Epoxy composites for aviation industry

Badano wpływ zawartości (1,0—3,0 % mas.) bentonitów modyfikowanych solami amoniowymi i fosfoniowymi na właściwości użytkowe kompozytów na osnowie żywicy epoksydowej wzmocnionych włóknem szklanym. Oznaczono właściwości mechaniczne oraz odporność na płomień otrzymanych laminatów. Wykonano również badania za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) i mikroskopii sił atomowych (AFM). Stwierdzono, że laminaty z osnową epoksydową napełnioną modyfikowanymi bentonitami charakteryzują się znacznie większą odpornością na płomień i lepszymi właściwościami wytrzymałościowymi niż laminaty wytworzone z żywicy nienapełnionej.The effect of the amount (1.0—3.0 wt %) of bentonites modified with quaternary ammonium or phosphonium salts on the properties of epoxy resin/glass fibre composites was studied. It was found that the mechanical properties and flame resistance of the laminates filled with the modified bentonites were significantly better than of laminates produced from an unfilled resin. Scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscope (AFM) studies were also performed to investigate the adhesion between the laminate components

Wytrzymałość mechaniczna hybrydowych kompozytów polimerowych

The influence of organoclay (bentonite BS) modified with quaternary ammonium (QAS) and phosphonium salts (QPS) on the mechanical properties of epoxy/organoclay/carbon fiber hybrid composites was investigated. The longitudinal flexural strength of the composites containing 1 wt % BSQAS and BSQPS increased by 4 and 10 %, respectively, compared to the reference sample (epoxy resin/carbon fiber). Moreover, there was also a significant improvement, up to 13 %, of Young's modulus and transverse elastic modulus for the composites with modified bentonites. On the basis of the atomic force microscopy cross-section analysis (AFM), it was found that the composites with matrix containing the modified bentonites were characterized with larger interfacial surface, about 50 %, than that of unmodified matrix (epoxy resin/carbon fiber).Zbadano wpływ dodatku glinokrzemianu (bentonit BS) modyfikowanego czwartorzędowymi solami amoniowymi (QAS) lub fosfoniowymi (QPS) do nienasyconej żywicy epoksydowej (EP6) na właściwości mechaniczne hybrydowych kompozytów wzmocnionych włóknem węglowym (żywica epoksydowa/glinka/włókno węglowe). Stwierdzono, że dodatek 1 % mas. BSQAS lub BSQPS do osnowy żywicy EP6 powoduje zwiększenie wytrzymałości na zginanie w kierunku równoległym do ułożenia włókien węglowych o, odpowiednio, 4 i 10 % w porównaniu z wytrzymałością kompozytów na osnowie niemodyfikowanej (żywica epoksydowa/włókno węglowe). Dzięki modyfikacji uzyskano również wyraźną poprawę (powyżej 13 %) modułu Younga oraz modułu elastyczności. Na podstawie badań z zastosowaniem mikroskopii sił atomowych (AFM) stwierdzono, że kompozyty na osnowie żywicy epoksydowej zawierającej modyfikowane glinokrzemiany charakteryzują się większą (o ok. 50 %) powierzchnią międzyfazową na granicy włókno węglowe-polimer niż kompozyty na osnowie żywicy bez udziału glinki (żywica epoksydowa/włókno węglowe)

Mechanical strength of epoxy/organoclay/carbon fiber hybrid composites

The influence of organoclay (bentonite BS) modified with quaternary ammonium (QAS) and phosphonium salts (QPS) on the mechanical properties of epoxy/organoclay/carbon fiber hybrid composites was investigated. The longitudinal flexural strength of the composites containing 1 wt % BSQAS and BSQPS increased by 4 and 10 %, respectively, compared to the reference sample (epoxy resin/carbon fiber). Moreover, there was also a significant improvement, up to 13 %, of Young's modulus and transverse elastic modulus for the composites with modified bentonites. On the basis of the atomic force microscopy cross-section analysis (AFM), it was found that the composites with matrix containing the modified bentonites were characterized with larger interfacial surface, about 50 %, than that of unmodified matrix (epoxy resin/carbon fiber).Zbadano wpływ dodatku glinokrzemianu (bentonit BS) modyfikowanego czwartorzędowymi solami amoniowymi (QAS) lub fosfoniowymi (QPS) do nienasyconej żywicy epoksydowej (EP6) na właściwości mechaniczne hybrydowych kompozytów wzmocnionych włóknem węglowym (żywica epoksydowa/glinka/włókno węglowe). Stwierdzono, że dodatek 1 % mas. BSQAS lub BSQPS do osnowy żywicy EP6 powoduje zwiększenie wytrzymałości na zginanie w kierunku równoległym do ułożenia włókien węglowych o, odpowiednio, 4 i 10 % w porównaniu z wytrzymałością kompozytów na osnowie niemodyfikowanej (żywica epoksydowa/włókno węglowe). Dzięki modyfikacji uzyskano również wyraźną poprawę (powyżej 13 %) modułu Younga oraz modułu elastyczności. Na podstawie badań z zastosowaniem mikroskopii sił atomowych (AFM) stwierdzono, że kompozyty na osnowie żywicy epoksydowej zawierającej modyfikowane glinokrzemiany charakteryzują się większą (o ok. 50 %) powierzchnią międzyfazową na granicy włókno węglowe-polimer niż kompozyty na osnowie żywicy bez udziału glinki (żywica epoksydowa/włókno węglowe)

