Transcript ZB 06
INNOWACYJNA GOSPODARKA
NARODOWA STRATEGIA SPÓJNOŚCI
UNIA EUROPEJSKA
EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO
II KONFERENCJA PANELE EKSPERTÓW 28 – 29 Czerwca 2010 r.
„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym” ZB 6
Materiały kompozytowe o zwiększonej wytrzymałości i odporności termicznej z wykorzystaniem żywic polimerowych do zastosowań w lotnictwie
Lider merytoryczny Prof. dr hab. inż. Henryk Galina (PRz) Instytucje partnerskie w zadaniu PRz, PW, PL I i II kwartał 2010 PROJEKT WSPÓŁFINANSOWANY PRZEZ UNIĘ EUROPEJSKĄ ZE ŚRODKÓW EUROPEJSKIEGO FUNDUSZU ROZWOJU REGIONALNEGO
INNOWACYJNA GOSPODARKA
NARODOWA STRATEGIA SPÓJNOŚCI
UNIA EUROPEJSKA
EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO
Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych Zespół PRz
1. Uruchomienie laboratorium analizy termicznej i reaktywności polimerów. Adaptacja pomieszczenia (H-25a) i zakup oraz wytworzenie nowego wyposażenia aparaturowego: •
Analizator DMA (pomiar modułów w zakresie temp. -150 do 500°C i
• • •
częstotliwości 0,001-1000 Hz , w zakresie siły 0,005-40 N Aparat do pomiaru granicznego indeksu tlenowego materiałów (LOI).
Aparat do badanie reaktywności żywic chemoutwardzalnych (żeltimer).
Zestaw do pomiaru palności tworzyw i kompozytów polimerowych wg normy.
2. Synteza efektywnych napełniaczy uniepalniających - modyfikacja montmoryllonitów solami amoniowymi i fosfoniowymi – zadanie w realizacji.
3. Wytwarzanie kompozytów żywic epoksydowych o zmniejszonej palności – dobór składów, metod utwardzania, określenie właściwości termomechanicznych i ich przydatności tych produktów – zadania w realizacji.
4. Synteza nowych typów monomerów epoksydowych, w tym monomerów o właściwościach ciekłokrystalicznych do specjalnych zastosowań jako elementy systemów przechowywania informacji, w wysoko zawansowanej elektrooptyce (w tym w awionice), jako elementy pamięci optycznej, filtry optyczne i polaryzatory oraz w optyce nieliniowej, jako fazy stacjonarne w chromatografii gazowej – nowe typy monomerów są przedmiotem badań.
INNOWACYJNA GOSPODARKA
NARODOWA STRATEGIA SPÓJNOŚCI
UNIA EUROPEJSKA
EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO
Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych
Na podstawie termogramów DMA można: • wyznaczyć moduł sprężystości wzdłużnej (moduł Younga) i moduł sprężystości poprzecznej (moduł Kirchhoffa), moduł ściskania • określić charakterystykę tłumienia i zachowania lepkosprężystego, • określić strukturę i morfologię polimerów oraz kompozytów, • scharakteryzować odkształcenie plastyczne i relaksację naprężeń, • wyznaczyć temperaturę przejścia szklistego i innych przejść fazowych.
Aparat wyposażony jest w następujące uchwyty (tryby obciążeń): • ścinanie, • rozciąganie, • ściskanie, • zginanie 3-punktowe.
Typ próbki termoplasty, guma kompozyty, ceramika, metale film polimerowy Rodzaj pomiaru ścinanie 3-punktowe zginanie rozciąganie Typowe wymiary próbki średnica: 4-6 mm grubość: 1-2 mm długość: 6-10 cm szerokość: 4-8 mm grubość: 1-3 mm długość: 10,5 mm szerokość: 3-8 mm grubość: 10-100 μm Typowe parametry pomiaru maks. amplituda siła: 5-15 N maks. odkształcenia: 3-10 μm maks. amplituda siła: 1-5 N maks. odkształcenia: 60 μm maks. amplituda siła: 0,1-1 N maks. odkształcenia: 10-100 μm
INNOWACYJNA GOSPODARKA
NARODOWA STRATEGIA SPÓJNOŚCI
UNIA EUROPEJSKA
EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO
Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych
• • Synteza efektywnych napełniaczy uniepalniających - modyfikacja montmoryllonitów solami amoniowymi i fosfoniowymi – zadanie w realizacji.
