Mechanical strength of epoxy/organoclay/carbon fiber hybrid composites

• Autorzy: Oliwa R. , Heneczkowski M. , Oliwa J. , Oleksy M.

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2017.658

Warianty tytułu

PL

Wytrzymałość mechaniczna hybrydowych kompozytów polimerowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The influence of organoclay (bentonite BS) modified with quaternary ammonium (QAS) and phosphonium salts (QPS) on the mechanical properties of epoxy/organoclay/carbon fiber hybrid composites was investigated. The longitudinal flexural strength of the composites containing 1 wt % ­BSQAS and BSQPS increased by 4 and 10 %, respectively, compared to the reference sample (epoxy resin/carbon fiber). Moreover, there was also a significant improvement, up to 13 %, of Young's modulus and transverse elastic modulus for the composites with modified bentonites. On the basis of the atomic force microscopy cross-section analysis (AFM), it was found that the composites with matrix containing the modified bentonites were characterized with larger interfacial surface, about 50 %, than that of unmodified matrix (epoxy resin/carbon fiber).

PL

Zbadano wpływ dodatku glinokrzemianu (bentonit BS) modyfikowanego czwartorzędowymi solami amoniowymi (QAS) lub fosfoniowymi (QPS) do nienasyconej żywicy epoksydowej (EP6) na właściwości mechaniczne hybrydowych kompozytów wzmocnionych włóknem węglowym (żywica epoksydowa/glinka/włókno węglowe). Stwierdzono, że dodatek 1 % mas. BSQAS lub BSQPS do osnowy żywicy EP6 powoduje zwiększenie wytrzymałości na zginanie w kierunku równoległym do ułożenia włókien węglowych o, odpowiednio, 4 i 10 % w porównaniu z wytrzymałością kompozytów na osnowie niemodyfikowanej (żywica epoksydowa/włókno węglowe). Dzięki modyfikacji uzyskano również wyraźną poprawę (powyżej 13 %) modułu Younga oraz modułu elastyczności. Na podstawie badań z zastosowaniem mikroskopii sił atomowych (AFM) stwierdzono, że kompozyty na osnowie żywicy epoksydowej zawierającej modyfikowane glinokrzemiany charakteryzują się większą (o ok. 50 %) powierzchnią międzyfazową na granicy włókno węglowe-polimer niż kompozyty na osnowie żywicy bez udziału glinki (żywica epoksydowa/włókno węglowe).

Słowa kluczowe

EN

epoxy/carbon fiber nanocomposites; bentonite; mechanical properties; electron microscopy

PL

nanokompozyty epoksydowo-węglowe; bentonit; właściwości mechaniczne; mikroskopia elektronowa

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 62, nr 9
• Strony: 658--665
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz., rys. kolor.

Twórcy

autor

Oliwa R.

• Rzeszow University of Technology, Department of Polymer Composites, Al. Powstańców Warszawy 6, 35-959 Rzeszów, Poland

autor

Heneczkowski M.

• Rzeszow University of Technology, Department of Polymer Composites, Al. Powstańców Warszawy 6, 35-959 Rzeszów, Poland

autor

Oliwa J.

• Rzeszow University of Technology, Department of Polymer Composites, Al. Powstańców Warszawy 6, 35-959 Rzeszów, Poland

autor

Oleksy M.

• Rzeszow University of Technology, Department of Polymer Composites, Al. Powstańców Warszawy 6, 35-959 Rzeszów, Poland

