Opracowanie kompozytów hybrydowych modyfikowanych napełniaczami nieorganicznymi i roślinnymi o obniżonej palności i emisji dymu oraz wysokiej odporności na akty wandalizmu do zastosowań w pojazdach transportu publicznego

Kierownik projektu: dr inż. Kamila Mizera

Streszczenie projektu:

Celem projektu było opracowanie i wytworzenie hybrydowych kompozytów polimerowych o zredukowanej palności i emisji dymu, a także o wysokiej odporności na akty wandalizmu. Powinny one zarówno zwiększyć bezpieczeństwo pasażerów i obsługi pojazdów, jak i okres użytkowania środków komunikacji zbiorowej.

W ramach realizacji 3. etapu projektu wykonano dwie serie kompozytów hybrydowych, wykorzystując wyniki prac 2. etapu projektu.

W przypadku pierwszej serii kompozytów hybrydowych ograniczono ilość warstw tkanin oraz zastąpiono je napełniaczami proszkowymi, co pozwoliło na zoptymalizowanie ich składu pod kątem zmniejszenia kosztów produkcji. Kompozyty te zostały zbadane pod względem właściwości mechanicznych, palnych i dymotwórczych, dźwiękoizolacyjnych oraz odporności na akty wandalizmu. Druga seria kompozytów hybrydowych została zoptymalizowana przez ograniczenie i zamianę poszczególnych warstw tkanin celem oceny ich odporności na akty wandalizmu. Następnie w celu oceny właściwości otrzymanych kompozytów hybrydowych wytworzone materiały poddano również badaniom palności i właściwości mechanicznych, w tym odporności na akty wandalizmu oraz oceniono ich mikrostrukturę.

Badania odporności na akty wandalizmu wykazały, że kompozyty o mniejszej grubości charakteryzowały się słabszymi wynikami w badaniach, na które działa siła pionowa, jak odporność na przecięcie w wyniku uderzenia nożem i odporność na uderzenie. Zaobserwowano, że wraz ze wzrostem grubości kompozytu malała temperatura nagrzewania się materiału po poddaniu go działaniu płomienia przez okres 60 s. Najkrótszą długością cięcia na powierzchni materiału, co świadczyło o twardszej powierzchni kompozytu, charakteryzował się materiał bez tkaniny szklanej.

 

a)

b)

Projekt III.PB.03. Materiał kompozytowy –­­ a) przed badaniem i b) po badaniu uderzenia

 

Analiza wyników statycznej próby zginania wykazała wyższą wytrzymałość na zginanie dla II serii kompozytów, wśród których najwyższe wartości uzyskano dla kompozytów (zaczynając od najwyższej):

• z mniejszą ilością warstw tkaniny szklanej, z napełniaczami proszkowymi, jednak bez kulek szklanych (K-6a),
• z napełniaczami proszkowymi, jednak bez kulek szklanych (K-5a),
• z mniejszą ilością warstw tkaniny węglowej i bez napełniaczy proszkowych (K-2a).

Zaobserwowano, że zmniejszając ilość warstw tkaniny aramidowej i szklanej, następuje wzrost maksymalnej szybkości wydzielania ciepła. Natomiast zastąpienie poszczególnych warstw tkanin napełniaczami proszkowymi powoduje dłuższe palenie się kompozytów.

 

Projekt III.PB.03. Przykładowe krzywe szybkości wydzielania ciepła w funkcji czasu otrzymane dla kompozytów

 

Wytworzone kompozyty hybrydowe nie mają właściwości pochłaniających, w związku z czym mogą być wykorzystywane jako warstwa dźwiękoizolacyjna.

Podczas realizacji 3. etapu projektu opracowano zgłoszenie patentowe dotyczące hybrydowego kompozytu epoksydowego o zmniejszonej palności i dymotwórczości (nr zgłoszenia P.442 733), 1 dokumentację techniczną, 1 model polimerowego hybrydowego kompozytu oraz materiały informacyjne, które udostępniono online. Dodatkowo model kompozytu hybrydowego o zredukowanej palności zaprezentowano na targach Warsaw Plast Expo w Warszawie. Na potrzeby targów przygotowano broszurę i plakat dotyczące realizacji projektu.

Wyniki projektu przedstawiono w 1 publikacji naukowej oraz zaprezentowano na 3 konferencjach międzynarodowych, a także na targach krajowych.

Jednostka: Pracownia Bezpieczeństwa Chemicznego

Okres realizacji: 01.01.2020 – 31.12.2022