Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Fire resistance and mechanical properties of powder-epoxy composites reinforced with recycled glass fiber laminate

Oliwa Rafał, Bulanda Katarzyna, Oleksy Mariusz, Ostyńska Paulina, Budzik Grzegorz, Płocińska Magdalena, Krauze Sławomir

Polimery

|

2020

|

T. 65, nr 4

280--288

EN

In this article the effect of type and content of fractions of recycled glass fiber reinforced plastics (GFRP) on the mechanical properties and flame resistance of epoxy composites (EP) were investigated. For this purpose, post-production waste of glass fabric reinforced laminate with epoxy matrix containing 15 wt % of aluminum diethylphosphinate (AlDPi), 10 wt % of melamine polyphosphate (MPP) and 15 wt % of zinc borate (ZB) was ground and sieved to obtain four fractions of grain size: >1 mm (A), 1–0.5 mm (B), 0.25–0.5 mm (C) and <0.25 mm (D). The two smallest fractions (C, D) were used to prepare epoxy composites containing 10, 15 and 20 wt % of waste. The mechanical properties and fire resistance of obtained composites aimed as structural elements of seat equipment in public transport were determined. Scanning electron microscopy (SEM) was also performed to investigate the morphology of brittle fractures of epoxy composites. It was found that the amount and type of recyclated GFRP fraction affects the functional properties of powder-epoxy resin composites. The best results were obtained for the composite containing 15 wt % of the smallest fraction (D), as all mechanical properties were significantly improved [hardness 147.6 N/mm2 (+42.5%), impact strength 9.64 kJ/m2 (+11%), Young’s modulus 2.98 GPa (+41.5%), tensile strength 51.5 MPa (+37%) and flexural strength 98.7 MPa (+10.9%)]. On the other hand, significant decrease in mechanical properties was observed for the composite containing 20 wt % of the fractions with grain size 0.5–0.25 mm (C). The analysis of the brittle fractions morphology of composites, indicates the weak dispersion and agglomerates formation in the case of composites with coarse-grained fractions. This also contributed to the flammability results. The highest flame resistance was found in the composite with 20 wt % of the fine-grained fraction: limiting oxygen index LOI = 26.1% instead of 20.6% – EP, peak of heat release rate pHRR = 540.3 kW/m2 instead of 940.1 kW/m2 – EP.

PL

Zbadano wpływ rodzaju oraz zawartości frakcji recyklatu laminatu z włóknem szklanym (GFRP) na właściwości mechaniczne oraz odporność na płomień kompozytów żywicy epoksydowej (EP). W tym celu zmielono odpady poprodukcyjne formatki fotela wykonanej z laminatu wzmocnionego tkaniną szklaną na osnowie żywicy epoksydowej, zawierającej 15% mas. dietylofosfinianu glinu (AlDPi), 10% mas. polifosforanu melaminy (MPP) oraz 15% mas. boranu cynku (ZB). Otrzymano cztery frakcje o wymiarach ziaren: >1 mm (A), 1–0,5 mm (B), 0,25–0,5 mm (C) oraz <0,25 mm(D). Dwie najdrobniejsze frakcje (C, D) wykorzystano do sporządzenia kompozytówepoksydowych zawierających 10, 15 i20% mas. odpadów. Oceniono właściwości mechaniczne oraz odporność na płomień otrzymanych materiałów pod kątem zastosowania ich jako elementy konstrukcyjne fotela w publicznych środkach transportu. Najlepsze wyniki uzyskano w wypadku kompozytu zawierającego 15% mas. frakcji D, znacznie poprawiły się: twardość – 147,6 N/mm2 (o 42,5%), udarność – 9,64 kJ/m2 (o 11%), moduł Younga – 2,98 GPa (o 41,5%), naprężenie rozciągające – 51,5 MPa (o 37%) oraz naprężenie zginające – 98,7 MPa (o 10,9%). Z kolei wyraźne pogorszenie właściwości mechanicznych zaobserwowano w wypadku kompozytu zawierającego 20% mas. frakcji o wymiarach ziaren 0,5–0,25 mm (C). Na podstawie wyników skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) morfologii kruchych przełomów otrzymanych kompozytów stwierdzono słabą dyspersję oraz powstawanie aglomeratów w kompozytach z frakcją gruboziarnistą, co miało również wpływ na palność badanych materiałów. Największą odpornością na płomień odznaczał się kompozyt zawierający 20% mas. frakcji D: indeks tlenowy LOI = 26,1% (w odniesieniu do wartości LOI żywicy epoksydowej 20,6%), maksymalna szybkość uwalniania ciepła pHRR = 540,3 kW/m2 (wporównaniu z pHRR żywicy EP – 940,1 kW/m2).

2

Analysis of mechanical properties and distribution of deformation during the shear of polymer-fiber composites containing flame retardants

Oliwa Rafał, Bulanda Katarzyna, Oleksy Mariusz, Budzik Grzegorz, Krauze Sławomir

Polimery

|

2020

|

T. 65, nr 5

387--393

EN

The work examined the effect of flame retardant addition to the epoxy resin powder matrix on the mechanical properties of composites reinforced with biaxal glass fabric. Two flame retardant systems were used to modify the epoxy resin: (1) melamine polyphosphate (MPP) and aluminum diethyl phosphinate (AlDPi); (2) ammonium polyphosphate (APP) and dipentaerythritol (DPE). The flame retardant content was 25 wt %. In addition, individual compositions also contained 15 wt % of zinc borate (ZB). Tensile, bending and shear tests for the obtained composites were performed. Furthermore, using the digital image correlation method, an analysis of local strains on the sample surface during shear test was carried out. The obtained results indicate, that the amount and type of flame retardant affects the mechanical properties of the composites. Among the tested systems, the best results were obtained for a composite containing 18 wt % ammonium polyphosphate and 7 wt % dipentaerythritol. Compared to the reference sample, among others, the shear stress and shear modulus increased by 25.0 and 39.7%, respectively. In turn, a clear deterioration of the tested parameters was observed in the case of a composite with a matrix containing 15 wt % of AlDPi, 10 wt % of MPP and 15 wt % of ZB, because, compared to unmodified composite, the flexural, tensile and shear stress were reduced by 50.9, 53.5 and 34.8%, respectively.

