อัตราส่วนของสารยึดเกาะต่อสารออกซิไดเซอร์ที่แนะนำสำหรับเรซินฟีนอลคือเท่าใด?

คำตอบด่วน:มีไม่มีอัตราส่วนสารยึดเกาะต่อออกซิไดเซอร์สากลสำหรับฟีนอลิกเรซินในดอกไม้ไฟ อัตราส่วนที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับตัวออกซิไดเซอร์ที่จำเพาะ เชื้อเพลิง เกรดฟีนอลิกเรซิน ขนาดอนุภาค และลักษณะการเผาไหม้ที่ต้องการ^[1][2]. งานวิจัยที่ตีพิมพ์เกี่ยวกับองค์ประกอบ KNO3 ที่จับกับเรซินฟีนอล ได้รับการบันทึกไว้ในเอกสารประกอบเกี่ยวกับการดับเพลิง รายงานปริมาณเรซินฟีนอลในช่วง7 ถึง 13% โดยน้ำหนักโดยมีประสิทธิภาพการเผาไหม้สูงสุดที่สังเกตได้ประมาณเรซิน 10 ถึง 11%(ตรงกับเรซินประมาณ 1 ส่วนถึง 6.4 ส่วน KNO3)^[3]. การทดสอบการเผาไหม้อิสระขององค์ประกอบที่ใช้ KNO3 บันทึกอัตราการเผาไหม้ที่ 3.67 มิลลิเมตร/วินาที สำหรับสารยึดเกาะฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ที่ 6% w/w โดยมี KNO3 ที่ 82% w/w^[4]. อย่างไรก็ตามค่าเหล่านี้คือเฉพาะสูตรและไม่ควรทำให้เป็นลักษณะทั่วไปโดยไม่มีการทดสอบเฉพาะแอปพลิเคชัน

1. ฟีนอลิกเรซินทำอะไรในองค์ประกอบดอกไม้ไฟ?

เรซินฟีนอลทำหน้าที่เป็นสารยึดเกาะและส่วนประกอบเชื้อเพลิงในองค์ประกอบดอกไม้ไฟ^[5][6]. บทบาทประกอบด้วย:

• ผูกพัน:เก็บอนุภาคเชื้อเพลิงและออกซิไดเซอร์ไว้ด้วยกัน ป้องกันการแยกตัวระหว่างการจัดเก็บและการจัดการ^[5]
• ผลงานเชื้อเพลิง:ให้สารอินทรีย์ที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาการเผาไหม้^[3][5]
• ความสมบูรณ์ของโครงสร้าง:คงรูปร่างขององค์ประกอบที่อัดขึ้นรูปหรือขึ้นรูป^[6]

ฟีนอลิกเรซินคือไม่"กาว" ธรรมดา ๆ ที่ไม่เฉื่อยระหว่างการเผาไหม้ เป็นสารผสมระหว่างตัวประสานเชื้อเพลิง และปริมาณของสารนี้ส่งผลโดยตรงต่ออัตราการเผาไหม้ ประสิทธิภาพการเผาไหม้ และพฤติกรรมของสารตกค้าง เอกสารข้อมูลเปรียบเทียบที่เผยแพร่ว่าองค์ประกอบที่ยึดกับเรซินฟีนอลสามารถทิ้งอนุภาคที่ถูกเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ไว้ภายใต้การเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ สารยึดเกาะโพลีเอสเตอร์ชีวภาพช่วยลด PM ได้ถึง 52.8% เมื่อเทียบกับฟีนอลิกในการศึกษาที่ตีพิมพ์ชิ้นหนึ่ง^[7]. เคมีของสารยึดเกาะส่งผลโดยตรงต่อความสมบูรณ์ของการเผาไหม้^[3][4][7].