Hybrydowe kompozyty epoksydowe wzmocnione włóknem węglowym

The effect of the amount of nanofiller and commercial flame retardant into the epoxy matrix on the mechanical properties of laminates reinforced carbon fabric was described. The total content of the fillers did not exceed 23 wt.%. The local strain and stress distribution on the surface of composites using the Aramis system during the static tension tests was examined. Studies of structure of cross-linked epoxy compositions were also performed using scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). The presented results indicate that the nanofillers and commercial flame retardants acting synergistically.W pracy opisano wpływ dodatku nanonapełniaczy i handlowych środków zmniejszających palność na właściwości mechaniczne kompozytów epoksydowych wzmacnianych tkaniną węglową. Zawartość dodatków w osnowie epoksydowej <23%. Prowadzono analizę lokalnego stanu odkształcenia i naprężenia na powierzchni kompozytów z użyciem systemu Aramis podczas próby statycznej rozciągania. Wykonano badania mikrostruktury usieciowanych kompozycji epoksydowych za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) i mikroskopu sił atomowych (AFM). Analiza uzyskanych wyników wskazuje, że wprowadzenie nanonapełniaczy i handlowych uniepalniaczy powoduje uzyskanie synergicznego efektu ich działania

Wpływ bentonitów modyfikowanych czwartorzędowymi solami amoniowymi na właściwości biobójcze kompozycji farb i lakierów wodorozcieńczalnych oraz tynków mineralnych

The research led to the obtainment of compositions of water-dilutable paints and lacquers as well as mineral plaster with the additive of nanofiller called Nanobent ® (bentonite modified with quaternary ammonium salt) which is a commercial product of ZGM Zębiec near Starachowice. The resistance of the abovementioned substances to mould fungi Aspergillus niger and Penicillium chrysogenum was tested. The best results were obtained for the composition with 3% additive of Nanobent ZR2 filler which practically completely inhibited the growth of mould fungi, even in the presence of whole culture medium containing glucose.Celem niniejszej pracy było otrzymanie kompozycji farb i lakierów akrylowych oraz tynków mineralnych z 1,5 i 3,0 % dodatkiem bentonitów Nanobent ZR1 i ZR2 (bentonitów modyfikowanych dwiema różnymi IV-rz. solami amoniowymi), które zostały wdrożone do produkcji w ZGM Zębiec w ramach grantu celowego nr 03933/C ZR7-6/2007. Powłoki uzyskane z użyciem tych kompozycji zbadano pod kątem odporności na działanie grzybów pleśniowych Aspergillus niger i Penicillium chrysogenum zgodnie z zaleceniami polskiej normy PN-EN ISO 846. Zbadano odporność farby emulsyjnej (fot. 1), lakieru akrylowego oraz tynku mineralnego bez dodatku modyfikowanych bentonitów na działanie grzybów pleśniowych: Aspergillus niger oraz Penicillium chrysogenum. Następnie przeprowadzono badania wpływu dodatku środka Nanobent ZR1 na zahamowanie wzrostu grzybów pleśniowych w kompozycjach z farbą i lakierem akrylowym oraz tynkiem mineralnym (fot. 2–6). Zbadano również odporność podłoża (krążków gipsowych) na działanie grzybów pleśniowych (fot. 1). Ponieważ najlepsze rezultaty uzyskano dla 3% dodatku nanonapełniacza Nanobent ZR1 (fot. 2–6), stąd w dalszych badaniach biobójczej skuteczności środka Nanobent ZR2 stosowano takie samo stężenie. Otrzymane wyniki badań zestawiono w tabeli 2 i na fot. 7. Na ich podstawie stwierdzono, że najlepsze rezultaty uzyskano dla kompozycji z 3% dodatkiem produktu Nanobent ZR2, gdzie praktycznie nie zaobserwowano wzrostu grzybów pleśni pleśniowych, nawet w obecności pożywki pełnowartościowej (z glukozą)

