Ablative thermo-protective properties of epoxy composites with high-melting metal nanooxides

Kucharczyk, Wojciech; Bakar, Mohamed; Strnadel, Bohumír; Białkowska, Anita; Żurowski, Wojciech; Gumiński, Robert

doi:10.14314/polimery.2025.2.2

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Ablative thermo-protective properties of epoxy composites with high-melting metal nanooxides

Autorzy

Kucharczyk Wojciech , Bakar Mohamed , Strnadel Bohumír , Białkowska Anita , Żurowski Wojciech , Gumiński Robert

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2025.2.2

Warianty tytułu

Ablacyjne termoochronne właściwości kompozytów epoksydowych z wysokotopliwymi nanotlenkami metali

Języki publikacji

Abstrakty

The influence of the hardener (polyaminoamide) and nanofillers (mixture of TiO2 and Al2O3 nanooxides) on the thermal protective ablative properties of epoxy resin (Epidian 52) was investigated. The composites were exposed to exhaust gases at temperatures above 1900°C for 120 s. A statistical analysis of the results obtained was performed. The best thermo-protective ablative properties showed the composite based on resin cured with the hardener (mass ratio of epoxy/hardener = 1:1) and 5 vol% of nanoparticles mixture containing 80% Al2O3 and 20% TiO2.

Zbadano wpływ utwardzacza (poliaminoamid) i nanonapełniaczy (mieszanina nanotlenków TiO2 i Al2O3) na ablacyjne termoochronne właściwości żywicy epoksydowej (Epidian 52). Kompozyty poddano działaniu gazów spalinowych o temperaturze powyżej 1900°C przez 120 s. Przeprowadzono analizę statystyczną uzyskanych wyników. Najlepsze właściwości miał kompozyt na bazie żywicy utwardzanej taką samą ilością utwardzacza (żywica/utwardzacz 1:1) z dodatkiem 5% obj. mieszaniny nanocząstek Al2O3 (80%) i TiO2 (20%).

Słowa kluczowe

ablative properties thermo-protective properties epoxy composites high-melting metal nanooxides

właściwości ablacyjne właściwości termoochronne kompozyty epoksydowe wysokotopliwe nanotlenki metali

Wydawca

Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej

Czasopismo

Polimery

Rocznik

2025

Tom

Vol. 70, nr 2

Strony

93--102

Opis fizyczny

Bibliogr. 46 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kucharczyk Wojciech

Faculty of Mechanical Engineering, Casimir Pulaski Radom University, 29 ul. Malczewskiego, 26-600 Radom, Poland

https://orcid.org/0000-0002-7593-8592

autor

Bakar Mohamed

Independent Researcher, Poland

https://orcid.org/0000-0002-0302-0010

autor

Strnadel Bohumír

VŠB-Technical University of Ostrava, 17. listopadu 15, 708 00, Ostrava-Poruba, Czech Republic

https://orcid.org/0000-0003-3401-5027

autor

Białkowska Anita

a.bialkowska@urad.edu.pl

Faculty of Applied Chemistry, Casimir Pulaski Radom University, ul. Malczewskiego 29, 26-600 Radom, Poland

https://orcid.org/0000-0002-4868-5833

autor

Żurowski Wojciech

Faculty of Mechanical Engineering, Casimir Pulaski Radom University, 29 ul. Malczewskiego, 26-600 Radom, Poland

https://orcid.org/0000-0001-6368-1489

autor

Gumiński Robert

Faculty of Mechanical Engineering, Casimir Pulaski Radom University, 29 ul. Malczewskiego, 26-600 Radom, Poland

