Környezetbarát, önerősítéses polimer kompozit szerkezeti anyag kifejlesztése = Development of environmental friendly, self-reinforced polymer composite

A projekt során önerősítéses polipropilén (PP) kompozitot (SRPPC) fejlesztettünk ki. A szükséges feldolgozási hőmérséklet tartományt random PP kopolimer alkalmazásával (mátrix) és/vagy a PP polimorfizmusában rejlő lehetőségek kihasználásával biztosítottuk. A kompozitokat film-stacking módszerrel állítottuk elő. Erősítőszerkezetként általunk előállított kártolt paplant és kötött kelmét, illetve szövetet alkalmaztunk kb. 50% arányban. Mátrixként PP homopolimer és random kopolimer alfa és béta módosulatát használtuk, amellyel a megfelelő feldolgozási ablakot biztosítani tudtuk. A konszolidáció minőségét a feldolgozási hőmérséklet függvényében tanulmányoztuk. A kompozit lapokon termékgyártási, illetve újrafeldolgozási kísérleteket végeztünk. Főbb következtetéseink: i) növekvő feldolgozási hőmérséklet javítja konszolidációt, amelyet tépővizsgálatokkal és sűrűségméréssel követtünk. Ezenfelül, magasabb hőmérsékleten a mátrix/erősítőszál határfelületén jelentkező transzkristályosodás jelenik meg. ii) Szakító és hajlító vizsgálatok eredményei jelentős mértékben függnek a konszolidációs hőmérséklettől. A hőmérséklet növekedésével mind a modulus, mind a szilárdság növekszik, majd a mátrix olvadási hőmérséklete felett 20-25°C-kal maximumot mutat. iii) Az energiaelnyelő képesség (perforációs energia) csökken a hőmérséklet növekedésével. iv) A béta-módosulatú PP homopolimer mátrixú egykomponensű SRPPC hasonlóan jó eredményt ad, mint az alfa-módosulatú random PP kopolimer alapú kétkomponensű rendszer. | In this project, self-reinforced polypropylene composites (SRPPC) were developed and characterized. The necessary processing window was ensured by using random PP copolymer as matrix and/or by exploiting the polymorphism of polypropylene (PP). Composites sheets were produced by film-stacking. As reinforcements carded mat and knitted fabric from high tenacity PP multifilament and woven fabric were selected and incorporated in ca. 50% in the corresponding SRPPCs. As matrices PP in different crystal forms (alpha and beta forms) were adapted to widen the processing window. The consolidation quality of the SRPPCs was studied as a function of the processing temperature. The composite sheets developed were subjected to thermoforming and melt reprocessing experiments. The main results are the following: i) Increasing processing temperature improved the consolidation degree based on density and peel strength results. Moreover, this was accompanied with significant transcrystallization in the interphase. ii) Static tensile and flexural responses were strongly affected by the consolidation temperature. With increasing processing temperature the modulus and strength values increased and passed through a maximum, respectively. iii) The energy absorption ability (perforation energy) decreased with increasing consolidation temperature. iv) Beta-modified PP homopolymer based one-component SRPPCs gave similarly good mechanical properties as the alpha-random PP copolymer based two-component SRPPCs

Development and characterisation of injection moulded, all-polypropylene composites

In this work, all-polypropylene composites (all-PP composites) were manufactured by injection moulding. Prior to injection moulding, pre-impregnated pellets were prepared by a three-step process (filament winding, compression moulding and pelletizing). A highly oriented polypropylene multifilament was used as the reinforcement material, and a random polypropylene copolymer (with ethylene) was used as the matrix material. Plaque specimens were injection moulded from the pellets with either a film gate or a fan gate. The compression moulded sheets and injection moulding plaques were characterised by shrinkage tests, static tensile tests, dynamic mechanical analysis and falling weight impact tests; the fibre distribution and fibre/matrix adhesion were analysed with light microscopy and scanning electron microscopy. The results showed that with increasing fibre content, both the yield stress and the perforation energy significantly increased. Of the two types of gates used, the fan gate caused the mechanical properties of the plaque specimens to become more homogeneous (i.e., the differences in behaviour parallel and perpendicular to the flow direction became negligible)