Wpływ przyjaznych środowisku antypirenów na ognioodporność i właściwości mechaniczne sztywnych pianek poliuretanowych

In this paper the new compositions of polyurethane foams with reduced flammability containing environmentally friendly flame retardants, such as ammonium polyphosphate, melamine pyrophosphate, triethyl phosphate, bentonite and expanded graphite obtained with long fiber injection (LFI) method have been presented. The effect of the addition of various flame retardants and their mixtures on the fire resistance and mechanical properties of the foams has been determined. An improvement in fire resistance of the modified polyurethane compositions has been observed. Manufactured polyurethane foams containing flame retardants have been classified as materials with flammability class V-0. The addition of flame retardants has not significantly deteriorated mechanical properties of the investigated materials.Metodą wtryskiwania długich włókien (LFI) otrzymano nowe kompozycje pianek poliuretanowych o ograniczonej palności, zawierające przyjazne środowisku środki zmniejszające palność, takie jak: polifosforan amonu, pirofosforan melaminy, fosforan trietylu, bentonit i grafit ekspandowany. Określono wpływ dodatku tych antypirenów i ich mieszanin na ognioodporność oraz właściwości mechaniczne pianek. W porównaniu z pianką poliuretanową bez dodatków, wszystkie modyfikowane kompozycje poliuretanowe wykazały poprawę ognioodporności i zostały sklasyfikowane jako materiały niepalne klasy V-0. Stwierdzono także, że dodatek antypirenów nie spowodował istotnego pogorszenia właściwości mechanicznych badanych materiałów

Application of vacuum casting technology for manufacturing of polymeric gears prototypes

Przeprowadzono badania dotyczące wykorzystania nanokompozytów na osnowie dwuskładnikowych żywic poliuretanowych typu RenPIM-VG 5286 (PUR) z dodatkiem nanonapełniaczy: Nanobent® ZR1 i ZR2, modyfikowanych oktakis(tetrametyloamonio)oktasilseskwioksanem i oktakis{3-[N-(hydroksyetylo)dimetyloamino]propylo}oktasilseskwioksanem w technologii vacuum casting (VC). Zbadano reaktywność kompozycji odlewniczych (czas żelowania i maksymalną temperaturę utwardzania) oraz właściwości tiksotropowe, które mają istotny wpływ na przebieg procesu technologicznego wytwarzania prototypów kół zębatych w matrycach silikonowych. Oznaczono także wpływ rodzaju nanonapełniacza na właściwości użytkowe uzyskanych kompozytów. Wykazano, że dzięki wprowadzeniu układu hybrydowych napełniaczy, uzyskano ograniczenie skurczu promieniowego i osiowego, co dało radykalną poprawę dokładności wymiarowej odlewanych kół zębatych.In this study, the nanocomposites based on two-component polyurethane resin RenPIM-VG 5286 (PUR) with added nanofillers Nanobent® ZR1 and ZR2, previously modified with octakis(tetramethylammonium)octasilsesquioxane and octakis{3-[N-(hydroxyethyl)dimethylamino]-propyl}octasilsesquioxane, were examined for application to vacuum casting technology (VC). The reactivity of the molding compositions (gel time and maximum curing temperature) as well as their thixotropic properties, which have an important impact on the technology process of prototyping gears in silicone matrices, were investigated. The effect of nanofiller type on the functional properties of the resulting composites was also determined. It was demonstrated that by introducing the hybrid filler system, a reduction in radial and axial shrinkage was achieved, which led to a radical improvement in the dimensional stability of gear castings

Ognioodporne hybrydowe kompozyty epoksydowe.

Studies were conducted of epoxy composites with modified bentonites with quaternary phosphonium salts (QPS) and aluminium trihydrate (ATH). The content of the modified bentonite was 3.0 wt %, and ATH5.0 or 10.0 wt %. It has been found that the basic mechanical properties of hybrid composites have been improved and achieved much greater resistance to flame.Przeprowadzono badania kompozytów żywicy epoksydowej (EP) z bentonitami modyfikowanymi czwartorzędowymi solami fosfoniowymi (QPS) i z wodorotlenkiem glinu (ATH). Udział modyfikowanego bentonitu w kompozycie wynosił 3,0 % mas., natomiast ATH 5,0 lub 10,0 % mas. Stwierdzono, że podstawowe właściwości mechaniczne hybrydowych kompozytów uległy poprawie, a ich odporność na płomień wyraźnie wzrosła