Prace koncentrują się na badaniach: • procedurach (technologii) hydrofobizacji naturalnych glinokrzemianów warstwowych • kompatybilności z żywicami (interkalacja, eksfoliacja) • wpływem obecności nanonapełniaczy na reaktywność żywic Wytwarzanie kompozytów żywic epoksydowych o zmniejszonej palności – zadanie w realizacji. Prace koncentrują się na • stosowaniu różnych dodatków zawierających azot, fosfor i/lub krzem • badaniu zmian właściwości żywic epoksydowych zawierających dodatki (optymalizacja zawartości modyfikatorów, metod utwardzania i badania właściwości mechanicznych i przetwórczych)
INNOWACYJNA GOSPODARKA
NARODOWA STRATEGIA SPÓJNOŚCI
UNIA EUROPEJSKA
EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO
Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych
Modyfikacja naturalnych glinokrzemianów warstwowych czwartorządowymi solami amoniowymi i fosfoniowymi d ~ 0,9-1,2 nm +
R 1 R 4 N + R 2 R 3 X n R 1 R 4 P + R 2 R 3 X n sole amoniowe sole fosfoniowe
d ~ 3,2 – 4,0 nm
INNOWACYJNA GOSPODARKA
NARODOWA STRATEGIA SPÓJNOŚCI
UNIA EUROPEJSKA
EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO
Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych
Wygląd próbek po oznaczeniu zapalności kompozytów EP z modyfikowanymi QAS bentonitami: SN (BSNQAS) i Special (BSQAS)
INNOWACYJNA GOSPODARKA
NARODOWA STRATEGIA SPÓJNOŚCI
UNIA EUROPEJSKA
EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO Najważniejsze typy innych dodatków:
krzemowe polisiloksany i silseskwioksany
R O R O Si R R O Si O Si O Si O O R Si Si O R O Si O Si O R O R H 3 C CH 3 Si O CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 Si O Si O Si O Si CH CH 2 2 C H 2 x O CH 2 H CH CH 2 CH 2 C 2 y CH 2 CH 3 CH 3 z O CH 2 CH 2 O CH 3 7 O CH 3 H 2 C O CHCH 2 O(CH 2 ) 3 CH 3 Si O CH 3 CH 3 Si (CH 2 ) 3 OCH 2 CH O CH 2 CH 3
Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych
fosforowe
O P H O Tlenek trifenylofosfiny O O P CH 3 O O O P CH 3 O n Fyrol PMP OH
tlenki i uwodnione tlenki glinu (partnerzy z PW)
INNOWACYJNA GOSPODARKA
NARODOWA STRATEGIA SPÓJNOŚCI
UNIA EUROPEJSKA
EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO
Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych
• Synteza nowych typów monomerów epoksydowych, w tym monomerów o właściwościach ciekłokrystalicznych do specjalnych zastosowań jako elementy systemów przechowywania informacji, w wysoko zawansowanej elektrooptyce (w tym w awionice), jako elementy pamięci optycznej, filtry optyczne i polaryzatory oraz w optyce nieliniowej, jako fazy stacjonarne w chromatografii gazowej , a także jako elementy inżynierii molekularnej (wymuszanie uporządkowania anizotropowych nanonapełniaczy) – właściwości nowych typów monomerów są przedmiotem badań.
giętki łącznik (spacer) O O O element sztywny (mezogen) reaktywna grupa epoksydowa
INNOWACYJNA GOSPODARKA
NARODOWA STRATEGIA SPÓJNOŚCI
UNIA EUROPEJSKA
EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO
Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych
• Partnerzy z Politechniki Warszawskiej 1. Synteza tetramerów aniliny. Wykorzystywano dwie drogi otrzymywania NH NH NH NH 2 H 2 N NH NH NH NH 2 Zasadniczy wniosek: Tertramery aniliny tworzą formę przewodzącą i mogą być wykorzystywane do tworzenia kompozytów z żywicami epoksydowymi.
