PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Fire resistance and mechanical properties of powder-epoxy composites reinforced with recycled glass fiber laminate

Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Odporność na płomień oraz właściwości mechaniczne kompozytów proszkowej żywicy epoksydowej wzmocnionej recyklatem laminatu z włóknem szklanym
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
In this article the effect of type and content of fractions of recycled glass fiber reinforced plastics (GFRP) on the mechanical properties and flame resistance of epoxy composites (EP) were investigated. For this purpose, post-production waste of glass fabric reinforced laminate with epoxy matrix containing 15 wt % of aluminum diethylphosphinate (AlDPi), 10 wt % of melamine polyphosphate (MPP) and 15 wt % of zinc borate (ZB) was ground and sieved to obtain four fractions of grain size: >1 mm (A), 1–0.5 mm (B), 0.25–0.5 mm (C) and <0.25 mm (D). The two smallest fractions (C, D) were used to prepare epoxy composites containing 10, 15 and 20 wt % of waste. The mechanical properties and fire resistance of obtained composites aimed as structural elements of seat equipment in public transport were determined. Scanning electron microscopy (SEM) was also performed to investigate the morphology of brittle fractures of epoxy composites. It was found that the amount and type of recyclated GFRP fraction affects the functional properties of powder-epoxy resin composites. The best results were obtained for the composite containing 15 wt % of the smallest fraction (D), as all mechanical properties were significantly improved [hardness 147.6 N/mm2 (+42.5%), impact strength 9.64 kJ/m2 (+11%), Young’s modulus 2.98 GPa (+41.5%), tensile strength 51.5 MPa (+37%) and flexural strength 98.7 MPa (+10.9%)]. On the other hand, significant decrease in mechanical properties was observed for the composite containing 20 wt % of the fractions with grain size 0.5–0.25 mm (C). The analysis of the brittle fractions morphology of composites, indicates the weak dispersion and agglomerates formation in the case of composites with coarse-grained fractions. This also contributed to the flammability results. The highest flame resistance was found in the composite with 20 wt % of the fine-grained fraction: limiting oxygen index LOI = 26.1% instead of 20.6% – EP, peak of heat release rate pHRR = 540.3 kW/m2 instead of 940.1 kW/m2 – EP.
PL
Zbadano wpływ rodzaju oraz zawartości frakcji recyklatu laminatu z włóknem szklanym (GFRP) na właściwości mechaniczne oraz odporność na płomień kompozytów żywicy epoksydowej (EP). W tym celu zmielono odpady poprodukcyjne formatki fotela wykonanej z laminatu wzmocnionego tkaniną szklaną na osnowie żywicy epoksydowej, zawierającej 15% mas. dietylofosfinianu glinu (AlDPi), 10% mas. polifosforanu melaminy (MPP) oraz 15% mas. boranu cynku (ZB). Otrzymano cztery frakcje o wymiarach ziaren: >1 mm (A), 1–0,5 mm (B), 0,25–0,5 mm (C) oraz <0,25 mm(D). Dwie najdrobniejsze frakcje (C, D) wykorzystano do sporządzenia kompozytówepoksydowych zawierających 10, 15 i20% mas. odpadów. Oceniono właściwości mechaniczne oraz odporność na płomień otrzymanych materiałów pod kątem zastosowania ich jako elementy konstrukcyjne fotela w publicznych środkach transportu. Najlepsze wyniki uzyskano w wypadku kompozytu zawierającego 15% mas. frakcji D, znacznie poprawiły się: twardość – 147,6 N/mm2 (o 42,5%), udarność – 9,64 kJ/m2 (o 11%), moduł Younga – 2,98 GPa (o 41,5%), naprężenie rozciągające – 51,5 MPa (o 37%) oraz naprężenie zginające – 98,7 MPa (o 10,9%). Z kolei wyraźne pogorszenie właściwości mechanicznych zaobserwowano w wypadku kompozytu zawierającego 20% mas. frakcji o wymiarach ziaren 0,5–0,25 mm (C). Na podstawie wyników skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) morfologii kruchych przełomów otrzymanych kompozytów stwierdzono słabą dyspersję oraz powstawanie aglomeratów w kompozytach z frakcją gruboziarnistą, co miało również wpływ na palność badanych materiałów. Największą odpornością na płomień odznaczał się kompozyt zawierający 20% mas. frakcji D: indeks tlenowy LOI = 26,1% (w odniesieniu do wartości LOI żywicy epoksydowej 20,6%), maksymalna szybkość uwalniania ciepła pHRR = 540,3 kW/m2 (wporównaniu z pHRR żywicy EP – 940,1 kW/m2).
