Impact of epoxy resin modification on its strength parameters

• Autorzy: Szewczak Andrzej

Identyfikatory

DOI

10.35784/bud-arch.727

Warianty tytułu

PL

Wpływ modyfikacji żywic epoksydowych na ich parametry wytrzymałościowe

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Modifications of polymer composites are one of the fastest developing fields of technology. Research is focused on two directions: obtaining new composites or modifying existing materials. The first group of tests uses methods for preparing new chemical formulas of polymers containing, as the main structural element: carbon (organic polymers) or silicon (inorganic polymers). In the second group, the research consists in seeking methods to modify the properties of polymers. In building construction, among the others types, the glues (adhesive polymers) are used. They are exerted to connect materials with different physical and mechanical properties. Under the influence of the factor initiating the crosslinking reaction (hardener or temperature), the polymers obtain a solid form. The strength of the glued joint depends on the initial parameters of the glue resin and the target substrate of its application. The glued surface is usually the weakest element in this connection in terms of the possibility of damage due to the effects of loads, therefore methods to improve the strength parameters of adhesives are sought.The study presents the results of own research on methods of modification of a selected epoxy resin used in the technique as a glue. In order to ensure effective mixing of the adhesive with the fillers, ultrasound energy was used. After the resin had hardened, tests were carried out to determine the hardness and tensile strength of the obtained composites. Based on the results, SEM analysis and observation of the effect of ultrasound, the phenomena affecting the changes in the above mechanical properties were explained.

PL

Modyfikacje kompozytów polimerowych to jedna z najszybciej rozwijających się dziedzin techniki. Badania skupiają się na dwóch kierunkach: uzyskiwaniu nowych materiałów lub modyfikacji materiałów już istniejących. W pierwszej grupie badań stosuje się metody sporządzania nowych wzorów chemicznych polimerów, zawierających główny pierwiastek strukturalny: węgiel (polimery organiczne) lub krzem (polimery nieorganiczne). W grupie drugiej badania polegają na poszukiwaniu metod modyfikacji właściwości polimerów. W budownictwie stosowane są m.in. są kleje (polimery adhezyjne). Wykorzystywane są do łączenia materiałów o różnych właściwościach fizyko – mechanicznych. Pod wpływem działania czynnika inicjującego reakcję sieciowania (utwardzacze lub temperatura) polimery uzyskują formę stałą. Wytrzymałość złącza klejonego zależy od parametrów wyjściowych kleju i docelowej powierzchni jego stosowania. Ponieważ takie złącze jest zazwyczaj najsłabszym elementem, to poszukuje się metod mogących pomóc w poprawieniu parametrów wytrzymałościowych klejów. W opracowaniu przedstawiono wyniki badań własnych nad sposobami modyfikacji wybranej żywicy epoksydowej stosowanej w technice jako klej. W celu zapewnienia skutecznego wymieszania kleju z wypełniaczami zastosowano energię ultradźwięków. Po stwardnieniu żywicy przeprowadzono badania mające na celu ustalenie twardości i wytrzymałości na rozciąganie uzyskanych kompozytów żywicznych. Na podstawie wyników, analizy SEM oraz obserwacji efektu działania ultradźwięków wyjaśniono zjawiska wpływające na zmiany w/w cech mechanicznych.

Słowa kluczowe

EN

epoxy resins; microsilica; carbon nanotube; ultrasound

PL

żywice epoksydowe; mikrokrzemionka; nanorurki węglowe; ultradźwięki cyfrowe

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Budownictwo i Architektura
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 18, nr 4
• Strony: 41--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Szewczak Andrzej

• Department of General Construction; Faculty of Civil and Architecture; Lublin University of Technology Polska

