده است.^[2][3].

رزین های فنولیک به دو شکل اصلی موجود هستند:

• رزولو:رزین یک مرحله ای که به تنهایی با گرما سخت می شود^[1][2].
• نوولاک:رزین دو مرحله ای که نیاز به یک عامل پخت مانند هگزامتیلن تترامین (HMTA) دارد.^[1][2].

2. خواص مربوط به رزین فنولیک پخته شده

توجه:اینها محدوده‌های معمولی برای ترکیبات قالب‌گیری فنلی پخته شده هستند که از آنها استخراج می‌شودASM Handbook Volume 21: Composites, Ch. 17 (Phenolic Resins) و Ch. 20 (ترکیبات قالب گیری) ^[5]. مقادیر واقعی به درجه، سیستم پرکننده و برنامه درمان بستگی دارد. همیشه با تامین کننده TDS تایید کنید.

3. آنچه در مورد رزین فنولیک در آتش بازی ها شناخته شده است

3.1 عملکرد بایندر و سوخت

رزین فنولیک به طور گسترده در آتش بازی های هوایی به عنوان یک ماده چسبنده و سوخت آلی با ارزش حرارتی بالا استفاده می شود.^[1][2][3]. آزمایش مقایسه ای ترکیبات Ba(NO3)2/Mg نشان می دهد که فرمولاسیون های فنلی متصل به رزین به حداکثر دمای سوختگی دست می یابند.1,594.5 درجه سانتی گرادو میزان سوختگی از12.5 میلی متر بر ثانیه، در مقایسه با 1432.6 درجه سانتی گراد و 9.0 میلی متر بر ثانیه برای سیستم های متصل به نیتروسلولز^[2][3]. تفاوت‌های ناشی از بایندر در رفتار احتراق در مراجع استاندارد پیروتکنیک مستند شده است^[3][8].

3.2 مقاومت در برابر رطوبت در ترکیبات پیروتکنیک

دکسترین، رایج ترین چسب آبی در آتش بازی ها، بسیار رطوبت سنجی است و در شرایط مرطوب استحکام پیوند را از دست می دهد. رزین فنولیک، پس از پخت کامل، جذب آب پایینی دارد (0.05-1.5٪ به ازای هر ASTM D570 برای سیستم های پر شده)، که آن را برای محیط های مرطوب مناسب می کند.^[1][2][5].

3.3 پایداری حرارتی

رزین فنولیک پخته شده اولین مرحله تجزیه خود را طی می کند340-480 درجه سانتیگراد، با فاصله اصلی کاهش وزن از460-640 درجه سانتیگراد ^[6][7]. دکسترین تقریباً تجزیه می شود175-260 درجه سانتیگراد ^[1][2]. این بدان معنا نیست که رزین فنلی در مقابل شعله 1000 درجه سانتیگراد یک ترکیب پیروتکنیک زنده می ماند. این بدان معنی است که در فاصله کوتاه بین پرتاب و ترکیدن، بایندر یکپارچگی کافی برای نگه داشتن ترکیب را حفظ می کند.^[1][2][3].

3.4 پیاده سازی های فعلی در آتش بازی های زیر آب و مجاور آب

آتش بازی های زیر آب و مجاور آب به عنوان یک دسته واقعی وجود دارد - به ویژه برای نمایش های مبتنی بر بارج، که در آنواژه نامه انجمن پیروتکنیک آمریکا، کشتی را به عنوان کشتی آبی که از آن آتش بازی تخلیه می شود، تعریف می کند. ^[9]. ثبت اختراعات چینی منتشر شده مسیر اجرای صنعت فعلی را مستند می کند:

• CN201020670467.4 (گروه آتش بازی جیانگشی لیدو، 2010):بدنه بطری پلاستیکی + پوشش لاتکس روی لوله داخلی اثر، با انتهای مهر و موم شده با گل. دستگاه برای ساعت ها یا روزها در برابر غوطه ور شدن مقاومت می کند^[4].
• CN103673774A (آتش بازی جیانگشی لیدو، 2014):سیلندر بیرونی + سیلندر داخلی + لایه های آب بندی سر گل + نوار کاغذ پوششی برای تماس ضد آب و سرعت آتش بالا^[5].
• CN200420035890 (هونان، 2004):بدنه کروی + لایه ضد آب روی سطح پوسته + آب بندی سر گلی، با کارتریج اثر و شارژ پرتاب^[6].