Czasopismo
Rocznik
Strony
280--288
Opis fizyczny
Bibliogr. 35 poz., rys.
Twórcy
autor
  • Rzeszow University of Technology, Faculty Chemistry, al. Powstańców Warszawy 6, 35-959 Rzeszów, Poland
  • Rzeszow University of Technology, Faculty Chemistry, al. Powstańców Warszawy 6, 35-959 Rzeszów, Poland
  • Rzeszow University of Technology, Faculty Chemistry, al. Powstańców Warszawy 6, 35-959 Rzeszów, Poland
  • Rzeszow University of Technology, Faculty of Menagement, al. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, Poland
  • Rzeszow University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering & Aeronautics, al. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, Poland
  • Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science & Engineering, Wołoska 141, 02-507 Warsaw, Poland
  • SZTK TAPS Maciej Kowalski, Borowa 4, 94-247 Łódź, Poland
Bibliografia
  • [1] Błędzki A.K., Gorący K., Urbaniak M., Scheibe M.: Polimery 2019, 64, 777. https://dx.doi.org/10.14314/polimery.2019.11.6
  • [2] JEC Composite Magazin 2019, March, nr 127.
  • [3] Kinvi-Dossou G., Boumbimba R.M., Bonfoh N. et al.: Composite Structures 2019, 217, 1. http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2019.02.090
  • [4] Ma Y., Nutt S.: Polymer Degradation and Stability 2018, 153, 307.
  • [5] Kocevar G., Krzan A.: Journal of Material Cycles and Waste Management 2018, 20, 1106. http://dx.doi.org/10.1007/s10163-017-0673-6
  • [6] Dehghan A., Peterson K., Shvarzman A.: Construction and Building Materials 2017, 146, 238. http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.04.011
  • [7] Rybicka J., Tiwari A., Leeke G.A.: Journal of Cleaner Production 2016, 112, 1001. http://dx.doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.08.104
  • [8] Yang Y., Boom R., Irion B. et al.: Chemical Engineering and Processing: Process Intensification 2012, 51, 53. http://dx.doi.org/10.1016/j.cep.2011.09.007
  • [9] Nahil M.A., Williams P.T.: Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 2011, 91, 67. http://dx.doi.org/10.1016/j.jaap.2011.01.005
  • [10] Pender K., Yang L.: Polymer Composites 2019, 40, 3510. http://dx.doi.org/10.1002/pc.25213
  • [11] Pickering S.J., Kelly R.M., Kennerley J.R. et al.: Composites Science and Technology 2000, 60, 509. http://dx.doi.org/10.1016/S0266-3538(99)00154-2
  • [12] Oyedun A.O., Lam K-L., Gebreegziabher T. et al.: Chemical Engineering Transactions 2012, 29, 655. http://dx.doi.org/10.3303/CET1229110
  • [13] Okajima I., Watanabe K., Haramiishi S. et al.: The Journal of Supercritical Fluids 2017, 119, 44. http://dx.doi.org/10.1016/j.supflu.2016.08.015
  • [14] Yan H., Lu C., Jing D. et al.: New Carbon Materials 2016, 31, 46. http://dx.doi.org/10.1016/S1872-5805(16)60004-5
  • [15] Oliveux G., Dandy L.O., Leeke G.A.: Polymer Degradation and Stability 2015, 118, 96. h t t p : //d x . d o i . o r g / 10 .10 16 / j . p o l y m d e g r a d -stab.2015.04.016
  • [16] Liu T., Zhang M., Guo X. et al.: Polymer Degradation and Stability 2017, 139, 20. h t t p : //d x . d o i . o r g / 10 .10 16 / j . p o l y m d e g r a d -stab.2017.03.017
