Influence of surface-modified nanoclay on the flexural strength of unsaturated polyester resin

• Autorzy: Stępka Dominik

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2023.5.1

Warianty tytułu

PL

Wpływ nanoglinki z modyfikowaną powierzchnią na wytrzymałość na zginanie nienasyconej żywicy poliestrowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This study delves into the influence of surface-modified nanoclay on the flexural strength of Unsaturated Polyester Resins (UPRs). UPRs, known for their robust mechanical properties, find extensive applications across various industries. With the aim of further enhancing these properties, nanofillers, specifically surface-modified nanoclay, were incorporated into the resin matrix. Our research revealed a significant improvement in flexural strength with an optimal nanoclay addition of 0.1% by weight. However, the morphological analysis identified the presence of nanoclay agglomerates, indicating potential areas for optimization in the dispersion process. The findings present a promising direction for developing advanced UPR-based materials, emphasizing the pivotal role of nanofillers in achieving superior mechanical performance.

PL

Analizowano wpływ nanoglinki o modyfikowanej powierzchni na wytrzymałość na zginanie nienasyconych żywic poliestrowych (UPR). UPR, znane ze swoich solidnych właściwości mechanicznych, znajdują szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu. W celu dalszej poprawy tych właściwości do matrycy żywicznej wprowadzono nanonapełniacz, a dokładnie nanoglinkę z modyfikowaną powierzchnią. Badania wykazały znaczną poprawę wytrzymałości na zginanie przy optymalnym dodatku nanoglinki w ilości 0,1% mas. Analiza morfologiczna wykazała obecność aglomeratów nanoglinki, wskazując potencjalne obszary optymalizacji w procesie dyspersji. Odkrycia wyznaczają obiecujący kierunek rozwoju zaawansowanych materiałów na bazie UPR, podkreślając kluczową rolę nanonapełniaczy w osiąganiu doskonałych parametrów mechanicznych.

Słowa kluczowe

EN

polyester resin; mechanical properties; filler; surface modification; particle size; material science; composite material; nanoclay; montmorillonite

PL

żywice poliestrowe; właściwości mechaniczne; wypełniacze; modyfikacja powierzchni; rozmiar cząstek; nauka o materiałach; materiały kompozytowe; nanoglinka; montmorylonit

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 44, nr 5
• Strony: 5--10
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., fig.

