Mobilitás és Környezet Konferencia Magyar Tudományos Akadémia Budapest, 01. január 3. Polimer nanokompozitok fejlesztése Dr. Hargitai Hajnalka: PA6/HDPE nanokompozit blendek előállítása és vizsgálata Dr. Dogossy Gábor:Műanyag nanokompozitok előállítása préseléses technológiával Széchenyi István Egyetem Anyagtudományi és Technológiai Tanszék
Mobilitás és Környezet Konferencia Magyar Tudományos Akadémia Budapest, 01. január 3. PA6/HDPE nanokompozit blendek előállítása és vizsgálata Dr. Hargitai Hajnalka Közreműködők: Ibriksz Tamás, Stifter János, Andersen Endre
3 Bevezetés 01. 01. 3 PA6 és a HDPE: elterjedt műszaki alapanyagok (csomagoló- és autóipar) jó feldolgozhatóság, nagyfokú gázzáró képesség, kedvező mechanikai tulajdonságok Polimer blend: két vagy több műanyag ötvözése - PA6 kiváló termo-mechanikai tulajdonságok - HDPE könnyebb feldolgozhatósága, a dinamikus hatásokkal szembeni jó ellenálló képesség és alacsonyabb ár. kémiai szintézis nélkül, költségkímélő módon igényre szabott tulajdonságok
4 Célkitűzés 01. 01. 3 KÉMIAI INKOMPATIBILITÁS Célkitűzés PA6/HDPE blendek előállítása, tulajdonságainak, elsősorban a mechanikai jellemzők, javítása: - kémiai kapcsolóanyag, illetve - nanokompozitáló részecskék alkalmazásával, kombinálásával.
5 Alapanyagok 01. 01. 3 Polimer mátrix anyagok: PA6 HVF (A. Schulman), HDPE: TIPELIN 6000B (TVK) (MFR 5 kg 190 C: 1,30 g/10 perc). Kompatibilizálószer (kémiai kapcsolóanyag): Polybond 3009 (Chemtura Corp.) 1tömeg% PEgMA (Mw=16000). MMT Nanorészecskék (agyagásványok, szilikát): - Cloisite 0 A (MMT), Southern Clay Products (organofilizált montmorillonit, réteges szerkezetű) - Pangel S9 (SEP), Tolsa SA (szepiolit, szálas szerkezetű) SEP
6 Anyagösszetétel 01. 01. 3 Kapcsolóanyag Nanoanyagok PEgMA* MMT* [t%] SEP* [t%] [t%] 0 0 0 0,5 0 0 1 0 0 3 0 0 0 1 0 0 3 0 1 1 0 1 3 0 0 0 1 1 0 0,5 1 0 1 0 0,5 0,5 1 0,5 0,5 *: a mátrixanyagra vonatkoztatott százalékos tömegarány PA6/HDPE 75/5 5/75 TÖMEG% Összesen 5-féle anyag
7 Kompaundálás (ömledékkeverés), próbatest gyártás 01. 01. 3 Extrudálás: Labtech ikercsigás laboratóriumi Extruder, az alapanyagok megfelelő előszárítása után. Fröccsöntés: próbatestek előállítása (MSZ EN ISO 57-)
Szabványos vizsgálatok 01. 01. 3 Szakítóvizsgálat (MSZ EN ISO 57) (1 mm/perc, 50 mm/perc) Hárompontos hajlítóvizsgálat (MSZ EN ISO 17) ( mm/perc) Charpy-féle ütve-hajlító vizsgálat (MSZ EN ISO 179) Folyóképesség mérés (40 C, 10 kg)
9 Eredmények / Szakítóvizsgálat 01. 01. 3 Young Modulusz [MPa] Szakítószilárdság [MPa] + 17% + 1% + 13% + 1%
1 0 Eredmények / Hárompontos hajlítóvizsgálat 01. 01. 3 Young Modulusz [MPa] Határhajlító feszültség [MPa] + 31% + 30% + % + 7% + 6% + 3%
1 1 Összefoglalás 01. 01. 3 PA6/HDPE (5/75) blendek statikus mechanikai tulajdonságai 3t% MMT, valamint 1% PEgMA és 3%MMT hatására növekedtek (szakító:1-0%), míg az ütve-hajlító szilárdság jelentősen csökkent. 0,5% PEgMA nem, vagy csak kis mértékben növelte a szakító, ill. hajlító tulajdonságokat, viszont a dinamikus hatással szembeni ellenállás 3%-kal javult. A tűs szerkezetű agyagásvány (SEP) hatása a mechanikai tulajdonságokra nem volt számottevő, a folyóképességet azonban jelentősen megnövelte.
