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

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

doi:10.14314/polimery.2020.4.4

Data publikacji : 2020-12-15

Tom 65 Nr 4 (2020)

Odporność na płomień oraz właściwości mechaniczne kompozytów proszkowej żywicy epoksydowej wzmocnionej recyklatem laminatu z włóknem szklanym

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

DOI: https://doi.org/10.14314/polimery.2020.4.4

Abstrakt

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).

Słowa kluczowe

proszkowa żywica epoksydowa ; kompozyty ; odpady ; recykling ; właściwości mechaniczne ; odporność na płomień powder-epoxy resin ; composites ; waste ; recycling ; mechanical properties ; fire resistance

Szczegóły

Bibliografia

Wskaźniki

Autorzy

Pobierz pliki

PDF (English)

Zasady cytowania

Oliwa, R., Bulanda, K., Oleksy, M., Ostyńska, P., Budzik, G., Płocińska, M., & Krauze, S. (2020). Odporność na płomień oraz właściwości mechaniczne kompozytów proszkowej żywicy epoksydowej wzmocnionej recyklatem laminatu z włóknem szklanym. Polimery, 65(4), 280-288. https://doi.org/10.14314/polimery.2020.4.4

Bibliografia

Błędzki A.K., Gorący K., Urbaniak M., Scheibe M.: Polimery 2019, 64, 777.
Crossref

[2] JEC Composite Magazin 2019, March, nr 127.

[3] Kinvi-Dossou G., Boumbimba R.M., Bonfoh N. et al.: Composite Structures 2019, 217, 1.
Crossref

[4] Ma Y., Nutt S.: Polymer Degradation and Stability 2018, 153, 307.

[5] Kocevar G., Krzan A.: Journal of Material Cycles and Waste Management 2018, 20, 1106.
Crossref

[6] Dehghan A., Peterson K., Shvarzman A.: Construction and Building Materials 2017, 146, 238.
Crossref

[7] Rybicka J., Tiwari A., Leeke G.A.: Journal of Cleaner Production 2016, 112, 1001.
Crossref

[8] Yang Y., Boom R., Irion B. et al.: Chemical Engineering and Processing: Process Intensification 2012, 51, 53.
Crossref

[9] Nahil M.A., Williams P.T.: Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 2011, 91, 67.
Crossref

[10] Pender K., Yang L.: Polymer Composites 2019, 40, 3510.
Crossref

[11] Pickering S.J., Kelly R.M., Kennerley J.R. et al.: Composites Science and Technology 2000, 60, 509.
Crossref

[12] Oyedun A.O., Lam K-L., Gebreegziabher T. et al.: Chemical Engineering Transactions 2012, 29, 655.
Crossref

[13] Okajima I., Watanabe K., Haramiishi S. et al.: The Journal of Supercritical Fluids 2017, 119, 44.
Crossref

[14] Yan H., Lu C., Jing D. et al.: New Carbon Materials 2016, 31, 46.
Crossref

[15] Oliveux G., Dandy L.O., Leeke G.A.: Polymer Degradation and Stability 2015, 118, 96. h t t p : //d x . d o i . o r g / 10 .10 16 / j . p o l y m d e g r a d -stab.2015.04.016

[16] Liu T., Zhang M., Guo X. et al.: Polymer Degradation and Stability 2017, 139, 20. h t t p : //d x . d o i . o r g / 10 .10 16 / j . p o l y m d e g r a d -stab.2017.03.017

[17] Palmer J., Ghita O.R., Savage L., Evans K.E.: Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 2009, 40, 490.
Crossref

[18] Oliveux G., Dandy L.O., Leeke G.A.: Progress in Materials Science 2015, 72, 61.
Crossref

[19] Liu Y., Farnsworth M., Tiwari A.: Journal of Cleaner Production 2017, 140, 1775.
Crossref

[20] Bevis M.J., Bream C.E., Hornsby P.R. et al.: Materials, Functionality & Design: Proceedings of the 5th European Conference on Advanced Materials and Processes and Applications/EUROMAT 97, Maastricht, NL, 21–23 April 1997, Vol. 2, pp. 219–221.

[21] Zhu P., Liu X., Wang Y. et al.: Journal of Environmental Chemical Engineering 2017, 5, 3439.
Crossref

[22] Ogi K., Nishikawa T., Okano Y., Taketa I.: Advanced Composite Materials 2007, 16, 181.
Crossref

[23] Silva L.V., Angrizani C.C., Souza J.R.: Journal of Applied Polymer Science 2012, 124, 302.
Crossref

[24] Dangtungee R., Somchua S., Siengchin S.: Mechanics of Composite Materials 2012, 48, 325.
Crossref

[25] Beauson J., Madsen B., Toncelli C. et al.: Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 2016, 90, 390.
Crossref

[26] Hanan U.A., Hassan S.A., Wahit M.U. et al.: International Journal of Advanced and Applied Sciences 2017, 4, 1.
Crossref

[27] Kalebek N.A.: Fibers and Polymers 2017, 18, 172.
Crossref

[28] Oliwa R., Oleksy M., Oliwa J. et al.: Polimery 2019, 44, 290.
Crossref

[29] Shukri T.M., Mosnacek J., Basfar A.A. et al.: Journal of Applied Polymer Science 2008, 109, 167.
Crossref

[30] Wang J., Qian L., Xu B. et al.: Polymer Degradation and Stability 2015, 122, 8. h t t p : //d x . d o i . o r g / 10 .10 16 / j . p o l y m d e g r a d -stab.2015.10.011

[31] Schartel B., Hull T.R.: Fire and Materials 2007, 31, 327.
Crossref

[32] Braun U., Schartel B., Fichera M.A. et al.: Polymer Degradation and Stability 2007, 92, 1528.
Crossref

[33] Braun U., Balabanovich A.I., Schartel B. et al.: Polymer 2006, 47, 8495.
Crossref

[34] Salasińska K., Barczewski M., Górny R. et al.: Polymer Bulletin 2018, 75, 2511.
Crossref

[35] Zhou Y., Pervin F., Rangari V.K., Jeelani S.: Journal of Materials Processing Technology 2007, 191, 347.
Crossref

Google Scholar

Wskaźniki altmetryczne

Cytowania w Google Scholar

CITEDBY SCOPUS

Statystyki

Total abstract views : 339

PDF Downloads : 328

Rafał Oliwa oliwa@prz.edu.pl

Afiliacja
Rzeszow University of Technology, Faculty Chemistry, al. Powstańców Warszawy 6, 35-959 Rzeszów, Poland

Katarzyna Bulanda

Afiliacja
Rzeszow University of Technology, Faculty Chemistry, al. Powstańców Warszawy 6, 35-959 Rzeszów, Poland

Mariusz Oleksy

Afiliacja
Rzeszow University of Technology, Faculty Chemistry, al. Powstańców Warszawy 6, 35-959 Rzeszów, Poland

Paulina Ostyńska

Afiliacja
Rzeszow University of Technology, Faculty of Menagement, al. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, Poland

Grzegorz Budzik

Afiliacja
Rzeszow University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering & Aeronautics, al. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, Poland

Magdalena Płocińska

Afiliacja
Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science & Engineering, Wołoska 141, 02-507 Warsaw, Poland

Sławomir Krauze

Afiliacja
SZTK TAPS Maciej Kowalski, Borowa 4, 94-247 Łódź, Poland