  • [17] Palmer J., Ghita O.R., Savage L., Evans K.E.: Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 2009, 40, 490. http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesa.2009.02.002
  • [18] Oliveux G., Dandy L.O., Leeke G.A.: Progress in Materials Science 2015, 72, 61. http://dx.doi.org/10.1016/j.pmatsci.2015.01.004
  • [19] Liu Y., Farnsworth M., Tiwari A.: Journal of Cleaner Production 2017, 140, 1775. http://dx.doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.08.038
  • [20] Bevis M.J., Bream C.E., Hornsby P.R. et al.: Materials, Functionality & Design: Proceedings of the 5th European Conference on Advanced Materials and Processes and Applications/EUROMAT 97, Maastricht, NL, 21–23 April 1997, Vol. 2, pp. 219–221.
  • [21] Zhu P., Liu X., Wang Y. et al.: Journal of Environmental Chemical Engineering 2017, 5, 3439. http://dx.doi.org/10.1016/j.jece.2017.06.050
  • [22] Ogi K., Nishikawa T., Okano Y., Taketa I.: Advanced Composite Materials 2007, 16, 181. http://dx.doi.org/10.1163/156855107780918982
  • [23] Silva L.V., Angrizani C.C., Souza J.R.: Journal of Applied Polymer Science 2012, 124, 302. http://dx.doi.org/10.1002/app.34873
  • [24] Dangtungee R., Somchua S., Siengchin S.: Mechanics of Composite Materials 2012, 48, 325. http://dx.doi.org/10.1007/s11029-012-9279-1
  • [25] Beauson J., Madsen B., Toncelli C. et al.: Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 2016, 90, 390. http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesa.2016.07.009
  • [26] Hanan U.A., Hassan S.A., Wahit M.U. et al.: International Journal of Advanced and Applied Sciences 2017, 4, 1. http://dx.doi.org/10.21833/ijaas.2017.03.001
  • [27] Kalebek N.A.: Fibers and Polymers 2017, 18, 172. http://dx.doi.org/10.1007/s12221-017-6488-1
  • [28] Oliwa R., Oleksy M., Oliwa J. et al.: Polimery 2019, 44, 290. https://dx.doi.org/10.14314/polimery.2019.4.7
  • [29] Shukri T.M., Mosnacek J., Basfar A.A. et al.: Journal of Applied Polymer Science 2008, 109, 167. https://doi.org/10.1002/app.28080
  • [30] Wang J., Qian L., Xu B. et al.: Polymer Degradation and Stability 2015, 122, 8. h t t p : //d x . d o i . o r g / 10 .10 16 / j . p o l y m d e g r a d -stab.2015.10.011
  • [31] Schartel B., Hull T.R.: Fire and Materials 2007, 31, 327. http://dx.doi.org/10.1002/fam.949
  • [32] Braun U., Schartel B., Fichera M.A. et al.: Polymer Degradation and Stability 2007, 92, 1528. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2007.05.007
  • [33] Braun U., Balabanovich A.I., Schartel B. et al.: Polymer 2006, 47, 8495. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2006.10.022
  • [34] Salasińska K., Barczewski M., Górny R. et al.: Polymer Bulletin 2018, 75, 2511. http://dx.doi.org/10.1007/s00289-017-2163-3
  • [35] Zhou Y., Pervin F., Rangari V.K., Jeelani S.: Journal of Materials Processing Technology 2007, 191, 347. http://dx.doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2007.03.059
Uwagi
PL
Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-45df6252-e1b4-42bc-9d06-57e42882ebb0
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.