Kompozyty epoksydowe z krzemionką sieciowane 1-etyloimidazolem

• Autorzy: Pilawka R. , Jesionowski T.

Warianty tytułu

EN

Epoxy composites with silica hardened with 1-ethylimidazole

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zaprezentowano wyniki badań kompozytów epoksydowych napełnionych różnymi nanokrzemionkami, których podsta wowym składnikiem była żywica Epidian 6, produkt Zakładów Chemicznych Organika-Sarzyna. Kompozycje epoksydowe sieciowano utwardzaczem należącym do grupy imidazoli. Jako (nano)napełniacze zastosowano 3 typy krzemionek: otrzymaną w reakcji strącania z roztworu krzemianu sodu i soli amonu (SiO2) oraz modyfikowane 3 cz. wag. 3-glicydoksy- propylotrimetoksysilanu (SiO2-EP) lub 3 cz. wag. 3-aminopropylotrietoksysilanu (SiO2-NH). Do kompozytów wprowadzano odpowiednio 1,0; 2,5; 5,0 lub 7,5 g wymienionych wcześniej napełniaczy i 1 cz. wag. środka sieciującego w postaci 1-etyloimidazolu (1EI). Homogenizacja nanonapełniacza została przeprowadzona z użyciem mieszadła wysokoobrotowego w ciągu 2 godzin w temp. 70°C. Wyznaczono wymiary cząstek napełniacza (krzemionki strącanej), lepkość kompozycji z napełniaczami w temperaturze pokojowej, określano właściwości wytrzymałości na zginanie i rozciąganie opisywanych materiałów epoksydowych w temperaturze pokojowej przy użyciu maszyny wytrzymałościowej Instron 4206 wg norm PN-EN ISO 527-1 (szybkość pomiaru 5 mm/mln) i PN-EN IS0 178 (szybkość pomiaru 1 mm/min). Średni rozkład rozmiaru krzemionki mieści się w zakresie średniej wielkości ziarna od 350 do 840 nm w przypadku napełniacza niemodyfikowanego. Krzemionki modyfikowane silanami odznaczają się większymi rozmiarami cząstek, szczególnie napełniacz modyfikowany silanem z grupami aminowymi (SiO2-NH) od 530 do 1050 nm. Wprowadzenie napełniacza powoduje niewielki wzrost lepkości kompozycji (od 12,74 dla samej żywicy epoksydowej Epidian 6 do 15,78 Pa·s dla kompozycji zawierającej 7,5 cz. wag. nanokrzemionki modyfikowanej epoksysilanem). Wprowadzenie nanokrzemionek poprawia wytrzymałość mechaniczną otrzymanych kompozytów, szczególnie w przypadku wytrzymałości na zginanie. Największymi wytrzymałościami odznaczają się materiały o najwyższych zawartościach nanonapełniacza.

EN

Epoxy compositions and composites hardened with 1-ethylimidazole (1EI) with different silicas have been investigated. The epoxy resin used was Epidian 6 (product of Chemical Works "Organika Sarzyna" in Nowa Sarzyna) and as a filler, different silicas were applied: a product of the precipitation reaction from solutions of sodium silicate and ammonium salts and modified with 3 wt./wt. of 3-glicydoxypropyltrimethoxysilane (SiO2-EP) or 3 wt./wt. of 3-aminopropyl-trimethoxysilane (SiO2-NH). The filler was introduced to the compositions in the amounts of 1.0; 2.5; 5.0 and 7.5 g per 100 g of the epoxy resin and the hardener was added - 1 g 1-ethylimidazole per 100 g of epoxy resin. The dispergation time of the fillers was 120 minutes at 70°C. The epoxy composites were hardened at a temperature of 140°C for 4 hours. The particie sizes of the obtained powders using the laser diffraction method (Mastersizer 2000, Malvern Instruments Ltd.) were determined. The investigations of the viscosity of the epoxy composition were carried out with the use of an ARES rheometer, Rheometric Scientific: the diameter of the plates - 50 mm, the thickness between the plates - 1 mm. The tensile and bending strengths were measured corresponding to standards PN-EN ISO 527-1 (speed rate 5 mm/min) and PN-EN ISO 178 (speed rate 1 mm/min) by using the testing machine Instron 4206, Instron Corporation. The particle size remains in the range of 350 to 840 nm for the unmodified silica. The modified nanosilicas are in a higher particle size range of 530 to 1050 nm for the aminosilane-grafted silica and from 450 to 900 nm for the modified silica with epoxysilane. The addition of a filler increases the viscosities of the epoxy composition from 12.74 Pa·s (epoxy resin Epidain 6) to 15.78 Pa·s for a composition with 7.5 phr silica modified with epoxysilane. The epoxy composites with the nanofiller have higher tensile and bending strength than unfilled systems. The introduction of silica increased both the Young's and elasticity modulus and additionally the tensile and bending strength of the epoxy composites.

Słowa kluczowe

PL

żywice epoksydowe; kompozyty epoksydowe; napełniacze krzemionkowe; wytrzymałość na rozciąganie i zginanie

EN

epoxy resin; epoxy composites; silica fillers; tensile and bending strength

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 11, nr 1
• Strony: 14--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pilawka R.

autor

Jesionowski T.

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Instytut Polimerów, ul. Pułaskiego 10, 70-322 Szczecin, Poland

Bibliografia

• [1] Czub P., Gończa-Tomaszewski Z., Penczek P., Pielichowski J., Chemia i technologia żywic epoksydowych, WNT, Warszawa 2002.
• [2] Spychaj T., Fabrycy E., Pilawka R., Michalski J., Napełnione kompozycje epoksydowe utwardzane produktem degradacji chemicznej poli(tereftalanu etylenu), Kompozyty (Composites) 2002, 2, 149-152.
• [3] Pilawka R., Spychaj T., Kleje epoksydowe z nanocząsteczkami do łączenia metali, Kompozyty (Composites) 2004, 4, 33-35.
• [4] Pilawka R., Jesionowski T., Kompozycje/kleje epoksydowe z nanonapełniaczami, Kompozyty (Composites) 2008, 8, 136-140.
• [5] Pilawka R., Jesionowski T., Kompozyty epoksydowe z napełniaczami krzemionkowymi, Kompozyty (Composites) 2008, 8, 360-363.