การพัฒนาฟีนอลิกเรซินดัดแปลงด้วยไซเลนทนความร้อนสูงสำหรับผลิตฉนวนกันความร้อนในท่อท้ายจรวด
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
ในงานวิจัยนี้ได้ศึกษาและพัฒนาวัสดุคอมโพสิตเพื่อใช้ในอุตสาหกรรมอวกาศ วัตถุประสงค์หลักเพื่อการ พัฒนาวัสดุฉนวนกันความร้อนสำหรับท่อท้ายจรวด คุณสมบัติหลักคือต้องทนทานต่ออุณหภูมิสูงที่เกิดจากการเผาไหมของเชื้อเพลิงแข็งในมอเตอร์จรวด การใช้วัสดุคอมโพสิตฟีนอลิกเป็นแนวทางหลักในการพัฒนาฉนวนกันความร้อน เนื่องจากวัสดุนี้มีคุณสมบัติในการทนความร้อน ทนทานต่อการเสียดกร่อนที่อุณหภูมิ 3000๐C และทนการสลายตัวได้ดี ในการศึกษาครั้งนี้ทำการสังเคราะห์และศึกษาคุณสมบัติของฟีนอลิกเรซินที่ดัดแปลงด้วยไซเลน (PR-S) เพื่อปรับปรุงความต้านทานการเสียดกร่อน และทำการวิเคราะห์หาชนิดและองค์ประกอบหลักทางเคมีของฟีนอลิกเรซินที่ดัดแปลงโดยใช้ความยาวคลื่นช่วงอินฟราเรด (Fourier Transform Infrared: FT-IR) และใช้เทคนิคการขึ้นรูปด้วยกระบวนการอัดขึ้นรูปด้วยความร้อน เพื่อทดสอบคุณสมบัติการเสียดกร่อนของวัสดุคอมโพสิต คุณสมบัติทางกลทดสอบด้วยภาพรังสี และทดสอบภาคสถิตของวัสดุคอมโพสิตฟีนอลิกถูกกำหนดโดยใช้วิธีการทดลองมาตรฐาน ผลการดำเนินงานวิจัยด้วยการวิเคราะห์โดยใช้เทคนิค FTIR อ้างอิงตามมาตรฐาน ASTM: E1252-98 พบการดูดกลืนพลังงานของการยืดของพันธะโพลีไซลอกเซน (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 วัสดุคอมโพสิตฟีนอลิกที่ได้รับการดัดแปลงสามารถทนรับภาระความร้อน จากการทำงานของจรวดได้อย่างสมบูรณ์ และมีระดับความมั่นใจไม่น้อยกว่า 90%
Downloads
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Journal of TCI is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0) licence, unless otherwise stated. Please read our Policies page for more information...
เอกสารอ้างอิง
ศ. วงศ์เจริญ. “Northrop Grumman จะปล่อยดาวเทียมสอดแนมของสหรัฐฯ ใน 15 มิ.ย..” BEARTAI.com. https://www.beartai.com/tech/science/669108 (accessed Jun. 1, 2024).
ช. ชัยชื่นชอบ. “ทำความรู้จัก Vega จรวดนำส่ง THEOS-2.” GISTDA.or.th. https://www.gistda.or.th/news_view.php?n_id=6918&lang=TH (accessed Jun. 1, 2024).
China Media Group. “คลิกคลิป: จีนส่งดาวเทียมขึ้นสู่อวกาศจากท้องทะเลพร้อมกันห้าดวง.” MGRONLINE.com. https://mgronline.com/china/detail/9650000041906 (accessed Jun. 1, 2024).
Wikipedia. “S-Series (rocket family).” EN.WIKIPEDIA.org. https://en.wikipedia.org/wiki/S-Series_(rocket_family) (accessed Jun. 1, 2024).
L. Pilato, Phenolic Resins: A Century of Progress. 1st ed., Berlin, Heidelberg, Germany : Springer, 2010, pp. 263 - 306.
Science History Institute. “Leo Hendrik Baekeland.” SCIENCEHISTORY.org. https://www.sciencehistory.org/education/scientific-biographies/leo-hendrik-baekeland/(accessed Feb. 1, 2023).