هیچ یک از این پیاده سازی های منتشر شده از رزین فنولیک به عنوان ماده پوشش استفاده نمی کند.روش فعلی متکی بر بدنه‌های بطری پلاستیکی یا لوله‌های کاغذی با لاتکس/کاغذ پوششی و انتهای مهر و موم شده با گل است. این بدان معنا نیست که فنولیک نمی تواند کار کند - به این معنی است که فنولیک به عنوان پوشش یک استکاندیدای بالقوهیک روش استاندارد فعلی نیست.

4. آنچه در مورد رزین فنولیک در آتش بازی های زیر آب شناخته شده نیست

هیچ ادبیات فنی در دسترس عموم، استفاده از رزین فنولیک را به عنوان ماده پوششی برای آتش بازی های زیر آب تایید نمی کند.جنبه‌های زیر تأیید نشده باقی می‌مانند و نیاز به آزمایش ویژه برنامه دارند^[3][8][10]:

• مقاومت فشار هیدرواستاتیک:عملکرد پوشش تحت فشار پایدار آب در عمق برای رزین فنولیک در کاربردهای آتش‌سوزی زیر آب مستند نشده است.^[3][8].
• نفوذپذیری آب در غوطه وری طولانی:در حالی که فنولیک پخته شده دارای جذب آب کم است، اثرات غوطه وری طولانی مدت بر استحکام باند و پایداری ابعادی نیاز به تایید دارد.^[5].
• نوردهی حرارتی پرتاب-شارژ:دمای دیواره داخلی بدنه در هنگام پرتاب ممکن است به Tg رزین فنولیک (150 تا 200 درجه سانتیگراد) نزدیک شود یا از آن فراتر رود، که به طور بالقوه باعث نرم شدن می شود.^[2].
• ترکیبات فنلی اصلاح شده:افزودن لاستیک یا الیاف تقویت کننده برای بهبود انعطاف پذیری یک رویکرد قابل قبول است، اما هیچ داده منتشر شده عملکرد چنین ترکیباتی را در محفظه های آتش بازی زیر آب تایید نمی کند.

5. مقایسه مواد پوشش برای آتش بازی های زیر آب

جدول زیر خصوصیات کلی مواد را خلاصه می کند.اعتبار سنجی ویژه برنامه مورد نیاز استبرای هر نوع پوشش در آتش بازی های زیر آب.رزین فنولیک به عنوان یک نامزد بالقوه ذکر شده است - نه یک روش استاندارد فعلی. ^[3][8][10].

6. آنچه این مقاله ادعا نمی کند

• هیچ ادعایی مبنی بر اینکه رزین فنولیک برای پوشش های آتش بازی زیر آب اثبات شده است وجود ندارد.هیچ ادبیات فنی عمومی این برنامه را تایید نمی کند^[3][8].
• هیچ ادعایی مبنی بر رقابت رزین فنولیک با پلاستیک/لاتکس/آب بندی گل و لای فعلی وجود ندارد.روش فعلی سیستم های بطری پلاستیکی یا لوله کاغذی است^[4][5][6].
• هیچ ادعای خاصی برای کاهش نرخ یا صرفه جویی در هزینه وجود ندارد.آزمایش ویژه برنامه مورد نیاز است.
• بدون "بهترین" پوشش جهانی.انتخاب مواد به عمق نمایشگر، طراحی شارژ پرتاب و الزامات نظارتی بستگی دارد.
• هیچ ادعایی وجود ندارد که رزین فنولی در دمای 200 تا 260 درجه سانتیگراد نرم نمی شود.Tg رزین فنلی 150-200 درجه سانتیگراد است^[2].

