Effect of modified bentonites on the crosslinking process of epoxy resin with alifphatic amine as curing agent

• Autorzy: Oliwa Rafał , Oliwa Joanna , Bulanda Katarzyna , Oleksy Mariusz , Budzik Grzegorz

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2019.7.5

Warianty tytułu

PL

Wpływ modyfikowanych bentonitów na proces sieciowania żywicy epoksydowej aminą alifatyczną

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this work the influence of modified bentonites on the process of epoxy crosslinking with triethylenetetramine (TETA) was investigated. Bentonites (BS) modified with quaternary phosphonium (QPS) and ammonium (QAS) salts were used as a nanofiller in the epoxy matrix (EP) in the amounts of 1 and 3 wt %. Gel time of the compositions was investigated using rotational rheometer at 30, 45 and 60 °C and activation energies of the compositions were determined. The storage G’ and loss G” moduli crossover criterion was used to determine the nanocomposites gel time variation. On the basis of the obtained results, it was found that the addition of modified aluminosilicates decreased the gel time of epoxy compositions at 30 and 45 °C, while at 60 °C it increased compared to unmodified epoxy resin. The obtained results indicate that the amount of modified aluminosilicate and the type of salt influence the reactivity of epoxy compositions. Among the tested systems, the most reactive was the composition of EP+3%BSQPS1, because the gel time at 30 °C and activation energy decreased by 1500 s and 8 J/mol, respectively, in relation to the unfilled EP resin. A more catalytic effect was observed in the case of bentonites modified with quaternary phosphonium salts, which may be associated with lower phosphorus electronegativity in relation to nitrogen and a lower viscosity of these systems.

PL

Zbadano wpływ dodatku modyfikowanych bentonitów na proces sieciowania epoksydów za pomocą trietylenotetraaminy (TETA). Bentonit (BS) modyfikowany czwartorzędowymi solami fosfoniowymi (QPS) lub amoniowymi (QAS) użyto jako nanonapełniacz w osnowie epoksydowej (EP) w ilości 1 oraz 3 % mas. Za pomocą reometru rotacyjnego zbadano czas żelowania kompozycji w temp. 30, 45 i 60 °C, wyznaczono też ich energie aktywacji. Punkt żelowania wyznaczały przecinające się krzywe modułów zachowawczego G’ i stratności G”. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że dodatek do żywicy epoksydowej modyfikowanych glinokrzemianów spowodował skrócenie czasu żelowania kompozycji w temp. 30 i 45 °C, natomiast w temp. 60 °C nastąpiło jego wydłużenie w stosunku do czasu żelowania niemodyfikowanej żywicy epoksydowej. Uzyskane wyniki wskazują, że zarówno ilość dodanego modyfikowanego glinokrzemianu, jak i rodzaj soli użytej do modyfikacji wpływają na reaktywność wytworzonych kompozycji epoksydowych. Spośród badanych układów największą reaktywność wykazywała kompozycja EP+3%BSQPS1; czas żelowania w 30 °C i energia aktywacji zmniejszyły się, odpowiednio, o 1500 s i 8 J/mol w stosunku do wartości odpowiadających nienapełnionej żywicy EP. Większy katalityczny efekt zaobserwowano w wypadku bentonitów modyfikowanych solami fosfoniowymi, co może wynikać z mniejszej elektroujemności fosforu niż azotu.

Słowa kluczowe

EN

epoxy resin; modified bentonites; gel time; activation energy; rheometry

PL

żywica epoksydowa; modyfikowane glinokrzemiany; czas żelowania; energia aktywacji; reometria

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 64, Nr 7-8
• Strony: 499--503
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys.

Twórcy

autor

Oliwa Rafał

• Rzeszow University of Technology, Faculty Chemistry, Al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów, Poland

autor

Oliwa Joanna

• Rzeszow University of Technology, Faculty Chemistry, Al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów, Poland

autor

Bulanda Katarzyna

• Rzeszow University of Technology, Faculty Chemistry, Al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów, Poland

autor

Oleksy Mariusz

• Rzeszow University of Technology, Faculty Chemistry, Al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów, Poland

autor

Budzik Grzegorz

• Rzeszow University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów, Poland

Bibliografia

• [1] Rapacz-Kmita A., Moskala N., Dudek M. et al.: Archives of Metallurgy and Materials 2016, 61, 875. http://dx.doi.org/10.1515/amm-2016-0148
• [2] Dzuhri S., Yuhana N.Y., Khairulazfar M.: Sains Malaysiana 2015, 44, 441. http://dx.doi.org/10.17576/jsm-2015-4403-16
• [3] Rao Y., Liu A., O’Connell K.: Polymer 2018, 142, 109. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2018.03.027
• [4] Chmielewska D., Barczewski M., Sterzyński T.: Polimery 2013, 58, 270.
• [5] Haghnegahdar M., Naderi G., Bakhshandeh G.R. et al.: Materials Research Innovations 2013, 17, 483. http://dx.doi.org/10.1179/1433075X13Y.0000000099
• [6] Aradhana R., Mohanty S., Nayak S.K.: International Journal of Adhesion and Adhesives 2018, 84, 238. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2018.03.013
• [7] Peila R., Seferis J.C., Karaki T., Parker G.: Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 2009, 2, 587. http://dx.doi.org/10.1007/s10973-008-9343-1
• [8] Vijayan P.P., Puglia D., Kenny J.M., Thomas S.: Soft Matter 2013, 9, 2899.
• [9] Penoff M.E., Lanfranconi M., Alvarez V.A., Oilier R.: Thermochimica Acta 2015, 608, 20. https://doi.org/10.1016/j.tca.2015.04.008
• [10] Li L., Zou H., Liang M., Chen Y.: Thermochimica Acta 2014, 597, 93. https://doi.org/10.1016/j.tca.2014.10.008
• [11] Oliwa R., Heneczkowski M., Oleksy M.: Polimery 2015, 60, 167. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2015.167
• [12] Pat. Appl. P. 428 707 (01.2019).
• [13] Utility model W 126351.
• [14] Winter H.H.: Polymer Engineering and Science 1987, 27, 1698.
• [15] Laza J.M., Julian C.A., Larrauri E. et al.: Polymer 1998, 40, 35.
• [16] Hayaty M., Beheshty M.H., Esfandeh M.: Journal of Applied Polymer Science 2011, 120, 1484. https://doi.org/10.1002/app.33251
• [17] Chen D., He P.: Composites Science and Technology 2004, 64, 2501. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2004.05.008
• [18] Becker O., Cheng Y.B., Varley R.J., Simon G.P.: Macromolecules 2003, 36, 1616. https://doi.org/10.1021/ma0213448
• [19] Kortaberria G., Solar L., Jimeno A. et al.: Journal of Applied Polymer Science 2006, 102, 5932. https://doi.org/10.1002/app.25108
• [20] Pascual-Sánchez V., Barrientos-Ramirez S., Martín-Martínez J.M.: Composite Interfaces 2010, 17, 513. https://doi.org/10.1163/092764410X513477
• [21] Modbouly S.A., Otaigbe J.U.: Macromolecules 2006, 39, 4147. https://doi.org/10.1021/ma060049a

Uwagi

PL

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