https://orcid.org/0000-0001-9868-6992

Bibliografia

[1] Lin W.S.: International Journal of Heat and Mass Transfer 2005, 48(25-26), 5504. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2005.06.040
[2] Feng-Er Yu. Study on the ablation materials of modified polyurethane/polysiloxane. Unpublished doc¬toral dissertation. Guangzhou: National Sun Yat-sen University, Materials Science and Engineering Department, 2004.
[3] Dimitrenko Y.I.: Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 1997, 28(5), 453. http://doi.org/10.1016/S1359-835X(96)00144-3
[4] Młynarczyk K., Lon wic F., Podkościelna B. et al.: Polimery 2022, 67(3), 102. https://doi.org/10.14314/polimery.2022.3.2
[5] Clemens H.P., Ward Y.C.: “Nozzle fabrication technology for large RDTTs”, YRT 1966, 9, 48.
[6] Natali M., Kenny J.M., Torre L.: Progress in Materials Science 2016, 84, 192. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2016.08.003
[7] Caporale A.M., Airoldi A, Natali M. et. al.: Composites Part A:Applied Science and Manufacturing 2022, 159, 107035. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2022.107035
[8] http://www.nasa.gov/centers/ames/research/ humaninspace/25th_shuttle.html
[9] Quagliano Amado J.C., Germán Ross P., Beck Sanches N. et al.: Open Chemistry 2020, 18, 1452. https://doi.org/10.1515/chem-2020-0182
[10] https://www.nist.gov/publications/collapse-world-trade-center-towers-final-report-federal-building-and-fire-safety
[11] https://www.ce.memphis.edu/3121/stuff/general/ aibs_2002_wtc.pdf
[12] Haack A.: Tunnelling and Underground Space Technology 2004, 19(4-5), 305. https://doi.org/10.1016/j.tust.2004.01.007
[13] Ono K, Otsuka T.: “Fire design requirement for vari¬ous tunnel”, Material from 32nd ITA – World Tunnel Congress, Seoul, South Korea, 25 April 2006.
[14] Pieniak D., Walczak A., Oszust M. et al.: Materials 2022, 15(1), 57. https://doi.org/10.3390/ma15010057
[15] Wang X., Nabipour H., Yong-Chun K. et al.: Progress in Organic Coatings 2022, 172, 107095. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2022.107095
[16] Paszkiewicz S., Pawelec I., Szymczyk A. et al.: Polimery 2021, 61(3), 172. https://doi.org/10.14314/polimery.2016.172
[17] Yuan W., Wang J., Song H. et. al.: Composite Structures 2018, 193, 53. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.03.031
[18] Kucharczyk W., Przybyłek P., Opara T.: Polish Journal of Chemical Technology 2013, 15(4), 49. https://doi.org/10.2478/pjct-2013-0067
[19] Pulci G., Tirillň J., Marra F. et al.: Composites: Part A: Applied Science and Manufacturing 2010, 41(10), 1483. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2010.06.010
[20] Bahramian A.R.: Iranian Polymer Journal 2013, 22, 579. https://doi.org/10.1007/s13726-013-0157-z
[21] Zhou L., Sun X., Chen M. et al.: Composite Structures 2019, 215, 278. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2019.02.053
[22] Kuppusamy R., Swati N., Santoshi M. et al.: Advances in Materials Science and Engineering 2022, 2022, 7808587. https://doi.org/10.1155/2022/7808587
[23] Kucharczyk W.: Przemysł Chemiczny 2010, 89(12), 1673.
[24] Bakar M., Kucharczyk W., Stawarz S.: Polymers and Polymer Composites 2016, 24(8), 617. https://doi.org/10.1177/096739111602400808
[25] Camino G., Tartaglione G., Frache A. et al.: Polymer Degradation and Stability 2005, 90(2), 354. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2005.02.022
[26] Kucharczyk W., Dusiński D., Żurowski W. et al.: Composite Structures 2018, 183, 654. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.08.047
[27] Krzyżak A., Kucharczyk W., Gąska J. et al.: Composite Structures 2018, 202, 978. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.05.018
[28] Stawarz S., Witek N., Kucharczyk W. et al.: International Journal of Mechanics and Materials in Design 2019, 15(3), 585. https://doi.org/10.1007/s10999-018-9432-7
[29] Kucharczyk W., Bakar M., Żurowski W. et al.: Composite Structures 2022, 280, 114801. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2021.114801
[30] Shabeeb O., Mahjoob D., Mahan H. et al.: IIUM Engineering Journal 2022, 23(2), 2182. https://doi.org/10.31436/iiumej.v23i2.2182
[31] Dalong H., Fangkun J., Dongbin O. et al.: Progress in Organic Coatings 2022, 173, 107158. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2022.107158
[32] Komorek A., Szczepaniak R., Przybyłek P. et al.: Composite Structures 2021, 256, 113045. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.113045
[33] Xie W., Yang F., Meng S. et al.: Composite Structures 2020, 245, 112224. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.112224
[34] Rallini M., Puri I., Torre L. et al.: Composite Structures 2018, 198, 73. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.03.102
[35] Lombardi M., Fino P., Malucelli G. et al.: Composite Structures 2012, 94(3), 1067. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2011.10.019
[36] Fino P., Lombardi M., Antonini A. et al.: Composite Structures 2012, 94(3), 1060. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2011.10.020
[37] Szczepaniak R., Kozuń G., Przybyłek P. et al.: Composite Structures 2021, 256, 113041. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.113041
[38] Bakar M., Kucharczyk W., Stawarz S. et al.: Composite Structures 2021, 259, 113450. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.113450
[39] Alagar M., Kumar A., Mahesh K. et al.: European Polymer Journal 2000, 36(11), 2449. https://doi.org/10.1016/S0014-3057(00)00038-0
[40] Kim M., Choe J., Lee D.G.: Composite Structures 2016, 158, 227. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2016.09.029
[41] Shi S., Wang Y., Yan L. et al.: Composite Structures 2020, 251, 112623. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.112623
[42] Bieniaś J., Jakubczak P.: Composite Structures 2017, 172, 147. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.03.075
[43] Li W., Zhang Z., Zhu M et al.: Applied Thermal Engineering 2022, 209, 118313. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2022.118313
[44] Ciech Sarzyna Co. (Since 2024 Qemetica) Informative papers of products [in Polish]. Nowa Sarzyna, 2021. https://qemetica.com/
[45] Sigma-Aldrich Co. Informative papers of products, 2018. https://www.sigmaaldrich.com
[46] Montgomery D. C.: “Design and analysis of exper¬iments”, John Wiley and Sons, New York, Sydney 2009, p. 68.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-6d648f71-adc5-4275-b1b3-c23f8075c998