1 Összefoglalás 01. 01. 3 PA6/HDPE (75/5) blendek az előzőekhez hasonló tendencia, statikus mechanikai tulajdonságok 3t% MMT, valamint 1% PEgMA és 3%MMT hatására növekedtek (hajlító: 30%), míg az ütve-hajlító szilárdság jelentősen csökkent. a folyóképesség a kapcsolóanyag és a nanoanyagok bekeverésével minden esetben csökkent. A PEgMA hatása általában ellentétes volt a kétfajta blend csoportra.
1 3 Folytatás 01. 01. 3 Kooperációban a Pannon Egyetemmel: - Szén nanocső alkalmazása - Kémiai kapcsolóanyag fejlesztése és alkalmazása MMT mechanikai őrlése az ömledékkeverés előtt Más típusú MMT és SEP alkalmazása Egyéb vizsgálatok (SEM, DSC)
Köszönöm megtisztelő figyelmüket!
Mobilitás és Környezet Konferencia Magyar Tudományos Akadémia Budapest, 01. január 3. Műanyag nanokompozitok előállítása préseléses technológiával Dr. Dogossy Gábor
1 6 01. 01. 3 Célkitűzés Termikus degradációra hajlamos polimer mátrixú MWCNT-vel erősített kompozitok gyártása száraz keveréses eljárással Együttműködő partner: PANNON EGYETEM Mérnöki Kar, Vegyészmérnöki és Folyamatmérnöki Intézet, MOL Ásványolaj- és Széntechnológiai Intézeti Tanszék
1 7 01. 01. 3 Munkaterv Felhasznált anyagok: UHMWPE GUR 1 Kezeletlen MWCNT Pannon Egyetem Technológia optimálás Keverékek előállítása 0,5; 0,5; 1 m% CNT-val különböző eljárásokkal: Száraz keverés Száraz keverés golyós malomban Ömledék keverés belső keverővel Lapok préselése, próbatestek kivágása Vizsgálatok
1 01. 01. 3 Kézi keverés Adagok kimérése után mechanikus keveréssel homogenizáltuk majd sajtoltuk a lapokat Keverés golyós malomban Adagok kimérése után 01HD/HDDM Union Process típusú golyós malommal homogenizáltuk majd sajtoltuk a lapokat Keverés belső keverővel Adagok kimérése után Brabender Plasti Corder típusú belső keverővel homogenizáltunk, majd a lehűlt masszát darálóval aprítottuk a sajtoláshoz szükséges méretre
1 9 01. 01. 3 Vizsgálatok Húzóvizsgálat MSZ EN ISO 57 szerint Instron 55 univerzális szakítógépen Hajlító vizsgálat MSZ EN ISO 17 szerint Zwick Z00 univerzális szakítógépen Charpy ütvehajlító vizsgálat MSZ EN ISO 179 szerint Ceast Impact Resil ütőművön Koptató vizsgálat Taber Linear Abrader 5750 típusú koptatógéppel Tömegcsökkenés mg/100 ciklusban kifejezve Felületi érdesség mérés Talysurf CLI 000 típusú fel. érd. mérővel
0 01. 01. 3 Mechanikai vizsgálatok
1 01. 01. 3 Koptató vizsgálat
01. 01. 3 Kiértékelés Ömledék keverésnél a CNT tartalom fgv-ében nőtt a statikus igénybevétellel szembeni ellenállás, csökkent a dinamikus igénybevétellel szembeni ellenállás, ami a CNT homogénebb eloszlására utal. A golyós malommal történő keverésnél 1 m% esetén elindul a javulás, ezért nagyobb arányú keverékek előállítása szükséges.
3 01. 01. 3 Munkaterv Felhasznált anyagok: UHMWPE GUR 1 Kezelt MWCNT Pannon Egyetem Keverékek előállítása 0,5; 0,5; 1 m% CNT-val golyós malomban Lapok préselése, próbatestek kivágása Vizsgálatok
4 01. 01. 3 Mechanikai vizsgálatok
5 01. 01. 3 Koptató vizsgálatok
6 01. 01. 3 Kiértékelés Az alkalmazott tapadásközvetítők között nem mutatkozott jelentős különbség. Javítottak a felület kezeletlen nanocsöveket tartalmazó kompozit tulajdonságain. Charpy-féle ütvehajlító szilárdság és a kopási tulajdonságok esetében meghaladták az ömledék keveréses kompozitok értékeit is.
TAMOP-4..1/B-09/1/KONV-010-0003 Mobilitás és környezet Járműipari, energetikai és környezeti kutatások a Közép- és Nyugat-Dunántúli Régióban A projekt a Magyar Állam és az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. Nemzeti Fejlesztési Ügynökség www.ujszechenyiterv.gov.hu 06 40 63 63
Köszönöm megtisztelő figyelmüket!