2. เหตุใดจึงไม่มี "อัตราส่วนที่ถูกต้อง" ที่เป็นสากล

อัตราส่วนสารยึดเกาะต่อออกซิไดเซอร์ไม่ใช่พารามิเตอร์คงที่ มันขึ้นอยู่กับ:

3. ข้อมูลที่เผยแพร่แสดงสำหรับระบบฟีนอลิกเรซิน / KNO3

การศึกษาที่ตีพิมพ์เรื่องหนึ่งเกี่ยวกับองค์ประกอบดอกไม้ไฟ KNO3 ที่จับกับเรซินฟีนอลบันทึกไว้ในเอกสารประกอบการดับเพลิงและอ้างถึงที่นี่ว่าเป็นระบบแอนะล็อกระบบออกซิไดเซอร์และเชื้อเพลิง, รายงานดังต่อไปนี้^[3]: :

สำคัญ:นี่คือกลุ่มผลิตภัณฑ์สูตรเฉพาะกลุ่มหนึ่ง. มันทำไม่หมายความว่า 1:6.4 เป็นอัตราส่วน "ถูกต้อง" สำหรับดอกไม้ไฟฟีนอลิกเรซินทั้งหมด เกรดของตัวออกซิไดเซอร์ เชื้อเพลิง และเรซินที่แตกต่างกันจะเปลี่ยนค่าที่เหมาะสมที่สุด^[1][2].

4. สิ่งที่บทความนี้ไม่ได้อ้างสิทธิ์

• ไม่มีอัตราส่วนสากล "1:8 ถึง 1:10"ไม่มีแหล่งที่มาใดรองรับช่วงอัตราส่วนเดียวสำหรับดอกไม้ไฟฟีนอลิกเรซินทั้งหมด^[1][2][3].
• ไม่มีการอ้างว่าฟีนอลเรซิน "เผาไหม้ที่อุณหภูมิ 500 องศาเซลเซียส"การสลายตัวด้วยความร้อนจะอยู่ที่ประมาณ 340 ถึง 480 องศา C ในบรรยากาศเฉื่อย TGA; อุณหภูมิการเผาไหม้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทั้งหมด^[8][9].
• ไม่มีการอ้างว่าต้องใช้เวลาในการรักษา 24 ถึง 48 ชั่วโมงเวลาในการแข็งตัวขึ้นอยู่กับชนิดและสภาวะของเรซิน ยืนยันกับซัพพลายเออร์ TDS
• ไม่มีการอ้างว่าข้อมูลคอมโพสิตดับเพลิงถ่ายโอนไปยังดอกไม้ไฟโดยตรงการศึกษาของ JAI กล่าวถึงคอมโพสิตละอองลอยสำหรับดับเพลิง ซึ่งใช้เป็นอะนาล็อกของระบบออกซิไดเซอร์และเชื้อเพลิงเท่านั้น^[3].
• ไม่มีข้อมูลกรณีลูกค้าที่เฉพาะเจาะจงหรือการอ้างสิทธิ์ด้านประสิทธิภาพ

5. วิธีการพัฒนาสูตรผสม

หมายเหตุด้านความปลอดภัย:การพัฒนาสูตรพลุไฟเกี่ยวข้องกับอันตรายที่สำคัญ งานควรดำเนินการโดยบุคลากรที่ได้รับการฝึกอบรมตามกฎระเบียบและมาตรฐานความปลอดภัยที่เกี่ยวข้อง กรอบการทำงานที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ NFPA 1124รหัสสำหรับการผลิต การขนส่ง และการเก็บรักษาดอกไม้ไฟและวัตถุเกี่ยวกับพลุ(โปรดสังเกตว่าข้อกำหนดการขายปลีกและการจัดเก็บดอกไม้ไฟสำหรับผู้บริโภคได้ถูกถอนออกบางส่วนตั้งแต่ปี 2556-2557 และย้ายไปที่รหัสไฟ NFPA 1)^[10]; ATF 27 CFR ส่วนที่ 555 การค้าขายวัตถุระเบิด รวมถึงข้อกำหนดการจัดเก็บ Subpart K (ตารางระยะทางมาตรา 555.218; มาตรา 555.221 การแสดงดอกไม้ไฟ)^[11]; การจำแนกประเภท PHMSA/DOT ภายใต้ UN 0335 (หมวด 1.3G), UN 0336 (หมวด 1.4G), UN 0337 (หมวด 1.4S) และ UN 0431 (บทความเกี่ยวกับพลุไฟเพื่อวัตถุประสงค์ทางวิชาชีพ)^[12]; CPSC 16 CFR 1507.2 สารเคมีต้องห้าม สำหรับอุปกรณ์ดอกไม้ไฟสำหรับผู้บริโภค^[12]; และมาตรฐาน APA 87-1 ซึ่งรวมอยู่ใน 49 CFR สำหรับการจัดประเภทดอกไม้ไฟ^[12]. ตัวเรซินเองไม่ใช่วัตถุระเบิด ส่วนประกอบของพลุดอกไม้ไฟที่กลายเป็นส่วนหนึ่งของนั้นเป็นวัตถุระเบิดที่ได้รับการควบคุม^[11][12].