PL

Zbadano wpływ dodatku uniepalniaczy: (1) poli(fosforanu melaminy) (MPP) i dietylofosfinianu glinu (AlDPi); (2) polifosforanu amonu (APP) i dipentaerytrytolu (DPE), o sumarycznym udziale w kompozycie 25% mas., na właściwości mechaniczne kompozytów na osnowie proszkowej żywicy epoksydowej wzmocnionych biaxialną tkaniną szklaną. Poszczególne kompozycje zawierały dodatkowo 15% mas. boranu cynku (ZB). Oceniono wytrzymałość na rozciąganie, zginanie i ścinanie otrzymanych kompozytów. Z wykorzystaniem metody cyfrowej korelacji obrazu przeprowadzono też analizę odkształceń lokalnych na powierzchni próbek kompozytów w trakcie ścinania. Uzyskane wyniki wskazują, że zarówno ilość, jak i rodzaj dodanego uniepalniacza wpływają na właściwości mechaniczne kompozytów. Spośród zbadanych układów najlepsze wyniki wykazywał kompozyt zawierający 18% mas. polifosforanu amonu i 7% mas. dipentaerytrytolu. Stwierdzono, że, w porównaniu z próbką referencyjną, m.in. wytrzymałość na ścinanie oraz moduł ścinania zwiększyły się o, odpowiednio, 25 i 39,7%. Zaobserwowano natomiast wyraźne pogorszenie badanych parametrów w wypadku kompozytu z osnową zawierającą 15% mas. AlDPi, 10% MPP oraz 15% ZB, gdyż, w odniesieniu do kompozytu z niemodyfikowaną osnową, naprężenia zginające, rozciągające i ścinające zmniejszyły się o, odpowiednio, 50,9; 53,5; i 34,8%.

3

Fire resistant glass fabric-epoxy composites with reduced smoke emission

Oliwa Rafał, Oleksy Mariusz, Oliwa Joanna, Węgier Aleksandra, Krauze Sławomir, Kowalski Maciej

Polimery

|

2019

|

T. 64, nr 4

290--293

EN

In this article a preparation method of epoxy resin/glass fabric composites with reduced flammability and smoke emission was presented. For this purpose the two groups of powder-epoxy compositions containing: (1) melamine polyphosphate (MPP) and aluminum diethyl phosphinate (AlDPi); (2) ammonium polyphosphate (APP) and dipentaerythritol (DPE) were used as matrices in six-ply glass fabric reinforced composites. The flame retardants content was 25 wt %. In addition, the 10–15 wt % of zinc borate (ZB) as a smoke reducing agent was added to each compositions. The flame resistant and smoke emission of prepared laminates designed for application in public transport components were evaluated. It was found that with the increase of zinc borate content, the emission of fumes decreased. The lowest maximum of specific optical density (Dsmax = 312.2), specific optical density in the first 4 minutes of the test [Ds(4) = 304.1] and cumulative specific optical densities in the first 4 minutes of the test (VOF4 = 707.6 min) have been achieved for composite containing 10 wt % of MPP, 15 wt % of AlDPi and 15 wt % of ZB. Furthermore, this composite was characterized by V0 class by UL94 test, limiting oxygen index LOI = 36.8 % and maximum average rate of heat emission MAHRE = 80 kW/m2.

PL

Na osnowie z proszkowej żywicy epoksydowej otrzymywano kompozyty wzmocnione tkaniną szklaną, charakteryzujące się zwiększoną odpornością na płomień oraz zmniejszoną emisją dymów. Przygotowano dwie grupy kompozycji epoksydowych: (1) polifosforanu melaminy (MPP) idietylofosfinianu glinu (AlDPi); (2) polifosforanu amonu (APP) i dipentaerytrytu (DPE), które wykorzystano jako osnowy w sześciowarstwowych kompozytach wzmocnionych tkaniną szklaną. Zawartość uniepalniaczy wynosiła 25 %mas. W celu zmniejszenia intensywności wydzielania dymów do kompozycji wprowadzano też 10–15 % mas. boranu cynku (ZB). Wyniki badań potwierdziły, że wraz ze zwiększaniem zawartości boranu cynku zmniejsza się emisja dymów zbadanych materiałów. Najmniejsze wartości: maksymalnej właściwej gęstości optycznej (Dsmax = 312,2), właściwej gęstości optycznej po 4 minutach badania [Ds(4) = 304,1] oraz łącznej wartości właściwych gęstości optycznych w pierwszych 4 minutach badania (VOF4 = 707,6 min) wykazywał kompozyt wytworzony z 10 % mas. MPP, 15 % mas. AlDPi oraz 15 % mas. ZB. Kompozyt ten charakteryzował się klasą palności V0 wg testu palności UL94, indeksem tlenowym LOI = 36,8 % oraz maksymalną średnią szybkością emisji ciepła MAHRE = 80kW/m².