การพัฒนาฟีนอลิกเรซินดัดแปลงด้วยไซเลนทนความร้อนสูงสำหรับผลิตฉนวนกันความร้อนในท่อท้ายจรวด

Abstract

ในงานวิจัยนี้ได้ศึกษาและพัฒนาวัสดุคอมโพสิตเพื่อใช้ในอุตสาหกรรมอวกาศ วัตถุประสงค์หลักเพื่อการพัฒนาวัสดุฉนวนกันความร้อนสำหรับท่อท้ายจรวด คุณสมบัติหลักคือต้องทนทานต่ออุณหภูมิสูงที่เกิดจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงแข็งในมอเตอร์จรวด การใช้วัสดุคอมโพสิตฟีนอลิกเป็นแนวทางหลักในการพัฒนาฉนวนกันความร้อน เนื่องจากวัสดุนี้มีคุณสมบัติในการทนความร้อน ทนทานต่อการเสียดกร่อนที่อุณหภูมิ 3000°C และทนการสลายตัวได้ดี ในการศึกษาครั้งนี้ทำการสังเคราะห์และศึกษาคุณสมบัติของฟีนอลิกเรซินที่ดัดแปลงด้วยไซเลน (PR-S) เพื่อปรับปรุงความต้านทานการเสียดกร่อน และทำการวิเคราะห์หาชนิดและองค์ประกอบหลักทางเคมีของฟีนอลิกเรซินที่ดัดแปลง โดยใช้ความยาวคลื่นช่วงอินฟราเรด (Fourier Transform Infrared : FT-IR) และใช้เทคนิคการขึ้นรูปด้วยกระบวนการอัดขึ้นรูปด้วยความร้อน เพื่อทดสอบคุณสมบัติการเสียดกร่อนของวัสดุคอมโพสิต คุณสมบัติทางกลทดสอบด้วยภาพรังสี และทดสอบภาคสถิตของวัสดุคอมโพสิตฟีนอลิกถูกกำหนดโดยใช้วิธีการทดลองมาตรฐาน ผลการดำเนินงานวิจัยด้วยการวิเคราะห์โดยใช้เทคนิค FTIR อ้างอิงตามมาตรฐาน ASTM: E1252-98 พบการดูดกลืนพลังงานของการยึดของพันธะโพลีไซลอกเซน (Si-O-Si) และไซเลน Si-O-C ในช่วงของคลื่น 1184.19 cm⁻¹ ซึ่งแสดงถึงการดัดแปลงด้วยไซเลนในวัสดุฟีนอลิกเรซิน ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าคอมโพสิต PR-S ที่ได้รับการดัดแปลงเพิ่มความต้านทานการเสียดกร่อนอย่างมีนัยสำคัญตามการทดสอบมาตรฐาน ASTM E285-08 ซึ่งใช้ก๊าซออกซิเจน-อะเซทิลีนเป็นแหล่งกำเนิดอุณหภูมิความร้อนสูง คุณสมบัติทางกลของวัสดุฟีนอลิกเรซินชนิดดัดแปลงยังคงเสริมความแข็งแรงของวัสดุให้เป็นไปตามเกณฑ์มาตรฐานได้ ผลการทดสอบด้วยภาพรังสีพบว่า เนื้อฉนวนที่อัดขึ้นรูปนั้น มีความสม่ำเสมอ และผลการทดสอบภาคสถิตพบว่า วัสดุคอมโพสิตฟีนอลิกที่ได้รับการดัดแปลงสามารถทนรับภาระความร้อนจากการทำงานของจรวดได้อย่างสมบูรณ์ และมีระดับความมั่นใจไม่น้อยกว่า 90%