Materiały kompozytowe o podwyższonej odporności termicznej na

Materiały kompozytowe o podwyższonej odporności termicznej
na osnowie żywic epoksydowych
i karboksylanów glinu
Alicja Gostomska
Kierujący pracą: prof. dr hab. inż. Zbigniew Florjańczyk
Opiekun naukowy pracy: dr inż. Maciej Dębowski
Wprowadzenie
Napełniacze nieorganiczne w kompozytach polimerowych mają na celu poprawę
właściwości użytkowych materiału. W klasycznych układach drobiny dodatków mają
rozmiary mikrometryczne, a ich powierzchnia właściwości hydrofilowe. Prowadzi to do
występowania niskiej siły adhezji na granicy faz, która ogranicza poprawę parametrów
mechanicznych kompozytu. W celu zniwelowania tego problemu prowadzi się organofilizację
oraz maksymalne rozwinięcie powierzchni napełniacza [1]. Do tego typu układów zaliczamy
karboksylany glinu, których przykładem jest produkt gibsytu z kwasem
4-hydroksybenzoesowym [2].
Wyniki i dyskusja
W ramach pracy dyplomowej wykonano serię reakcji mających na celu osiągnięcie dużej
zawartości fazy organicznej w produkcie gibsytu z kwasem 4-hydroksybenzoesowym, jak
również dużej anizotropii kształtu i rozmiarów nanometrycznych drobin tego związku.
Wykorzystano metodę bezrozpuszczalnikową, w ksylenie i w wodzie przy różnych
stosunkach molowych substratów. Operowano również czasem reakcji. Otrzymane produkty
scharakteryzowano metodami analizy elementarnej, spektroskopii FTIR oraz pomiarów SEM.
Wybrany układ zaaplikowano jako napełniacz w kompozytach z udziałem nienasyconej
żywicy poliestrowej Polimal® 109-32K oraz żywicy epoksydowej Epidian® 5. Układy po
usieciowaniu poddano badaniom wytrzymałościowym na aparacie Instron.
Wnioski
Na podstawie przeprowadzonych badań wykazano, że najlepszą metodą syntezy
napełniacza okazała się reakcja w wodzie w 130°C z zastosowaniem reaktorów
ciśnieniowych. Drobiny produktu tej syntezy wykazywały dobrą anizotropię kształtu, rozmiar
nanometryczny oraz były dobrze zwilżane przez żywice.
W przypadku kompozytów z nienasyconą żywicą poliestrową wprowadzenie modyfikatora
nie skutkowało polepszeniem właściwości mechanicznych względem czystego gibsytu.
Po zaaplikowaniu 1%wag napełniacza do żywicy epoksydowej wytrzymałość na rozciąganie
wzrosła aż o 15% w stosunku do czystej żywicy, również elastyczność kompozytu uległa
poprawie. Oba te czynniki sugerują, że w tym przypadku naprężenia są efektywniej
przenoszone i rozpraszane.
Literatura
1. Florjańczyk, Z.; Dębowski, M.; Chwojnowski, E.; Łokaj, K.; Ostrowska, J.;
Polimery, 2009, 10, 691
2. Borkowska M.; “Organiczne modyfikowane wodorotlenki glinu jako nanonapełniacze w
kompozytach o wysokiej odporności na płomień”, praca dyplomowa, Politechnika
Warszawska, 2010