7. پارامترهای کیفیت برای درخواست قبل از ارزیابی

8. نتیجه گیری

همانطور که بخش های قبل نشان می دهد، پاسخ به "آیا می توان از رزین فنولیک در آتش بازی های زیر آب استفاده کرد؟" "رزین فنلی یک نامزد بالقوه است، نه یک روش استاندارد فعلی." به عنوان یک چسب، رزین فنولیک مقاومت تایید شده در برابر رطوبت (0.05-1.5٪ جذب آب در ASTM D570)، شروع تجزیه حرارتی بالا (~ 340 درجه سانتیگراد مرحله اول) و عملکرد ثابت شده بایندر به اضافه سوخت در ترکیبات آتش بازی هوایی ارائه می دهد. با این حال، به‌عنوان پوششی برای آتش‌بازی‌های زیر آب، هیچ ادبیات فنی در دسترس عمومی استفاده از آن را تأیید نمی‌کند - پیاده‌سازی‌های صنعتی فعلی بر سیستم‌های آب‌بندی بطری پلاستیکی به اضافه لاتکس یا لوله‌های کاغذی و گل و لای تکیه می‌کنند، همانطور که در ثبت اختراعات چینی CN201020670467.4، CN103647302058A و CN103647302058A و CN103647302058. هر پوشش مبتنی بر فنول به اعتبارسنجی در برابر فشار هیدرواستاتیک در عمق، اثرات غوطه‌وری طولانی‌مدت بر استحکام باند، و قرار گرفتن در معرض حرارتی با بار پرتاب نسبت به Tg فنولیک 150-200 درجه سانتی‌گراد نیاز دارد. سازندگان همچنین باید تحت چارچوب‌های ATF 27 CFR قسمت 555 (شامل الزامات ذخیره‌سازی Subpart K) و چارچوب‌های CPSC 16 CFR 1507 کار کنند و باید مطابق با NFPA 1124 (که بخشی از آن از سال‌های 2013 تا 2014 لغو شده است) و استانداردهای بین‌المللی قابل اجرا تأیید کنند. هر مقدار در این مقاله یک محدوده معمولی منتشر شده یا الزام استاندارد است. انتخاب باید بر اساس TDS تامین کننده و یک آزمایش ساخت یافته روی دستگاه واقعی تایید شود.

9. مرحله بعد

اگر در حال ارزیابی هستیدرزین فنولیک برای آتش بازیبرای استفاده در زیر آب یا در معرض رطوبت، برای ما ارسال کنید:

• نوع کاربرد (پوسته هوایی، فواره، پوشش زیر آب، تاخیری، نمایشگر مبتنی بر بارج)
• عمق و مدت غوطه وری هدف
• پروفیل حرارتی شارژ را راه اندازی کنید
• جنس بدنه فعلی و محدودیت های آن
• چارچوب نظارتی قابل اجرا (ATF، CPSC، NFPA یا موارد دیگر)
• اسناد مورد نیاز (TDS، SDS، داده های جذب آب)

ما یک درجه مناسب برای ارزیابی شما توصیه می کنیم و داده های مربوط به اموال را ارائه می دهیم.توجه:برای استفاده در زیر آب، تأیید اعتبار ویژه برنامه مورد نیاز است.