Composites of commercial unsaturated polyester resins containing nanofillers Nanobent®. Part II. Nanocomposites with domestic nanofillers applied in Vacuum Casting technology

Zbadano możliwości wykorzystania nanokompozytów na osnowie nienasyconych żywic poliestrowych (UP) (Polimal® 103 i Polimal® 109) z dodatkiem nanonapełniaczy Nanobent® (ZR1 i ZR2) w technologii Vacuum Casting (VC). Oceniono reaktywność (czas żelowania i maksymalną temperaturę utwardzania) kompozycji odlewniczych oraz ich właściwości tiksotropowe, wpływające w istotny sposób na przebieg procesu technologicznego wytwarzania prototypów kół zębatych w matrycach silikonowych. Za pomocą systemu optycznego ATOS II Triple Scan Blue Light firmy GOM oznaczono zależność dokładności wymiarów geometrycznych otrzymanych modeli kół zębatych od rodzaju nanonapełniacza i jego zawartości w kompozycie.The possibility of application of nanocomposites based on unsaturated polyester resin matrix (Polimal® 103 and Polimal® 109) and nanofillers Nanobent® (ZR1 and ZR2) in Vacuum Casting technology (VC) was investigated. The reactivity of the molding compositions (gel time and maximum curing temperature) as well as their thixotropic properties, which have an important impact on the technology process of prototyping gears in silicone matrices, were assessed. Using the optical measuring system ATOS II Triple Scan Blue Light (GOM) the dependence of geometric dimension accuracy of the gear wheel models on the type of nanofiller and its content in the composite was determined

Silica/quercetin sol–gel hybrids as antioxidant dental implant materials

The development of biomaterials with intrinsic antioxidant properties could represent a valuable strategy for preventing the onset of peri-implant diseases. In this context, quercetin, a naturally occurring flavonoid, has been entrapped at different weight percentages in a silica-based inorganic material by a sol–gel route. The establishment of hydrogen bond interactions between the flavonol and the solid matrix was ascertained by Fourier transform infrared spectroscopy. This technique also evidenced changes in the stretching frequencies of the quercetin dienonic moiety, suggesting that the formation of a secondary product occurs. Scanning electron microscopy was applied to detect the morphology of the synthesized materials. Their bioactivity was shown by the formation of a hydroxyapatite layer on sample surface soaked in a fluid that simulates the composition of human blood plasma. When the potential release of flavonol was determined by liquid chromatography coupled with ultraviolet and electrospray ionization tandem mass spectrometry techniques, the eluates displayed a retention time that was 0.5 min less than quercetin. Collision-activated dissociation mass spectrometry and untraviolet-visible spectroscopy were in accordance with the release of a quercetin derivative. The antiradical properties of the investigated systems were evaluated by DPPH and ABTS methods, whereas the 2,7-dichlorofluorescein diacetate assay highlighted their ability to inhibit the H2O2-induced intracellular production of reactive oxygen species in NIH-3T3 mouse fibroblast cells. Data obtained, along with data gathered from the MTT cytotoxicity test, revealed that the materials that entrapped the highest amount of quercetin showed notable antioxidant effectiveness.The development of biomaterials with intrinsic antioxidant properties could represent a valuable strategy for preventing the onset of peri-implant diseases. In this context, quercetin, a naturally occurring flavonoid, has been entrapped at different weight percentages in a silica-based inorganic material by a sol-gel route. The establishment of hydrogen bond interactions between the flavonol and the solid matrix was ascertained by Fourier transform infrared spectroscopy. This technique also evidenced changes in the stretching frequencies of the quercetin dienonic moiety, suggesting that the formation of a secondary product occurs. Scanning electron microscopy was applied to detect the morphology of the synthesized materials. Their bioactivity was shown by the formation of a hydroxyapatite layer on sample surface soaked in a fluid that simulates the composition of human blood plasma. When the potential release of flavonol was determined by liquid chromatography coupled with ultraviolet and electrospray ionization tandem mass spectrometry techniques, the eluates displayed a retention time that was 0.5 min less than quercetin. Collision-activated dissociation mass spectrometry and untraviolet-visible spectroscopy were in accordance with the release of a quercetin derivative. The antiradical properties of the investigated systems were evaluated by DPPH and ABTS methods, whereas the 2,7-dichlorofluorescein diacetate assay highlighted their ability to inhibit the H2O2-induced intracellular production of reactive oxygen species in NIH-3T3 mouse fibroblast cells. Data obtained, along with data gathered from the MTT cytotoxicity test, revealed that the materials that entrapped the highest amount of quercetin showed notable antioxidant effectiveness