Hosszú szénszállal ersített manyagkompozitok mechanikai tulajdonságainak vizsgálata

Átírás

1 Hosszú szénszállal ersített manyagkompozitok mechanikai tulajdonságainak vizsgálata Varga Csilla*, Miskolczi Norbert*, Bartha László*, Falussy Lajos** *Pannon Egyetem Vegyészmérnöki és Folyamatmérnöki Intézet Ásványolaj- és Széntechnológiai Intézeti Tanszék ** Dr. Falussy Mérnöki Iroda, Kaposvár Mszaki Kémiai Napok 07 Veszprém, április 26.

2 Kompozitok két vagy több különböz anyag kombinációjából létrejöv anyagtársítások fa, csont, vályogtégla modern kompozitok: ersítanyagok (szálas, szemcsés, lemezes) kötanyagok (szerves, szervetlen fémes és nem fémes) beton (szemcsés) fa rétegelt lemezek szálkompozitok

3 Szálersített kompozitok I. nagy szilárdság kis srség korrózióval és vegyi anyagokkal szembeni ellenállás kis htágulás h- és hangszigetel képesség rezgéscsillapítás jó mérettartás hosszú élettartam

4 Szálersített kompozitok II. Felépítés Mátrix: polimer Hre keményed: EPOXI, PÉ, VÉ sok térhálósodási hely nagy stabilitás és hállóság Szál: Hre lágyuló: PA, PÉ, poliolefinek, PC, PS, PVC, PUR, EVA kevés térhálósodási hely rugalmas, formálható természetes, természetes alapú mesterséges, ásványi, mesterséges Adalék: összeférhetséget javító, lágyító, stabilizáló, égésgátló, antioxidáns

5 Szálersített kompozitok III. MÁTRIX Feladata a szálak adott irányban tartása, illetve elválasztása SZÁLAK F tehervisel elemek nagy szilárdság nagy rugalmassági modulusz általában a kompozit húzó- és hajlítószilárdságát növelik

6 Szálersített kompozitok IV. Az iparban leginkább használt szálak: üveg szén aramid olcsó, nagy szilárdság és hállóság, viszonylag kicsi modulusz és gyenge koptatással szembeni ellenállás kis srség és htágulás, kiváló elektromos vezetképesség, jó hállóság, nem veszi fel a nedvességet és nem mágnesezdik kivételesen nagy ütszilárdság, húzószilárdság és hállóság legújabban: bór, kvarc, PE

7 Célkitzések szénszállal ersített kompozitokban a szénszál és a polimer mátrix összeférhetségének javítása kompatibilizáló adalék alkalmazásával hosszú szénszállal ersített kompozitok elállítása szénszál hatásának vizsgálata a kompozitok mérettartási és elektromos tulajdonságaira

8 Felhasznált anyagok manyagok PP (TIPPLEN K392, MFI=12g/10min; 230 C, 2160g, TVK Rt. ) HDPE (Liten MB 77, MFI=16.0 g/10min; 190 C, 2160g, CHEMOPETROL ) EVA (Miravithene D1410, MFI=10g/10min; 190 C, 2160g, Innospec Leuna GmbH) szénszál PANEX 35, húzószilárdsága 3800 MPa, modulusa húzásra 242 GPa, srsége 1,81g/cm 3, d=7,1mø, széntartalma 95%. kompatibilizáló adalék Pannon Egyetem, Vegyészmérnöki és Folyamatmérnöki Intézet, Ásványolajés Széntechnológiai Intézeti Tanszékén elállított adalék

9 SZAKÍTÓVIZSGÁLATOK I. Eredmények I. Szakítószilárdság változása, % PP HDPE Szénszáltartalom, % PP és HDPE kompozitok szakítószilárdságváltozása a szénszáltartalom függvényében Szakítószilárdság változása, % PP HDPE 200N 400N 600N Elterhelés, N PP és HDPE kompozitok szakítószilárdságváltozása az elterhelés függvényében (10% szénszál)

10 SZAKÍTÓVIZSGÁLATOK II. Eredmények II. Szakítószilárdság változása, % Szakítószilárdság változása, % N 100 N 150 N Elterhelés, N Szénszáltartalom, % EVA kompozitok szakítószilárdság-változása a szénszáltartalom függvényében EVA kompozitok szakítószilárdság-változása az elterhelés függvényében (10% szénszál)

11 Eredmények III. HAJLÍTÓVIZSGÁLAT Hajlítószilárdság változása,% PP HDPE EVA Szénszáltartalom, % Szénszállal ersített hre lágyuló kompozitok hajlítószilárdságának változása

12 Eredmények IV. ÜTÉSI VIZSGÁLATOK Charpy ütmunka, kj/mm PP HDPE Szénszáltartalom, % PP és HDPE kompozitok ütési szilárdsága a szénszáltartalom függvényében

13 Mérettartás Eredmények V. fontos követelmény a hre lágyuló gyártása és alkalmazása során manyagkompozitok szénszálersítés alkalmazásával a polipropilén mérettartása jelentsen javítható Elektromos vizsgálatok manyagok felhasználásakor számos probléma forrása lehet az elektrosztatikus feltöltdés (feltöltdést gátló anyagok adagolása) a 2% szénszáltartalmú mintadarab még szigetelként minsíthet, a 10% szénszáltartalmú már vezetként viselkedett

14 Eredmények VI. Polipropilénrl készített SEM felvétel 5% szénszállal ersített polipropilénrl készített SEM felvétel

15 Eredmények VII. Szénszálról (izzítási maradék) készített SEM felvétel Szénszálhosszúság alakulása a pirolízis után

16 Összefoglalás a hre lágyuló manyagok (PP, HDPE, EVA) mechanikai tulajdonságai javultak az elállított adalékkal bevont szénszál alkalmazásával elterhelés alkalmazásával tovább javultak a mechanikai tulajdonságok az elterhelés nélküli esethez viszonyítva az elterhelés növelésével egyre nagyobb mérték javulás érhet el, de az elterhelés túlzott növelése a tulajdonságok romlását idézte el szénszál alkalmazása kedvezen befolyásolja a termék zsugorodási hajlamát, ez lehetvé teszi a hre lágyuló manyagok egyre szélesebb körben történ alkalmazását, különösen azokon a területeken, ahol eleve nagyméret alkatrészeket kell gyártani a késbbi alkalmazás szempontjából kedvez lehet továbbá, hogy 5% feletti szénszáltartalom esetén jelentsen megn a PP kompozit elektromos vezetképessége

17 Köszönöm a figyelmet!