2. Optymalizacja procesu syntezy warstw organicznych fosforanów glinu na powierzchni bemitu i wodorotlenku glinu. Mogą one znaleźć zastosowanie kompatybilizatory nieorganicznych uniepalniaczy z klasycznymi matrycami polimerowymi.
Zdjęcia SEM Al[O 2 P(OBu) 2 ] 3
INNOWACYJNA GOSPODARKA
NARODOWA STRATEGIA SPÓJNOŚCI
UNIA EUROPEJSKA
EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO
Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych
• Partnerzy z Politechniki Lubelskiej wchodzą do zadania ZB6 w III kw. 2010 r.
INNOWACYJNA GOSPODARKA
NARODOWA STRATEGIA SPÓJNOŚCI
UNIA EUROPEJSKA
EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO
Dane do wskaźników realizacji celów projektu
•
Referaty konferencyjne:
5 (+2)
• Konferencja „Materiały Polimerowe” Pomerania-Plast 2010, Kołobrzegu, 8-11 czerwca 2010. • B. Mossety-Leszczak, M. Włodarska, H. Galina:
Ciekłokrystaliczne żywice epoksydowe i ich zastosowania – referat zaproszony
• M. Oleksy, M. Heneczkowski, H. Galina, G. Budzik:
Kompozyty polimerów chemoutwardzalnych i termoplastycznych z dodatkiem nanonapełniaczy NanoBent ZR1 i ZR2
; -
komunikat
• VII Sympozjum nt
Czwartorzędowe sole amoniowe i obszary ich zastosowania w gospodarce
Poznań 1-2 lipca 2010 • M. Oleksy, M. Heneczkowski, H. Galina
, Zastosowanie IV-rz. soli amoniowych do modyfikacji bentonitów stosowanych jako napełniacze kompozytów, w tym kompozytów dla lotnictwa
–
komunikat
• II Konferencja Nano i Mikromechaniki, Krasiczyn 6-8 lipca 2010 : • Oleksy M., Galina H., Heneczkowski M., Mossety-Leszczak B., Budzik G.:
Nanokompozyty na osnowie żywic chemoutwardzalnych stosowane w technologii odlewania próżniowego
-
komunikat
• Oleksy M., Galina H., Heneczkowski M., Mossety-Leszczak B., Budzik G.:
Nanokompozyty żywicy epoksydowej stosowane w przemyśle lotniczym – komunikat
• 5th International Conference "Supply on the wings" AIRTEC 2010, Frankfurt 2-4.11.2010
• Maciej Heneczkowski, Barbara Krawczyk, Beata Mossety-Leszczak, Piotr Murias, Mariusz Oleksy, Henryk Galina,
Synthesis and characterization of resins used in manufacturing composite materials for aviation industry
- komunikat • Polymer Networks Group Meeting,
Polymer Networks
2010, Goslar, Niemcy, 29.08-2.09.2010
• P. Murias, H. Galina, H. Maciejewski,
Epoxy functionalized siloxanes as fire retardants and modifiers of mechanical properties of epoxy-amine networks
-
poster
INNOWACYJNA GOSPODARKA
NARODOWA STRATEGIA SPÓJNOŚCI
UNIA EUROPEJSKA
EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO
Dane do wskaźników realizacji celów projektu
•
Publikacje:
6
1.
2.
3.
4.
5.
6.