Bibliografia

• [1] Rabek J. F., Modern knowledge about the polymers, PWN, Warsaw 2015
• [2] Florjańczyk Z., Penczek S., Polymer chemistry. Basic synthetic polymers and their applications, Warsaw University of Technology Publishing House, vol. 2, Warsaw 2001.
• [3] Ehrenstein G. W., Brocka – Krzemińska Ż., Polymer materials: structure, properties, application, PWN, Warsaw 2016.
• [4] Sadowski Ł., Czarnecki S., Hoła J., 2016, “Evaluation of the height 3D roughness parameters of concrete substrate and the adhesion to epoxy resin”, International Journal of Adhesion and Adhesives , vol. 67, 2016, pp. 3 – 13. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2015.12.019
• [5] May I., Clayton A., Epoxy resins . Chemistry and Technology, Marcel Dekker Inc., New York, 2018.
• [6] Lokensgard E., Industrial Plastics . Cengage Learning, Eastern Michigan University, Ypsilanti, Michigan, 2016.
• [7] Fang-Long J., Xiang L, Soo-Jin P., “Synthesis and application of epoxy resins: review”, Jour - nal of Industrial and Engineering Chemistry , vol. 29, pp. 1-11, 2015, https://doi.org/10.1016/j. jiec.2015.03.026
• [8] Wypych G., Handbook of fillers . ChemTech Publishing, Toronto, 2016.
• [9] Teh P.L. et al., “The properties of epoxy resin coated silica fillers composites”, Materials Letters , Vol. 61, Issues 11–12, 2007, pp. 2156-2158. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2006.08.036
• [10] Park J. S., Jin. F-L., “Thermal properties of epoxy resin/filler hybrid composites”, Polymer Degradation and Stability, vol. 97, issue 11, 2012, pp. 2148-2153. https://doi.org/10.1016/j. polymdegradstab.2012.08.015
• [11] Chikhi N., Fellahi S., Bakar M., “Modification of epoxy resin using reactive liquid (ATBN) rubber”, European Polymer Journal , vol. 38, issue 2, 2002, pp. 251-264. https://doi.org/10.1016/ S0014-3057(01)00194-X
• [12] Sprenger S., “Epoxy resins modified with elastomers and surface-modified silica nanoparticles”, Polymer , vol. 54, nr 18, pp. 4790 – 4797, 2013. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2013.06.011
• [13] Nakamura Y. et al., “Effects of particle size on mechanical and impact properties of epoxy resin filled with spherical silica”, Journal of Applied Polymer Science , vol. 45, issue 7, pp. 1281 – 1289, 1992. https://doi.org/10.1002/app.1992.070450716
• [14] Fic S., Szewczak A., Barnat – Hunek D., Łagód G., 2017, “Processes of fatigue destruction in nanop - olymer-hydrophobised ceramic bricks”, Materials , no 1, vol. 10, 2017. https://doi.org/10.3390/ ma10010044
• [15] Fic S., Szewczak A., Kłonica M., 2015, Adhesive properties of a low molecular weight polymer modified with nanosilica and disintegrated with ultrasounds for hydrophobization of building ceramics, Polimery, vol. 11-12, pp. 730-734, 2015, https://www.doi.org/10.14314/polimery.2015.730
• [16] Szewczak A., Szeląg M., Modifications of epoxy resins and their Influence on their viscos - ity, in: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 471, s. 1-9, 2019, doi: https://www.doi.org/10.1088/1757-899X/471/2/022038
• [17] Szewczak A. Szeląg M., Viscosity and free surface energy as parameters describing the adhesion of the epoxy resin to the substrate, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering., vol. 484, nr 1, s. 1-7, 2019, doi: https://www.doi.org/10.1088/1757-899X/484/1/012003
• [18] PN-EN ISO 3673-2:2012, Plastics – Epoxy resins – Part 2: Preparation of test pieces and deter - mination of properties
• [19] PN-EN ISO 527-1. Determination of mechanical strength at static tensile. General rules.
• [20] PN-EN ISO 527-2. Determination of mechanical strength at static tensile. Plastic testing conditio

Uwagi

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