The effect of the heat treatment on the crosslinking of epoxy resin for aviation applications

• Autorzy: Mucha Mateusz , Sterzyński Tomasz , Krzyżak Aneta

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2020.11.4

Warianty tytułu

PL

Wpływ wygrzewania na sieciowanie żywicy epoksydowej przeznaczonej do zastosowań w lotnictwie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

We have investigated the MGS L285 epoxy laminating resin system, used in aviation applications. A number of tests were carried out, namely Dynamic Mechanical Analysis (DMA), Differential Scanning Calorimetry (DSC), tensile testing, three-point bending flexural testing, Charpy impact testing, Shore D hardness, density measurements and Fourier-Transform Infrared spectroscopy (FT-IR). Moreover, the tensile toughness UTT, the brittleness B and the linear isobaric thermal expansivity αL were calculated. The samples were subjected to heat treatment in the temperatures of 50, 60 and 80°C for 15 hours or were stored in room temperature. Glass transition temperature, hardness, density as well as other properties were observed to rise along with the increasing heat treatment temperature, suggesting the validity of applications of Voronoi-Delaunay structural analysis to polymer science. On the other hand, properties such as brittleness, toughness and impact strength exhibited a non-linear course of changes as a function of the heating temperature.

PL

Badano laminującą żywicę epoksydową MGS L285 przeznaczoną do zastosowań w lotnictwie. Przeprowadzono dynamiczną analizę mechaniczną (DMA), skaningową kalorymetrię różnicową (DSC), statyczną próbę rozciągania, zginanie trójpunktowe, badanie młotem Charpy’ego, pomiary twardości metodą Shore’a D, pomiary gęstości, zarejestrowano także widma metodą skaningowej spektroskopii transformatorowej Fouriera (FT-IR). Obliczono wartości wiązkości UTT, kruchości B i izobarycznej rozszerzalności termicznej αL. Próbki wygrzewano w temperaturze 50, 60 lub 80 stopni Celsjusza przez 15 h lub przechowywano w temperaturze pokojowej. W odniesieniu do dużej części badanych właściwości zaobserwowano ich poprawę wraz z rosnącą temperaturą wygrzewania. Korelacja temperatury zeszklenia, twardości i gęstości polimerów wskazuje na słuszność zastosowania w badaniu wolnych objętości analizy strukturalnej opartej na triangulacji Delone i diagramach Woronoja. W wypadku właściwości, takich jak: kruchość, wiązkość i udarność stwierdzono nieliniowy przebieg zmian w funkcji temperatury wygrzewania.

Słowa kluczowe

EN

epoxy resin; heat treatment; crosslinking; aviation

PL

żywica epoksydowa; wygrzewanie; sieciowanie; lotnictwo

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 65, nr 11-12
• Strony: 776--783
• Opis fizyczny: Bibliogr. 75 poz., rys. kolor.

Twórcy

autor

Mucha Mateusz

• Military University of Aviation, Faculty of Aviation, Dywizjonu 303 35, 08-521 Dęblin, Poland

autor

Sterzyński Tomasz

• Poznan University of Technology, Polymer Division, Institute of Materials Technology, Piotrowo 3, 61-138 Poznań, Poland

autor

Krzyżak Aneta

• Military University of Aviation, Faculty of Aviation, Dywizjonu 303 35, 08-521 Dęblin, Poland