M. Oleksy, M. Heneczkowski, H. Galina:
Zastosowanie IV-rz. soli amoniowych do modyfikacji bentonitów stosowanych jako napełniacze kompozytów, w tym kompozytów w tym kompozytów dla lotnictwa
, złożona do publikacji w czasopiśmie Przemysł Chemiczny,
2010
,
89
(11), Mossety-Leszczak B., Włodarska M., Galina H.: Ciekłokrystaliczne żywice epoksydowe i ich zastosowania, opublikowane w materiałach konferencji
Pomerania Plast
2010, (pod red. T. Spychaj), wyd. ZUT, Szczecin 2010, Oleksy M., Heneczkowski M., Galina H., Budzik G.: Kompozyty polimerów chemoutwardzalnych i termoplastycznych z dodatkiem Nanobentów ZR1 i ZR2, opublikowane w materiałach konferencji
Pomerania-Plast
2010, (pod red. T. Spychaj), wyd. ZUT, Szczecin 2010, M. Oleksy, M. Heneczkowski, B. Mossety-Leszczak, H. Galina:
kompozyty żywicy epoksydowej z dodatkiem modyfikowanych bentonitów stosowane w przemyśle lotniczym Uniepalnione
przygotowana do opublikowania w czasopiśmie
Polimery
(zamówienie redakcji) M. Oleksy, G. Budzik:
Nanokompozyty na osnowie żywic chemoutwardzalnych stosowane w technologii odlewania próżniowego
przygotowana do opublikowania w czasopiśmie
Archiwum Mechaniki Stosowanej
M. Oleksy, G. Budzik:
Nanokompozyty żywicy epoksydowej stosowane w przemyśle lotniczym
przygotowana do opublikowania czasopiśmie
Polimery
•
Zgłoszenia patentowe :
0
•
Udział studentów / doktorantów / innych wykonawców (liczbowo): doktorant
(tylko 2010 r.)
6 studentów, 1
INNOWACYJNA GOSPODARKA
NARODOWA STRATEGIA SPÓJNOŚCI
UNIA EUROPEJSKA
EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO
Dane do wskaźników realizacji celów projektu
• Prace na tytuł/stopień:
6
Prace magisterskie obronione (złożone):
1. Maciej Popławski: Hybrydowe kompozyty polimerów syntetycznych (opiekun: dr inż. Mariusz Oleksy), 2. Rafał Oliwa: Kompozyty polimerów syntetycznych z modyfikowanymi bentonitami, (opiekun: dr inż. Mariusz Oleksy), 3. Alicja Kudła: Otrzymywanie ciekłokrystalicznych monomerów monoepoksydowych (opiekun: dr inż. Beata Mossety-Leszczak), 4. Jadwiga Kucharska: Synteza prekursorów epoksydowych do otrzymywania polimerów z ugrupowaniami mezogenicznymi w łańcuchach bocznych (opiekun: dr inż. Beata Mossety-Leszczak), 5. Paulina Pomykała: Modyfikacja żywic epoksydowych jako matryc kompozytów dla przemysłu lotniczego (opiekun: prof. Henryk Galina), 6. Anna Wilkos: Kompozycje epoksydowe zawierające środki zmniejszające palność (opiekun: prof. Henryk Galina).
• •
Prace inżynierskie planowane:
4
Prace magisterskie planowane:
6
INNOWACYJNA GOSPODARKA
NARODOWA STRATEGIA SPÓJNOŚCI
UNIA EUROPEJSKA
EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO
Stan współpracy z przedsiębiorstwami Doliny Lotniczej
Podjęto współpracę z trzema partnerami przemysłowymi zainteresowanymi prowadzonymi przez nas badaniami: • • • PZL Świdnik S.A.– użytkownik żywic i producent elementów konstrukcyjnych z kompozytów PZL Mielec – użytkownik żywic i producent elementów konstrukcyjnych z kompozytów ZCh Organika-Sarzyna S.A. Grupa Ciech – jedyny w Polsce wytwórca żywic epoksydowych (ostatnio wdrożono nową technologię wytwarzania żywic ciekłych o wysokiej jakości).
INNOWACYJNA GOSPODARKA
NARODOWA STRATEGIA SPÓJNOŚCI
UNIA EUROPEJSKA
EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO
Główne wnioski
• Kierunek przyjętych poszukiwań był trafny; możliwości modyfikacji żywic epoksydowych, podstawowego typu matrycy kompozytów dla przemysłu lotniczego są nieograniczone, a możliwości poprawy odporności na palenie (bez stosowania halogenów i związków antymonu) oraz podwyższenia ich odporności termicznej są znaczne.
• W dalszych badaniach należy podjąć zadania optymalizacji składu żywic z udziałem wybranych dodatków, pod kątem ich przetwarzalności przy dobrych zachowaniu właściwości wytrzymałościowych i adhezyjnych.
• Badania przebiegają zgodnie z planem. Zarówno cele cząstkowe, jak i wskaźniki są osiągane.