Bibliografia

• [1] Callister W.D.: “Materials Science and Engineering: An Introduction”, Wiley, Utah 2003.
• [2] Tjong S.C.: Materials Science and Engineering: R: Reports 2006, 53, 73. http://dx.doi.org/10.1016/j.mser.2006.06.001
• [3] Wang L., Wang K., Chen L. et al.: Composites Part A 2006, 37, 1890. http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesa.2005.12.020
• [4] Subramaniyan A.K., Sun C.T.: Composites Part A 2006, 37, 2257. http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesa.2005.12.027
• [5] Subramaniyan A.K., Sun C.T.: Composites Part A 2007, 38, 34. http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesa.2006.01.021
• [6] Lomakin S.M., Zaikov G.E.: Polymer Science Series B 2005, 47, 9.
• [7] Kim J.K., Hu C.G., Woo R.S.C. et al.: Composites Science and Technology 2005, 65, 805. http://dx.doi.org/10.1016/j.compscitech.2004.10.014
• [8] Frounchi M., Dadbin S., Salehpour Z. et al.: Journal of Membrane Science 2006, 282, 142. http://dx.doi.org/10.1016/j.memsci.2006.05.016
• [9] Xu B., Zheng Q., Song Y. et al.: Polymer 2006, 47, 2904. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2006.02.069
• [10] Kim J.K., Mai Y.W.: Composites Science and Technology 1991, 41, 333. http://dx.doi.org/10.1016/0266-3538(91)90072-W
• [11] Landowski M., Strugała G., Budzik M., Imielińska K.: Composites Part B: Engineering 2017, 41, 91. https://dx.doi.org/10.1016/j.compositesb.2017.01.003
• [12] Carolan D., Kinloch A.J., Ivankovic A. et al.: Procedia Structural Integrity 2016, 2, 96. http://dx.doi.org/10.1016/j.prostr.2016.06.013
• [13] Gabr M.H., Okumura W., Ueda H. et al.: Composites Part B: Engineering 2015, 69, 94. https://dx.doi.org/10.1016/j.compositesb.2014.09.033
• [14] Carolan D., Ivankovic A., Kinloch A.J. et al.: Journal of Materials Science 2017, 52, 1767. http://dx.doi.org/10.1007/s10853-016-0468-5
• [15] Zhao F., Huang Y., Liu L. et al.: Carbon 2011, 49, 2624. http://dx.doi.org/10.1016/j.carbon.2011.02.026
• [16] Chowdhury F.H., Hosur M.V., Jeelani S.: Materials Science and Engineering: A 2006, 421, 298. http://dx.doi.org/10.1016/j.msea.2006.01.074
• [17] Timmerman J.F., Hayes B.S., Seferis J.C.: Composites Science and Technology 2002, 62, 1249. http://dx.doi.org/10.1016/S0266-3538(02)00063-5
• [18] Khan S.U., Iqbal K., Munir A. et al.: Composites Part A 2001, 42, 253. http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesa.2010.11.011
• [19] Siddiqui N.A., Woo R.S.C., Kim J.K. et al.: Composites Part A 2007, 38, 449. http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesa.2006.03.001
• [20] Xu Y., Hoa S.V.: Composites Science and Technology 2008, 68, 854. http://dx.doi.org/10.1016/j.compscitech.2007.08.013
• [21] Phonthammachai N., Li X., Wong S. et al.: Composites Part A 2011, 42, 881. http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesa.2011.02.014
• [22] Oliwa R., Heneczkowski M., Oleksy M.: Polimery 2015, 60, 167. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2015.167
• [23] PL Pat. 395 821 (2013).
• [24] PL Pat. 397 541 (2014).
• [25] Oleksy M., Oliwa R., Heneczkowski M. et al.: Polimery 2012, 57, 228. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2012.228
• [26] Oliwa R., Heneczkowski M., Oleksy M. et al.: Advances in Manufacturing Science and Technology 2015, 39, 51. http://dx.doi.org/10.2478/amst-2015-0018
• [27] Sinha Ray S., Okamoto M.: Progress in Polymer Science 2003, 28, 1539. http://dx.doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2003.08.002
• [28] Wang M.S., Pinnavaia T.J.: Chemistry of Materials 1994, 6, 468.
• [29] Haque A., Shamsuzzoha M., Hussain F. et al.: Journal of Composite Materials 2003, 37, 1821.
• [30] Subramaniyan A.K., Sun C.T.: Journal of Composite Materials 2008, 42, 2111. http://dx.doi.org/10.1177/0021998308094550
• [31] Oleksy M.: Polimery 2012, 57, 212. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2012.212
• [32] Tsai J.L., Wu M.D.: Journal of Composite Materials 2008, 42, 553. http://dx.doi.org/10.1177/0021998307087514
• [33] Xiaoping H., Shenliang H., Liang Y.: Composites Science and Technology 2003, 63, 155. http://dx.doi.org/10.1016/S0266-3538(02)00207-5
• [34] Velmurugan R., Mohan T.P.: Journal of Reinforced Plastics and Composites 2009, 28, 17. http://dx.doi.org/10.1177/0731684407081439
• [35] Mohanty A.K., Misra M., Drzal L.T.: Composite Interfaces 2001, 8, 313. http://dx.doi.org/10.1163/156855401753255422
• [36] Munz M., Sturm H., Schulz E. et al.: Composites Part A 1998, 29, 1251. http://dx.doi.org/10.1016/S1359-835X(98)00077-3
• [37] Drzal L.T., Lawrence T.: “Epoxy Resins and Composites II” (Ed. Dušek K.), Springer Berlin Heidelberg 1986, 75, 1. http://dx.doi.org/10.1007/BFb0017912
• [38] Drzal L.T., Rich M.J., Koenig M.F. et al.: The Journal of Adhesion 1983, 16, 1.
• [39] Drzal L.T., Rich M.J., Koenig M.F. et al.: The Journal of Adhesion 1983, 16, 133.