6. พารามิเตอร์คุณภาพเพื่อขอเรซินฟีนอล

7. บทสรุป

ตามที่แสดงในส่วนก่อนหน้านี้ ไม่มีอัตราส่วนสารยึดเกาะต่อออกซิไดเซอร์สากลสำหรับฟีนอลิกเรซินในดอกไม้ไฟ ความเหมาะสมจะขึ้นอยู่กับชนิดของออกซิไดเซอร์ ชนิดของเชื้อเพลิง เกรดเรซิน ขนาดอนุภาค และลักษณะการเผาไหม้ที่ต้องการ จุดยึดที่ได้รับการเผยแพร่อย่างเป็นรูปธรรมมากที่สุด ได้แก่ ประการแรก การศึกษาคอมโพสิตเครื่องดับเพลิงรายงานเรซินฟีนอลิก 7 ถึง 13% น้ำหนัก/น้ำหนัก โดยมีประสิทธิภาพสูงสุดที่ 10 ถึง 11% ในระบบที่ใช้ KNO3 ซึ่งสอดคล้องกับเรซินต่อออกซิไดเซอร์ประมาณ 1:6.4^[3]; และประการที่สอง การทดสอบการเผาไหม้อิสระบันทึกอัตราการเผาไหม้ 3.67 มิลลิเมตร/วินาที ที่ PF 6% w/w ด้วย KNO3 82% w/w^[4]. ทั้งสองอย่างเป็นผลลัพธ์เฉพาะของสูตรผสม ไม่ใช่ค่าคงที่สากล ปริมาณสารยึดเกาะส่งผลโดยตรงต่อความสมบูรณ์ของการเผาไหม้ โดยการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์มีส่วนทำให้เกิดการปล่อยฝุ่นละออง^[7]. การพัฒนาสูตรผสมควรดำเนินการผ่านกรอบงานห้าขั้นตอนในส่วนที่ 5 โดยมีการทดสอบชุดย่อยและการวัดอัตราการเผาไหม้และสารตกค้างที่บันทึกไว้ กรอบการปฏิบัติตามข้อกำหนดประกอบด้วย NFPA 1124 (โดยมีหมายเหตุการถอนออกบางส่วน), ATF 27 CFR ส่วนที่ 555, การจำแนกประเภท PHMSA/DOT UN, CPSC 16 CFR 1507.2 และ APA 87-1^[10][11][12]. ทุกค่าในบทความนี้เป็นช่วงที่เผยแพร่โดยทั่วไปหรือข้อกำหนดมาตรฐาน ต้องกำหนดอัตราส่วนที่เหมาะสมโดยทดลองในระบบเฉพาะ

8. ขั้นตอนต่อไป

หากคุณกำลังประเมินฟีนอลิกเรซินสำหรับดอกไม้ไฟหากต้องการสูตร โปรดส่ง:

• ประเภทการใช้งาน (ดอกไม้เพลิง, น้ำพุ, เปลือกอากาศ, ดีเลย์)
• ระบบออกซิไดเซอร์ (KNO3, KClO4 ฯลฯ)
• สูตรปัจจุบันหรือจุดเริ่มต้น
• ลักษณะการเผาไหม้เป้าหมาย
• กรอบการกำกับดูแลที่บังคับใช้ (NFPA, ATF, PHMSA, CPSC หรืออื่นๆ)
• เอกสารประกอบที่จำเป็น (TDS, COA, ข้อมูลขนาดอนุภาค, โปรไฟล์ TGA)

เราจะให้ข้อมูลคุณสมบัติเฉพาะเกรดบันทึก:อัตราส่วนสารยึดเกาะต่อออกซิไดเซอร์ที่เหมาะสมที่สุดจะต้องถูกกำหนดโดยการทดลองในระบบเฉพาะของคุณ

ขอข้อมูลฟีนอลิกเรซิน TDS และข้อมูลขนาดอนุภาค →

อ้างอิง

1. คอนคลิง เจเอ; โมเซลลา, ซี.เคมีของดอกไม้ไฟ: หลักการและทฤษฎีพื้นฐาน, ฉบับที่ 3 สำนักพิมพ์ซีอาร์ซี, โบกา ราตัน, 2019[ฟังก์ชัน Binder และบทควบคุมอัตราการเผาไหม้]
2. ชิมิสึ, ที.ดอกไม้ไฟ: ศิลปะ วิทยาศาสตร์ และเทคนิค. สิ่งพิมพ์ดอกไม้ไฟ, ออสติน, เท็กซัส, 1981[หลักการกำหนดสูตรและความสมดุลของออกซิไดเซอร์/เชื้อเพลิง]
3. ฟเยลด์, ม.; คริสเตนเซน เท็กซัส; ฟอสซัม ม.; แวร์เนส, แอนะล็อก; Eckhoff, RK (การวิจัยพลังงาน SINTEF) "องค์ประกอบดอกไม้เพลิงที่มีโพแทสเซียมไนเตรตเป็นสารดับเพลิงที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด"วารสาร ASTM อินเตอร์เนชั่นแนล, 2548.[เอกสารฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์เรซิน 7 ถึง 13% w/w; เหมาะสมที่สุด 10 ถึง 11%; KNO3 70% ที่เหมาะสม; ประสิทธิภาพการเผาไหม้สูงสุดประมาณ 90% บริบทคือคอมโพสิตละอองลอยดับเพลิง ซึ่งอ้างถึงในที่นี้ว่าเป็นอะนาล็อกของระบบออกซิไดเซอร์และเชื้อเพลิง]
4. ข้อมูลการเผาไหม้ขององค์ประกอบดอกไม้เพลิงที่ใช้ KNO3 โดยผู้ทรงคุณวุฒิ: สารยึดเกาะฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ที่ 6% w/w กับ KNO3 ที่ 82% w/w, อัตราการเผาไหม้ 3.67 มม./วินาที[เอกสารประกอบอัตราการเผาไหม้ขององค์ประกอบตาม KNO3]
5. คนอ.; ปีลาต แอลเอเรซินฟีนอล: เคมี การใช้งาน และสมรรถนะ. สปริงเกอร์ เบอร์ลิน 1985 ISBN 3-540-15039-0 (พิมพ์ซ้ำ 2013)
6. สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา US6689285 B2.องค์ประกอบในการดับเพลิงที่ก่อตัวเป็นสเปรย์พลุไฟ. ผู้ประดิษฐ์: Marion Thomas Hicklin, Walter Charles Fink; ผู้รับมอบหมาย: Walter Kidde Portable Equipment Inc.; ออกเมื่อ 10 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2547[เอกสารเรซินฟีนอลฟอร์มาลดีไฮด์ (PF เชื่อมโยงข้าม iditol) เป็นสารยึดเกาะที่เผาไหม้; สูตรตัวอย่างประกอบด้วยไอดิทอล 11.1% ที่มี KNO3 และ KClO4]