Bibliografia

• [1] Bhuvaneshwaran M., Sampath P.S., Sagadevan S.: Polimery 2019, 64, 93. https://doi.org/10.14314/polimery.2019.2.2
• [2] Oliwa R., Oleksy M., Oliwa J. et al.: Polimery 2019, 64, https://doi.org/10.14314/polimery.2019.4.7
• [3] Arasu P.M., Karthikayan A., Venkatachalam R.: Polimery 2019, 64, 504. https://doi.org/10.14314/polimery.2019.7.6
• [4] Jucha B., Kozioł M.: Composites Theory and Practice 2019, 19 (4), 135.
• [5] Oliwa R., Heneczkowski M., Oleksy M.: Polimery 2015, 60, 167. https://doi.org/10.14314/polimery.2015.167
• [6] Mossety-Leszczak B., Ostyńska P., Dutkiewicz M. et al.: Polimery 2013, 58, 212. https://doi.org/10.14314/polimery.2013.212
• [7] Oleksy M., Oliwa R., Heneczkowski M. et al.: Polimery 2012, 57, 228. https://doi.org/10.14314/polimery.2012.228
• [8] Krzyżak A., Kosicka E., Borowiec M. et al.: Materials 2020, 13 (6), 1364. ht t ps : //doi .org / 10. 3 39 0/ma13061364
• [9] Krzyżak A., Bemowski G., Szczepaniak R. et al.: “Safety and Reliability–Safe Societies in a Changing World”, (Eds. Barros A., van Gulijk C., Haugen S. et al.), Taylor & Francis Group, London 2018, p. 2093.
• [10] Katunin A., Krukiewicz K., Herega A. et al.: Advances in Materials Science 2016, 16 (2), 32. https://doi.org/10.1515/adms-2016-0007
• [11] Rośkowicz M., Smal T., Szrama S.: Scientific Journal of the Military University of Land Forces 2018, 188, 208. https://doi.org/10.5604/01.3001.0012.2509
• [12] Mysiukiewicz O., Gospodarek B., Ławniczak P. et al.: Advances in Polymer Technology 2018, 37, 3542. https://doi.org/10.1002/adv.22138
• [13] Oliwa R., Heneczkowski M., Oliwa J. et al.: Polimery 2017, 62, 658. https://doi.org/10.14314/polimery.2017.658
• [14] Szeluga U., Pusz S., Kumanek B. et al.: Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 2018, 105, 28. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2017.11.004
• [15] Krzyżak A., Kucharczyk W., Gaska J. et al.: Composite Structures 2018, 202, 978. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.05.018
• [16] Ke J., Li X., Jiang S. et al.: Journal of CO2 Utilization 2018, 26, 302. https://doi.org/10.1016/j.jcou.2018.05.020
• [17] Brostow W., Brozynski M., Datashvili T. et al.: Polymer Bulletin 2011, 67, 1671. https://doi.org/10.1007/s00289-011-0571-3
• [18] Nazarpour-Fard H., Rad-Moghadam K., Shirini F. et al.: Polimery 2018, 63, 254. https://doi.org/10.14314/polimery.2018.4.1
• [19] Rokicki G., Kowalczyk T., Kaczorowski M.: Polimery 2018, 63, 90. https://doi.org/10.14314/polimery.2018.2.2
• [20] Murias P., Maciejewski H., Galina H.: European Polymer Journal 2012, 48, 769. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2012.01.009
• [21] Dydek K., Boczkowska A., Latko-Durałek P. et al.: Journal of Composite Materials 2020. https://doi.org/10.1177/0021998320902227
• [22] Dydek K., Latko-Durałek P., Boczkowska A. et al.: Composites Science and Technology 2019, 173, 110. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2019.02.007
• [23] Khorasani M.G.Z., Silbernagl D., Szymoniak P. et al.: Polymer 2019, 164, 174. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2018.12.054
• [24] Vu C.M., Sinh L.H., Nguyen D.D. et al.: Polymer Testing 2018, 71, 200. https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2018.09.005
• [25] Komorek A., Komorek Z., Krzyżak A. et al.: International Journal of Thermophysics 2017, 38, 128. https://doi.org/10.1007/s10765-017-2254-2
• [26] Oliwa R., Oleksy M., Oliwa J. et al.: Polimery 2019, 64, 290. https://doi.org/10.14314/polimery.2019.4.7
• [27] Śliwa R., Oleksy M., Heneczkowski M. et al.: Polimery 2015, 60, 667. https://doi.org/10.14314/polimery.2015.667
• [28] Oliwa R., Oleksy M., Czech-Polak J. et al.: Journal of Fire Sciences 2019, 073490411983121. https://doi.org/10.1177/0734904119831211
• [29] Oliwa R., Heneczkowski M., Oleksy M. et al.: Composites Part B: Engineering 2016, 95, 1. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2016.03.074
• [30] Oliwa R., Oliwa J., Bulanda K. et al.: Polimery 2019, 64, 499. https://doi.org/10.14314/polimery.2019.7.5
• [31] Koziol M., Jesionek M., Szperlich P.: Journal of Reinforced Plastics and Composites 2017, 36, 640. https://doi.org/10.1177/0731684416689144
• [32] https://www.aircraftspruce.com/catalog/pdf/mgs285tech.pdf (access date 30.11. 2019).
• [33] Mphahlele K., Ray S.S., Kolesnikov A.: Composites Part B: Engineering 2019, 176, 107300. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.107300
• [34] Ahmadi Z.: Progress in Organic Coatings 2019, 132,445. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2019.04.003
• [35] Urbaniak M.: Polimery 2018, 63, 18. https://doi.org/10.14314/polimery.2018.1.3
• [36] Matykiewicz D., Dudziec B., Sterzyński T.: Polimery 2014, 59, 855. https://doi.org/10.14314/polimery.2014.855
• [37] Murias P., Byczyński Ł., Maciejewski H. et al.: Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 2015, 122, 215. https://doi.org/10.1007/s10973-015-4703-0
