การสังเคราะห์ฟีนอลิกเรซินสาหรับการผลิตวัสดุทนความร้อนของท่อไอพ่นจรวดสมรรถนะสูง

Abstract

ฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์เรซินหรือฟีนอลิกเรซินเป็นพอลิเมอร์ชนิดหนึ่งในกลุ่มเทอร์โมเซตที่ให้คุณสมบัติในด้านการทนทานต่ออุณหภูมิสูง จึงถูกเลือกนำมาประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมจรวดและกระสวยอวกาศที่จำเป็นต้องมีระบบป้องกันความร้อนจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่ไหลผ่านท่อไอพ่นจรวดซึ่งมีอุณหภูมิสูงมาก งานวิจัยฉบับนี้จึงทำการสังเคราะห์และศึกษาคุณสมบัติของฟีนอลิกเรซินที่ดัดแปลงด้วยไซเลน (PR-S) และฟีนอลิกเรซินที่ดัดแปลงด้วยโบรอน (PR-B) ผ่านปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบควบแน่นของฟอร์มาลดีไฮด์และฟีนอล ผลการวิเคราะห์ผลึกด้วยเทคนิค XRD พบว่าฟีนอลิกเรซินทั้งสองชนิดมีโครงสร้างแบบอสัณฐานเป็นหลักและตรวจพบผลึกของโบรอนไตรออกไซด์เกิดขึ้นเล็กน้อยในเนื้อของ PR-B ผลการวิเคราะห์ด้วย FT-IR พบว่าสารดัดแปลงชนิดไซเลนและโบรอนทำปฏิกิริยาและเกิดการเชื่อมโยงในโครงสร้างของวัสดุฟีนอลิก ในขณะที่ผลของ TGA แสดงให้เห็นว่า PR-S มีเสถียรภาพทางความร้อนที่สูงกว่า PR-B ในช่วงแรกเท่านั้น และเมื่อวิเคราะห์สัณฐานวิทยาและปริมาณธาตุด้วยเทคนิค SEM/EDS พบว่าบริเวณผิวหน้าของวัสดุ PR-S มีลักษณะเรียบเป็นเนื้อเดียวกัน ในขณะที่ภายในเนื้อวัสดุทั้งสองชนิดยังรอการ Curing ให้สมบูรณ์อีกครั้ง นอกจากนี้เมื่อวิเคราะห์ปริมาณธาตุจากการตรวจสอบแบบพื้นที่พบว่า PR-B มีปริมาณธาตุคาร์บอนสูงกว่าส่งผลให้เกิดชั้นถ่าน (Char) ได้มากกว่าซึ่งสอดคล้องกับปริมาณ Residue จากการสลายตัวด้วยความร้อนของ TGA ซึ่งชั้นถ่านที่เกิดขึ้นนี้สามารถป้องกันกระบวนการเสียดกร่อนได้สูงกว่า ดังแสดงให้เห็นจากผลการทดสอบความต้านทานต่อการเสียดกร่อนด้วยออกซีอะเซทิลีนที่พบว่าวัสดุคอมโพสิตที่ผลิตจาก PR-B มีอัตราการเสียดกร่อนต่ำกว่า PR-S