Microsilica filler for polyurea systems

• Autorzy: Pakuła Daria , Dobrosielska Marta , Sztorch Bogna , Popiół Maciej , Klonowski Bartosz , Brząkalski Dariusz , Marciniec Bogdan , Przekop Robert E.

Warianty tytułu

PL

Mikrokrzemionkowy napełniacz do systemów polimocznikowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Microsilica is widely used as a reinforcing filler due to its high commercial availability and low price, which plays a significant role in reducing production costs. It fills the empty volumes of the material and decreases the porosity, which in turn improves the mechanical properties of composites. Polyurea coatings modified with microsilica and aerosil were prepared using a spray-coating machine. The materials were characterised in terms of thermal stability (thermogravimetric analysis - TGA, differential scanning calorimetry - DSC), mechanical properties (tensile strength, Shore D scale hardness), and hydrophilic-hydrophobic properties. To confirm the structure of the obtained materials, FT-IR spectroscopy was used. SEM analysis was performed to assess the dispersion of the modifiers in the polyurea coatings. The physicochemical properties of the obtained compositions were measured after ageing the samples under different conditions, including storing at room temperature, curing for 5 and 14 days at 80°C and weathering for 500 h with UV irradiation in a weathering station. The collected results show that the addition of microsilica improves not only the mechanical properties, but also the thermal stability of the obtained composites.

PL

Mikrokrzemionka stosowana jest powszechnie jako napełniacz wzmacniający ze względu na dobrą komercyjną dostępność materiału oraz niską cenę, co w znacznym stopniu przyczynia się do obniżenia kosztów produkcji. Wypełnia wolne przestrzenie w materiale oraz zmniejsza porowatość, dzięki czemu wpływa na poprawę właściwości mechanicznych kompozytów. Powłoki polimocznikowe modyfikowane microsilicą oraz aerosilem otrzymano przy użyciu urządzenia do powlekania natryskowego. Materiały scharakteryzowano pod kątem stabilności termicznej (analiza termograwimetryczna TGA, różnicowa kalorymetria skaningowa DSC), właściwości mechanicznych (wytrzymałość na rozciąganie, pomiar twardości w skali Shore’a D), właściwości hydrofilowo-hydrofobowych. Do potwierdzenia struktury otrzymanych materiałów wykorzystano analizę spektroskopową FT-IR. Wykonano analizę SEM w celu określenia dyspersji modyfikatorów w powłokach polimocznikowych. Badania właściwości fizykochemicznych oraz mechanicznych przeprowadzono po kondycjonowaniu próbek w różnych warunkach, tj. temperatura pokojowa, wygrzewanie w temperaturze 80˚C przez 5 dni oraz 14 dni, proces starzenia przez 500 godzin w komorze UV. Z przeprowadzonych badań wynika, że dodatek mikrokrzemionki do osnowy polimerowej poprawia nie tylko właściwości mechaniczne, ale i stabilność termiczną uzyskanych kompozytów.

Słowa kluczowe

EN

polyurea; coatings; fillers; microsilica; spray-coating

PL

polimocznik; powłoki; napełniacze; mikrokrzemionka; natrysk

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 19, nr 2
• Strony: 76--82
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pakuła Daria

• Adam Mickiewicz University in Poznań, Faculty of Chemistry, ul. Uniwersytetu Poznańskiego 8, 61-614 Poznań, Poland

autor

Dobrosielska Marta

• Teklon Sp. z o.o., ul. Świętego Marcina 29/8, 61-806 Poznań, Poland

autor

Sztorch Bogna

• Adam Mickiewicz University in Poznań, Centre for Advanced Technologies, ul. Uniwersytetu Poznańskiego 10, 61-614 Poznań, Poland

autor

Popiół Maciej

• Teklon Sp. z o.o., ul. Świętego Marcina 29/8, 61-806 Poznań, Poland

autor

Klonowski Bartosz

• Teklon Sp. z o.o., ul. Świętego Marcina 29/8, 61-806 Poznań, Poland

autor

Brząkalski Dariusz

• Adam Mickiewicz University in Poznań, Faculty of Chemistry, ul. Uniwersytetu Poznańskiego 8, 61-614 Poznań, Poland

autor

Marciniec Bogdan

• Adam Mickiewicz University in Poznań, Centre for Advanced Technologies, ul. Uniwersytetu Poznańskiego 10, 61-614 Poznań, Poland

autor

Przekop Robert E.

• Adam Mickiewicz University in Poznań, Centre for Advanced Technologies, ul. Uniwersytetu Poznańskiego 10, 61-614 Poznań, Poland

Bibliografia

• [1] Tor-Świątek A., Sedlařík V., Nowoczesne materiały polimerowe i ich przetwórstwo Część 1, 2014, 26-40.
• [2] Casalini R., Bogoslovov R., Qadri, S.B., Roland C.M., Nanofiller reinforcement of elastomeric polyurea, Polymer 2012, 53, 1282-1287.
• [3] Stasiek A., Raszkowska-Kaczor A., Formela K., Effect of inorganic powder fillers on the polypropylene properties, Przemysł Chemiczny 2014, 93/6, 888-892.
• [4] Stasiek A., Łubkowski D., Przetwórstwo Tworzyw 2010, 16.
• [5] Knop K., Nowoczesne powłoki polimocznikowe do ochrony konstrukcji żelbetonowych, Izolacje 2017, 9.
• [6] Guan S.W., 100% Solids Polyurethane and Polyurea Coaings Technology, Coatings World 2013, 49-58.
• [7] Shime J., Mohr D., Using split Hopkins on pressure bars to perform large strain compression tests on polyurea at low intermediate and high strain rates, Int. J. Impact Eng. 2009, 36, 1116-1127.
• [8] Qiao J., Amirkhizi A.V., Schaaf K., Nemat-Nasser S., Wu G., Dynamic mechanical and ultrasonic properties of polyurea, Mechanics of Materials 2011, 43, 598-607.
• [9] Banera J., Maj M., Ubysz A., Powłoki polimocznikowe w budownictwie, Poznań 2017.
• [10] Kernizan C., Lornimor J.J., Polyurea greases application case studies, White Paper Lubrisense 2013, 14, 1-11.
• [11] Dudley J., Primeaux II, Polyurea Elastomer Technology: History, Chemistry & Basic Formulating Techniques, A Presentation by Primeaux Associates LLC, 2004.
• [12] Mariappan T., Wilkie C.A., Thermal and fire retardant properties of polyurea, Polimery 2013, 58, 371-384.
• [13] Roland C.M., Twigg J.N., Vu Y., Mott P.H., High strain rate mechanical behavior of polyurea, Polymer 2007, 48, 574-578.
• [14] Toutanji H.A., Choi H., Wonga D., Gilbert J.A., Alldredge D.J., Applying a polyurea coating to high-performance organic cementitious materials, Construction and Building Materials 2013, 38, 1170-1179.
• [15] Tekalur S.A., Shukla A., Shivakumar K., Blast resistance of polyuria based layered composite materials, Compos. Struct 2008, 84, 271-281.
• [16] Dudley J., Primeaux II, D.J., Fast-Curing polyurea spray elastomers rapidly spreading in commercial use, Urethane Technology 2000, 17/5, 37-40.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).