Twórcy

autor

Stępka Dominik

• Szkoła Doktorska, Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki

• https://orcid.org/0000-0002-0977-9212

Bibliografia

• [1] Kłosowska-Wołkowicz Z., Penczek P., Królikoski W., Czub P., Pie lichowski J., Ostrysz R.: Nienasycone żywice poliestrowe. WNT, Warszawa (2010).
• [2] Stępka D.: Modyfikowanie nienasyconych żywic poliestrowych nanododatkami. Inżynieria Materiałowa 4 (2022) 12–14, doi: 10.15199/28.2022.4.2.
• [3] Oleksy M., Galina H.: Unsaturated polyester resin composites con taining bentonites modified with silsesquioxanes. Ind. Eng. Chem. Res. 20 (52) (2013) 6713–6721, doi: 10.1021/ie303433v.
• [4] Kumar Gudapati S.P., Vamsi Krishna C., Ratna Prasad A.V.: Effect of nano clay on tensile and flexural properties of vakka fiber polyester composites. In Materials today. Proceedings. Elsevier Ltd (2019) 2032–2035, doi: 10.1016/j.matpr.2019.05.456.
• [5] Ali J.B., Musa A.B., Danladi A., Bukhari M.M., Nyakuma B.B.: Physico- -mechanical properties of unsaturated polyester resin reinforced maize cob and jute fiber composites. Journal of Natural Fibers 9 (19) (2022) 3195–3207, doi: 10.1080/15440478.2020.1841062.
• [6] Tanoglu M., Tugrul Seyhan A.: Investigating the effects of a polyester preforming binder on the mechanical and ballistic performance of E-glass fiber reinforced polyester composites. Int. J. Adhes. Adhes. 1 (23) (2003) 1–8, doi: 10.1016/S0143-7496(02)00061-1.
• [7] Bdaiwi W., Salih S.I., Salih W.B., Mohammed M.S.: Preparation and investigation of flexural strength and impact strength for nano hybrid composite materials of the tri-polymeric blend used in struc tural applications. Eng. Tech. J. 1 (36) (2018) 12–24, doi: 10.30684/ etj.36.1B.3.
• [8] Fu X., Qutubuddin S.: Polymer-clay nanocomposites: exfoliation of organophilic montmorillonite nanolayers in polystyrene, www. elsevier.nl/locate/polymer.
• [9] Rahman M.T., Asadul Hoque M., Rahman G.T., Gafur M.A., Khan R.A., Hossain M.K.: Study on the mechanical, electrical and opti cal properties of metal-oxide nanoparticles dispersed unsaturated polyester resin nanocomposites. Results Phys. (13) (2019) 102264, 10.1016/J.RINP.2019.102264.
• [10] Bensadoun F., Kchit N., Billotte C., Trochu F., Ruiz E.: A comparati ve study of dispersion techniques for nanocomposite made with nanoclays and an unsaturated polyester resin. J. Nanomater. (2011) 12, doi: 10.1155/2011/406087.
• [11] Farsane M., Hmyene M., Anouar A., Chah S., Bouzziri M.: Unsaturated polyester resins. Catalysts, accelerators, and inhibitors. W Applica tions of unsaturated polyester resins. Synthesis, modifications, and preparation methods, Sabu T., Cintil J.C. (red.), 25–42, doi: 10.1016/ B978-0-323-99466-8.00012-5.
• [12] Moon J.I., Lee Y.H., Kim H.J.: Synthesis and characterization of fle xible polyester coatings for automotive pre-coated metal. Prog. Org. Coat. 1 (73) (2012) 123–128, doi: 10.1016/J.PORGCOAT.2011.09.009.
• [13] Bellisario D., Iorio L.: Application of UPR in aerospace sector. W Applications of unsaturated polyester resins. Synthesis, modifica tions, and preparation methods, Sabu T., Cintil J.C. (red.), 247–266, doi: 10.1016/B978-0-323-99466-8.00002-2.
• [14] Rajeshkumar G., Seshadri S.A., Ramakrishnan S., Sanjay M.R., Siengchin S., Nagaraja K.C.: A comprehensive review on natural fiber/nano-clay reinforced hybrid polymeric composites. Materials and technologies. Polym. Compos. 8 (42) (2021) 3687–3701, doi: 10.1002/PC.26110.
• [15] Kowshik S., Sharma S., Rao S.U., Shettar M., Hiremath P., Upadhy aya A.: Investigation on the effects of uncarbonised, carbonised and hybrid eggshell filler addition on the mechanical properties of glass fibre/polyester composites. Engineered Science (18) (2022) 121–131, doi: 10.30919/ES8D679.
• [16] de Melo E.C.R. et al.: Influence of silanization treatment of sponge gourd (Luffa cylindrica) fibers on the reinforcement of polyester com posites. A brief report. Polymers 16 (14) (2022) 3311, doi: 10.3390/ POLYM14163311.
• [17] Garcia-Escobar F., Bonilla-Rios J., Espinoza-Martinez A.B., Cerda- -Hurtado P.: Halloysite silanization in polyethylene terephthalate composites for bottling and packaging applications. J. Mater. Sci. 29 (56) (2021) 16376–16386, doi: 10.1007/S10853-021-06337-8/ FIGURES/7.
• [18] Chen B. et al.: Effectiveness of pre-silanization in improving bond performance of universal adhesives or self-adhesive resin cements to silica-based ceramics. Chemical and in vitro evidences. Dental Materials 35 (4) (2019), doi: 10.1016/j.dental.2019.01.010.
• [19] Lv R., Ren Y., Guo H., Bai S.: Recent progress on thermal conductivity of graphene filled epoxy composites. Nano Materials Science 3 (4) (2022) 205–219, doi: 10.1016/j.nanoms.2021.06.001.
• [20] Cazan C., Enesca A., Andronic L.: Synergic effect of TiO2 filler on the mechanical properties of polymer nanocomposites. Polymers 12 (13) (2021) 2017, doi: 10.3390/POLYM13122017.
• [21] Akaluzia R.O., Edoziuno F.O., Adediran A.A., Odoni B.U., Edibo S., Olayanju T.M.A.: Evaluation of the effect of reinforcement particle sizes on the impact and hardness properties of hardwood charcoal particulate-polyester resin composites. Mater. Today Proc. (38) (2021) 570–577, doi: 10.1016/J.MATPR.2020.02.980.
• [22] Sathees Kumar S.: Effect of natural fiber loading on mechanical properties and thermal characteristics of hybrid polyester compo sites for industrial and construction fields. Fibers and Polymers 7 (21) (2020) 1508–1514, doi: 10.1007/S12221-020-9853-4.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).