درخواست رزین فنولیک TDS و داده های جذب آب →

مراجع

1. ناپ، ا. پیلاتس، لس آنجلسرزین های فنولیک: شیمی، کاربردها و عملکرد. Springer, Berlin, 1985. ISBN 3-540-15039-0 (تجدید چاپ 2013).
2. اورک شیمیایی.آیا رزین فنولیک می تواند جایگزین بایندرهای دیگر در آتش بازی شود؟وبلاگ فنی (نسخه فعلی).[پس زمینه تامین کننده؛ حداکثر دمای سوختگی 1594.5 درجه سانتیگراد و سرعت سوختگی 12.5 میلی متر بر ثانیه برای ترکیبات Ba(NO3)2/Mg متصل به فنول را گزارش می دهد.]
3. کانکلینگ، جی. موسلا، سی.شیمی پیروتکنیک: اصول و نظریه پایه، ویرایش سوم CRC Press، بوکا راتون، 2019.
4. ثبت اختراع چینی CN201020670467.4.نوعی دستگاه آتش بازی زیر آب(بطری پلاستیکی + پوشش لاتکس + اثر لوله داخلی + انتهای گل بسته شده). متقاضی: گروه آتش بازی جیانگشی لیدو، 2010.
5. ثبت اختراع چینی CN103673774A.آتش بازی زیر آب(سیلندر بیرونی + استوانه داخلی + لایه های آب بندی سر گل + نوار کاغذ پوششی). متقاضی: آتش بازی جیانگشی لیدو، 2014.
6. ثبت اختراع چینی CN200420035890.آتش بازی دوار سطح آب(بدنه کروی + لایه ضد آب + آب بندی سر گلی). مخترع: لو یومینگ، 2004.
7. کاچمارسکا، ک. و همکاران "تجزیه حرارتی بایندر بر اساس رزین های اتری شده."مجله آنالیز حرارتی و کالریمتری(به نقل از 26+). اسپرینگر.[TGA از بایندرهای نوع فنلی. مرحله اول 340-480 درجه سانتیگراد، مرحله اصلی 460-640 درجه سانتیگراد.]
8. شیمیزو، تی.آتش بازی: هنر، علم و تکنیک. انتشارات Pyrotechnica، آستین، TX، 1981 (تجدید چاپ 1988؛ ویرایش چهارم اکنون در دسترس است).
9. انجمن پیروتکنیک آمریکا (APA).واژه نامه اصطلاحات پیروتکنیک(«بارج» را کشتی آبی که از آن آتش بازی تخلیه می شود، تعریف می کند). Chestertown، MD: APA.
10. ASM International.ASM Handbook, Volume 21: Composites(DB Miracle & SL Donaldson, eds., 2001; Ch. 17 Phenolic Resins and Ch. 20 Molding Compounds). Materials Park، OH: ASM International.[منبع برای داده های جذب آب، مقاومت خمشی و استحکام دی الکتریک برای ترکیبات قالب گیری فنلی.]
11. اداره الکل، تنباکو، سلاح گرم و مواد منفجره ایالات متحده (ATF).27 CFR قسمت 555 - تجارت در مواد منفجره، از جمله الزامات ذخیره سازی زیربخش K (جدول 555.218 § فواصل؛ § 555.221 نمایش آتش بازی). واشنگتن دی سی
12. کمیسیون ایمنی محصولات مصرفی ایالات متحده (CPSC).16 CFR قسمت 1507 - دستگاه های آتش بازی، § 1507.2 مواد شیمیایی ممنوعه (آرسنیک، بور، کلرات، گالات، منیزیم، نمک های جیوه، فسفر، پیکرات، تیوسیانات، تیتانیوم، زیرکونیوم). Bethesda، MD: CPSC.
13. انجمن ملی حفاظت از آتش (NFPA).NFPA 1124 - کد برای ساخت، حمل و نقل و ذخیره سازی مواد آتش بازی و آتش بازی. کوئینسی، MA: NFPA.[توجه: از سال 2013 تا 2014 تا حدی برداشته شده است. مقررات خرده‌فروشی و ذخیره‌سازی آتش بازی مصرف‌کننده به کد آتش‌نشانی NFPA 1 منتقل شد.]