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17. Feb 2021 // Anwendungsgebiete

Flammhemmende Gelcoats auf Epoxidharzbasis

Wissenschaftler beschreiben die Entwicklung von flammhemmenden Gelcoats auf Epoxidbasis für kohlenstofffaserverstärkte Epoxidharz-Verbundwerkstoffe.
Die Wissenschaftler erreichten eine 67-prozentige Reduktion der Spitzenwärmefreisetzungsrate. 
Bildquelle: sbox - Pixabay (Symbolbild).

Der Forschungsartikel konzentriert sich auf die Entwicklung von multifunktionalen, flammhemmenden Epoxid-Gelcoat-Formulierungen auf Basis von phosphorhaltigem, intumeszierendem Flammschutzmittel (FR).

Die Forscher stellten Gelcoats auf Epoxidharzbasis mit 5 %, 10 % und 15 % Phosphor (P) unter Verwendung von Ammoniumpolyphosphat (APP) her und verglichen deren thermische Stabilität, Glasübergangstemperatur, Vernetzungsreaktionsenthalpie und Brandverhalten mit der nicht flammgeschützten Referenz und einem kommerziellen FR-Gelcoat.

Steigende thermische Stabilität

Sie beschichteten kohlenstofffaserverstärkte Epoxid-Verbundwerkstoffe auf Pentaerythrit (PER)-Basis (nicht-FR und FR) mit diesen Gelcoats in zwei Dicken (0,5 mm und 1,0 mm). Die APP-basierten Gelcoats übertrafen sowohl das kommerzielle Referenz- als auch das FR-Gelcoat in Bezug auf die thermische Stabilität. Wenn die APP-Konzentration im Gelcoat erhöht wurde, stiegen die thermische Stabilität und der Sauerstoffgrenzwert (LOI).

Hinsichtlich der Wärmefreisetzungsrate verhielt sich das Gelcoat mit 10 % P aus APP ähnlich, während die Formulierung mit 15 % P aus APP das kommerzielle FR-Gelcoat übertraf. Die Tendenz im Brandverhalten der beschichteten Verbundwerkstoffe war ähnlich wie das Verhalten der Gelcoat-Matrizen: über 10 % P-Gehalt übertraf die beschichtete Probe das kommerzielle FR-Gelcoat. Die Zugabe eines flüssigen, phosphororganischen Flammschutzmittels (Resorcinolbis(diphenylphosphat) (RDP), das hauptsächlich in der Gasphase wirkt) zur Epoxidmatrix des Verbundwerkstoffs führte zu einer weiteren Verringerung der Wärmefreisetzungsrate.

Die Wissenschaftler erreichten eine 67 %ige Verringerung der Spitzenwärmefreisetzungsrate, als sie auf dem PER-Referenzverbundwerkstoff eine 1 mm dicke nicht-FR-Gelschicht durch eine Gelschicht mit 15 % P ersetzten.

Die Studie erschien in Progress in Organic Coatings, Volume 151, February 2021.

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