7. หยูย.; หยาง ซ.; วังเอฟ.; หลิวค.; Deng, L. "สารยึดเกาะโพลีเอสเตอร์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมชนิดใหม่เพื่อลดมลพิษของอนุภาคที่เกิดจากการเผาไหม้ของดอกไม้ไฟ"วารสารการผลิตน้ำยาทำความสะอาด, 2020.[เอกสาร PM ลด 52.8% เทียบกับสารยึดเกาะฟีนอลเรซิน; องค์ประกอบที่มีพันธะฟีนอลิกไม่สามารถเผาไหม้ได้เต็มที่ ส่งผลให้เกิดมลภาวะต่ออนุภาคภายใต้การเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์]
8. ลอชเต, HW; สเตราส์, เอล; และคณะ "การย่อยสลายด้วยความร้อนออกซิเดชั่นของโพลีคอนเดนเสทฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์: การศึกษาการเปลี่ยนแปลงทางความร้อนและองค์ประกอบองค์ประกอบของการเกิดถ่าน"วารสารวิทยาศาสตร์พอลิเมอร์ประยุกต์(จัดทำดัชนีที่ OSTI / Semantic Scholar)[เอกสารถ่านให้ผลผลิต 40.0 ถึง 43.8% ที่ 800 องศาเซลเซียส สำหรับเรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ใน TGA ในบรรยากาศเฉื่อย; ระยะการสลายตัวที่สอดคล้องกับระยะแรก 340 ถึง 480 องศาเซลเซียส]
9. กรานาโด, ล.; ทาเวอร์เนียร์ร.; ห้องโถง ก.; เดวิด ก.; Caillol, S. "การศึกษาจลนพลศาสตร์การบ่มเชิงเปรียบเทียบของเทอร์โมเซตฟอร์มาลดีไฮด์ที่ให้ผลผลิตถ่านสูงและเทเรฟทาลาลดีไฮด์-ฟีนอลิก" HAL / Institut Charles Gerhardt, มหาวิทยาลัยมงเปลลีเยร์, 2018[เอกสาร PF รีโซลการบ่มและการย่อยสลายจลนพลศาสตร์]
10. สมาคมป้องกันอัคคีภัยแห่งชาติNFPA 1124: รหัสสำหรับการผลิต การขนส่ง และการเก็บรักษาดอกไม้ไฟและวัตถุเกี่ยวกับดอกไม้ไฟ. ควินซี แมสซาชูเซตส์: NFPA[หมายเหตุ: ข้อกำหนดการขายปลีกดอกไม้ไฟสำหรับผู้บริโภคและข้อกำหนดการจัดเก็บถูกเพิกถอนบางส่วนตั้งแต่ปี 2013-2014 และย้ายไปที่รหัสไฟ NFPA 1 ยืนยันการบังคับใช้ฉบับปัจจุบัน]
11. สำนักงานแอลกอฮอล์ ยาสูบ อาวุธปืน และวัตถุระเบิด (ATF) ของสหรัฐอเมริกา27 CFR ตอนที่ 555: การค้าขายวัตถุระเบิดรวมถึงข้อกำหนดการจัดเก็บส่วนย่อย K (ตารางระยะทาง มาตรา 555.218; มาตรา 555.221 การแสดงดอกไม้ไฟ) วอชิงตัน ดี.ซี.
12. กระทรวงคมนาคมของสหรัฐอเมริกา / PHMSAดอกไม้ไฟ: การอนุมัติวัตถุระเบิด(UN 0335 Division 1.3G; UN 0336 Division 1.4G; UN 0337 Division 1.4S; UN 0431 Articles Pyrotechnic for Professional Purposes ต่อ 49 CFR 172.101; APA Standard 87-1 รวมอยู่ในข้อมูลอ้างอิง) วอชิงตัน ดี.ซี.[ยังครอบคลุมรายการสารเคมีต้องห้าม CPSC 16 CFR 1507.2 สำหรับอุปกรณ์ดอกไม้ไฟสำหรับผู้บริโภค]