Novel Bifunctional Additive for Rubbers: Cyclic Butylene Terephthalate Oligomer

In this paper the effect of a novel bifunctional additive [cyclic butylene terephthalate (CBT)] was investigated on the rheological, curing and mechanical properties of natural rubber (NR), styrene butadiene rubber (SBR), oil extended styrene butadiene rubber (oSBR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR) and ethylene propylene diene rubber (EPDM). Results showed, that CBT acted as an effective lubricant, decreasing the viscosity of the raw mixtures significantly. Furthermore CBT recrystallized upon cooling and acted as semi-active filler, slightly increased the mechanical properties of the tested non strain-crystallizable synthetic rubbers. The polarity of the rubber matrix had a strong effect on the adhesion between rubber and CBT, the higher the polarity of the rubber, the better the adhesion between the two phases was

ESSENTIAL WORK OF FRACTURE CONCEPT IN POLYMERS

Plane-stress fracture toughness of amorphous copolyester (COP) sheets of different composition and molecular mass characteristics was determined by the essential work of fracture (EWF) concept using tensile-loaded deeply double-edge notched (DDEN-T) specimens. It was determined that these COPs meet the basic requirement of the EWF concept since their yielding along the full ligament preceded crack growth. A drop in load in the corresponding load-displacement (F-x) curves indicated yielding and allowed us to split both the specific essential and non-essential work of fracture (we and wp, respectively) into their contributing terms based on yielding (wy) and necking including fracture (wn). Development and size of the plastic zone were studied by light microscopy (LM) and infrared thermography (IT)

Cellulóz alapú anyagokkal erősített/töltött biodegradábilis polimer kompozitok kifejlesztése, és tulajdonságainak elemzése = Developing of cellulose based reinforced/filled biodegradable polymer composites and investigation its properties

Pályázatunkban részben, ill. teljesen lebomló új polimer és polimer kompozit anyagokat, valamint gyártástechnológiákat fejlesztettünk ki általános-, ipari- és orvostechnikai alkalmazásokhoz. Munkánk során elemeztük a cellulóz és más természetes alapú szálak, valamint mátrixok tulajdonságait, új számítási modellt alkottunk a viselkedésük pontosabb leírására. Az alkalmazott mátrixok, szálak és adalékanyagok számos kombinációjával új receptúrákat fejlesztettünk ki javított reológiai- és mechanikai tulajdonságú rendszerek létrehozása érdekében. A kompozitokat felépítő egyes alkotók közötti kapcsolat ellenőrzésére új eszközt fejlesztettünk a szál/mátrix határfelületi adhézió, a nyírószilárdság megbízhatóbb mérésére. A kifejlesztett kompozitok biodegradábilis tulajdonságait lebomlásvizsgálatokkal ellenőriztük. Az új típusú anyagokból gyártandó termékek előállításához gyártástechnológiát fejlesztettünk és meghatároztuk a gyártási paraméterek optimális intervallumát. Félüzemi és üzemi kísérletekkel prototípus termékeket gyártottunk az anyagok és technológiák ipari alkalmazhatóságának alátámasztására. | In our project partly and fully degradable polymers, polymer composites and production technologies have been developed for general, industrial and biomedical applications. In our work properties of cellulose based and other natural fibers and matrices have been analyzed, a new predictive model has been developed to describe their behavior more precisely. Using several combinations of the matrices, fibers and additives new formulations have been developed to achieve systems with improved rheological and mechanical properties. A new device has been developed to test the interactions between the components constituting the composites, which allows a more reliable determination of fiber/matrix adhesion and shear strength. Biodegradability of the newly developed composites has been proved by degradability studies. Production technologies have been developed for manufacturing products from the new materials and the optimum intervals of production parameters have been determined. In pilot plant scale and in full scale experiments prototype products have been manufactured to prove the industrial viability of the materials and technologies