• [38] Pusz S., Szeluga U., Nagel B. et al.: Polymer Composites 2014, 36, 336. https://doi.org/10.1002/pc.22948
• [39] Molero G., Hung-Jue S.: Materials & Design 2019, 182, 107965. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2019.107965
• [40] Jackson dos Santos D., Gouveia J.R., Philipp M. et al.: Polymer Testing 2019, 77, 105915. https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2019.105915
• [41] Yong-jin P., He X., Wu Q. et al.: Polyhedron 2018, in press. https://doi.org/10.1016/j.poly.2018.09.040
• [42] Vališ D., Krzyżak A.: “Composite Materials Reliability Assessment and Comparison. Safety and Reliability of Complex Engineered Systems”, Proceedings of the 25th European Safety and Reliability Conference, Zurich, Switzerland, 7–10 September 2015, p. 2119.
• [43] Godzimirski J., Komorek A., Rośkowicz M.: Polimery 2008, 53, 737. https://doi.org/10.14314/polimery.2008.737
• [44] Michel M., Ferrier E.: Construction and Building Materials 2020, 231, 117206. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117206
• [45] Touazi Y., Abdi A., Leshaf A., Khimeche K.: Progress in Organic Coatings 2020, 139, 105458. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2019.105458
• [46] Thiangpak P., Rodchanarowan A.: Materials Today: Proceedings 2018, 5, 9393. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.10.115
• [47] Jin N.J., Yeon J., Seung I. et al.: Construction and Building Materials 2017, 156, 933. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.09.053
• [48] Staciwa P., SpychajT.: Polimery 2018, 63, 453. https://doi.org/10.14314/polimery.2018.6.6
• [49] Sterzyński T., Tomaszewska J., Andrzejewski J. et al.: Composites Science and Technology 2015, 117, 398. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2015.07.009
• [50] Halim A.S.I., Chan C.H. Kammer H.W.: Polymer Testing 2019, 79, 105994. https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2019.105994
• [51] Furushima Y: Thermochimica Acta 2019, 677, 79. https://doi.org/10.1016/j.tca.2018.12.012
• [52] Delucchi M., Castellano M., Vicini S. et al.: Progress in Organic Coatings 2018, 123, 20. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2018.06.005
• [53] Perret B., Schartel B., Stöß K. et al.: European Polymer Journal 2011, 47, 1081. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2011.02.008
• [54] Liu C., Sun M., Zhang B. et al.: European Polymer Journal 2019, 121, 109304. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2019.109304
• [55] Krzyżak A., Mucha M., Pindych D. et al.: Journal of KONES Powertrain and Transport 2018, 25, 217.
• [56] Maity T., Samanta B.: Pigment & Resin Technology 2015, 44 (1), 19. https://doi.org/10.1108/PRT-03-2014-0024
• [57] Sterzyński T., Tomaszewska J., Piszczek K. et al.: Composites Science and Technology 2010, 70, 966. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2010.02.013
• [58] Szyszkowska A., Czerniecka-Kubicka A., Pyda M.: Polymer Bulletin 2019, 76, 634. https://doi.org/10.1007/s00289-019-02702-5
• [59] Drogoń A., Pyda M.: Polimery 2019, 64, 127. https://doi.org/10.14314/polimery.2019.2.6
• [60] Urbaniak M.: Polimery 2017, 62, 394. https://doi.org/10.14314/polimery.2017.394
• [61] Paszkiewicz S., Irska I., Piesowicz E. et al.: Polimery 2017, 62, 93. https://doi.org/10.14314/polimery.2017.093
• [62] Karaer H., Kaya İ., Aydın H.: Polimery 2017, 62, 170. https://doi.org/10.14314/polimery.2017.170
• [63] Hutchinson J.M., Román F., Cortés P. et al.: Polimery 2017, 62, 560. https://doi.org/10.14314/polimery.2017.560
• [64] Yang X., Wang Y., Li Y. et al.: Polimery 2017, 62, 576. https://doi.org/10.14314/polimery.2017.576
• [65] Barczewski M., Andrzejewski J., Matykiewicz D. et al.: Polimery 2019, 64, 119. https://doi.org/10.14314/polimery.2019.2.5
• [66] Balkan O., Demirer H.: Polymer Composites 2010, 31, 1285. https://doi.org/10.1002/pc.20953
• [67] Brostow W., Hagg Lobland H.E., Narkis M.: Journal of Materials Research 2006, 21 (9), 2422. http://doi.org/10.1557/jmr.2006.0300
• [68] Brostow W., Osmanson A.T.: Materials Letters: X 2019, 1, 100005. http://doi.org/10.1016/j.mlblux.2019.100005
• [69] Brostow W., Hagg Lobland H.E.: Journal of Materials Science 2010, 45, 242. https://doi.org/10.1007/s10853-009-3926-5
• [70] https://www.engineeringtoolbox.com/linear-expansion- coefficients-d_95.html (access data 01.04. 2020).
• [71] Liu W., Wei B., Xu F.: Journal of Composite Materials 2016, 51, 2035. https://doi.org/10.1177/0021998316667541
• [72] Brostow W., Hagg Lobland H.E., Narkis M.: Polymer Bulletin 2011, 67, 1697. https://doi.org/10.1007/s00289-011-0573-1
• [73] Szeluga U., Kurzeja L., Galina H.: Polymer Bulletin 2008, 60, 555. https://doi.org/10.1007/s00289-008-0889-7
• [74] Kalogeras I.M., Hagg Lobland H.E.: Journal of Materials Education 2012, 34, 69.
• [75] Barbieri A., Prevosto D., Lucchesi M. et al.: Journal of Physics: Condensed Matter 2004, 16, 6609. https://doi.org/10.1088/0953-8984/16/36/026

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).