L. Pilato, Phenolic Resins: A Century of Progress. 1st ed., Berlin, Heidelberg, Germany: Springer, 2010, pp. 154 - 437.
L. M. Higashi, “Laminate Structures,” US Patent 3,074,904, Jan. 16, 1963.
P. Ngamsantivongsa, S. Boonthalarath, B. Wong-ek, S. Nuanklai, and C. Kiriratnikom, “Development and Characterization of Ablative Materials Used for Rocket Motors,”in 2017 Third Asian Conf. Defence Technol. (ACDT), Phuket, Thailand, 2017, pp. 110 – 114, doi: 10.1109/ACDT.2017.7886168.
K. Kanimozhi, K. Sethuraman, V. Selvara, and M. Alagar, “Development of Ricehusk Ash Reinforced Bismaleimide Toughened Epoxy Nanocomposites,” Front. Chem., vol. 2, no. 65, pp. 1 - 9, Jul. 2014, doi: 10.3389/fchem.2014.00065.
A. M. Kawamoto, L. C. Pardini, M. F. Diniz, V. L. Lourenco, and M. F. K. Takahashi, “Synthesis of a Boron Modified Phenolic Resin,” J. Aerosp. Technol. Manage., vol. 2, no. 2, pp. 169 - 182, Aug. 2010, doi: 10.5028/jatm.2010.02027610.
Nanostructure Science and Technology, Device Applications of Silicon Nanocrystalsand Nanostructures, New York, USA: Springer Science+Business Media, 2009, doi: 10.1007/978-0-387-78689-6.
J. Yun, C. Lixin, H. Zhao, Z. Xiaofei, W. Ye, and D. Zhu, “Boric Acid as a Coupling Agent for Preparation of Phenolic Resin Containing Boron and Silicon with Enhanced Char Yield,” Macromol. Rapid Commun., vol. 40, no. 17, p. 1800702, 2018, doi: 10.1002/marc.201800702.
A. Issa and A. S. Luyt, “Kinetics of Alkoxysilanes and Organoalkoxysilanes Polymerization: A Review,” Polym., vol. 11, no. 3, pp. 1 - 41, Mar. 2019, doi: 10.3390/polym11030537.
G. F. Sykes, “Decomposition Characteristics of a Char-Forming Phenolic Polymer Used for Ablative Composites,” NASA Technical Note D-3810, Feb. 1967. [Online]. Available: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19670008814/downloads/19670008814.pdf
G. W. Sutton, “The Initial Development of Ablation Heat Protection, An Historical Perspective,” J. Spacecraft, vol. 19, no. 1, 1982, doi: 10.2514/3.62196.
L. H. Caveny, R. A. Ellis, R. L. Geisler, and T. L. Moore, “Solid Rocket Enabling Technologies and Milestones in the United States,” J. Propul. Power, vol. 19, no. 6, 2003, doi: 10.2514/2.6944.
J. W. Ward and G. L. Squire, “Sodium Carbonate Treatment of High Silica Fiber Products,” U.S. Patent 3,454,453, Jul. 8, 1969.
M. Thebault, A. Kandelbauer, U. Muller, E. Zikulnig Rusch, and H. Lammer, “Factors Influencing the Processing and Technological Properties of Laminates based on Phenolic Resin Impregnated Papers,” Eur. J. Wood Wood Products, vol. 75, no. 45, pp. 785 - 806, 2017, doi: 10.1007/s00107-017-1205-8.
ช. แซ่โง้ว, พ. งามสันติวงศ์ และ จ. คีรีรัฐนิคม, “การพัฒนาวัสดุคอมโพสิตทนทานต่อการเสียดกร่อนสำหรับฉนวนท่อไอพ่นจรวด,” ใน การประชุมวิชาการเครือข่ายวิศวกรรมเครื่องกลแห่งประเทศไทย ครั้งที่ 37, โรงแรมเดอะเบด เวเคชั่น ราชมังคลา, สงขลา, ไทย, 2566.
U.S. Army Test and Evaluation command, Field Artillery Statistics, Materiel Test Procedure 3-1-005, Mar. 1972.
E. R. Sherwin, “Analysis of "One Shot" Devices,” Reliability Analysis Center, New York, USA, Rep. AD1035817, 2000. Accessed: Nov. 25, 2022. [Online]. Available: https://apps.dtic.mil/sti/pdfs/AD1035817.pdf
D. Bianchi, A. Turchi, F. Nasuti, and M. Onofri, “Chemical Erosion of Carbon-Phenolic Rocket Nozzles with Finite-Rate Surface Chemistry,” J. Propul. Power, vol. 29, no. 5, pp. 1220 - 1230, Sept. 2013, doi: 10.2514/1.B34791.
D. R. Bartz, “Simple Equation for Rapid Estimation of Rocket Nozzle Convective Heat Transfer Coefficients,” J. Jet Propuls., vol. 27, Jan. 1957, doi: 10.2514/8.12572.
B. Erzen, M. Karatas, S. Deniz, and E. Aydogmus, “Advances in Synthesis, Characterization, and Industrial Applications of Phenol Formaldehyde Resins,” IJANSER, vol. 8, no. 4, pp. 26 - 34, Feb. 2024. [Online]. Available: https://as-proceeding.com/index.php/ijanser/article/view/1817/1758.
A. H. Pullichola, L. A. Varghese, U. Gopalakrishnapanicker, and K. M. Das, “Fourier Transform Infra-red Spectroscopy to Determine Formaldehyde to Phenol Ratio of Phenol Formaldehyde Resole,” J. Elastomers Plast., vol. 54, no. 4, pp. 593 - 604, Jan. 2022, doi: 10.1177/00952443211054197.
H. Jiang et al., “The Pyrolysis Mechanism of Phenol Formaldehyde Resin,” Polym. Degrad. Stab., vol. 97, no. 8, pp. 1527 - 1533, Aug. 2021, doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2012.04.016.
S. Wang, X. Jing, Y. Wang, and J. Si, “High Char Yield of Aryl Boron-containing Phenolic Resins: The Effect of Phenylboronic Acid on The Thermal Stability and Carbonization of Phenolic Resins,” Polym. Degrad. Stab., vol. 99, no. 1, pp. 1 - 11, Jan. 2013, doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2013.12.011.
J. Yun, C. Lixin, H. Zhao, Z. Xiaofei, W. Ye, and D. Zhu, “Boric Acid as a Coupling Agent for Preparation of Phenolic Resin Containing Boron and Silicon with Enhanced Char Yield,” Macromol. Rapid Commun., vol. 40, no. 17, Dec. 2018, doi: 10.1002/marc.201800702.
W. A. W. A. Rahman, N. Adenan, R. R. Ali, and H. Sulaiman, “Effect of Silane Crosslinker on the Thermal Properties of Rice Straw/HDPE Biocomposite,” J. Appl. Sci., vol. 9, no. 17, pp. 3041-3047, 2009, doi: 10.3923/jas.2009.3041.3047.
A. Grill and D. Neumayer, “Structure of Low Dielectric Constant to Extreme Low Dielectric Constant SiCOH Films: Fourier Transform Infrared Spectroscopy Characterization,” J. Appl. Phys., vol. 94, no.10, pp. 6697 - 6707, Nov. 2003, doi: 10.1063/1.1618358.
S. Y. Jing, H. J. Lee, and C. K. Choi, “Chemical Bond Structure on Si-O-C Composite Films with a Low Dielectric Constant Deposited by Using Inductively Coupled Plasma Chemical Vapor Deposition,” JKPS, vol. 41, no. 5, pp. 769 - 773, Nov. 2002.
T. Lu et al., “Effects of Modifications of Bamboo Cellulose Fibers on The Improved Mechanical Properties of Cellulose Reinforced Poly(Lactic Acid) Composites,” Compos. B Eng., vol. 62, pp. 191 - 197, Jun. 2014, doi: 10.1016/j.compositesb.2014.02.030.
C. Arslan and M. Dogan, “The Effects of Silane Coupling Agents on The Mechanical Properties of Basalt Fiber Reinforced Poly (Butylene Terephthalate) Composites,” Compos. B Eng., vol. 146, pp. 145 - 154, Aug. 2018, doi: 10.1016/j.compositesb.2018.04.023.
พ. อภิณหพัฒน์ และ ส. นวลคล้าย, “ผลของการเติมเส้นใยและสารหน่วงไฟที่มีต่อสมบัติของฉนวนกันความร้อนชนิดยางคอมพาวด์ในมอเตอร์จรวด,” ใน การประชุมวิชาการข่ายงานวิศวกรรมอุตสาหการ ประจำปี 2564, โรงแรมเดอะเบด เวเคชั่น ราชมังคลาสงขลา, ไทย, 2564.
