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

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych UNIA EUROPEJSKA EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO Zespół PRz 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. Synteza efektywnych napełniaczy uniepalniających - modyfikacja montmoryllonitów solami amoniowymi i fosfoniowymi – zadanie w realizacji. Wytwarzanie kompozytów żywic epoksydowych o zmniejszonej palności – dobór składów, metod utwardzania, określenie właściwości termomechanicznych i ich przydatności tych produktów – zadania w realizacji. 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.

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych UNIA EUROPEJSKA EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO 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 Rodzaj pomiaru Typowe wymiary próbki Typowe parametry pomiaru termoplasty, guma ścinanie średnica: 4-6 mm grubość: 1-2 mm maks. amplituda siła: 5-15 N maks. odkształcenia: 3-10 μm kompozyty, ceramika, metale 3-punktowe zginanie długość: 6-10 cm szerokość: 4-8 mm grubość: 1-3 mm maks. amplituda siła: 1-5 N maks. odkształcenia: 60 μm film polimerowy rozciąganie długość: 10,5 mm szerokość: 3-8 mm grubość: 10-100 μm maks. amplituda siła: 0,1-1 N maks. odkształcenia: 10-100 μm

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych UNIA EUROPEJSKA EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO 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)

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych UNIA EUROPEJSKA EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO Modyfikacja naturalnych glinokrzemianów warstwowych czwartorządowymi solami amoniowymi i fosfoniowymi sole amoniowe + sole fosfoniowe d ~ 0,9-1,2 nm - MX d ~ 3,2 – 4,0 nm

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych UNIA EUROPEJSKA EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO Wygląd próbek po oznaczeniu zapalności kompozytów EP z modyfikowanymi QAS bentonitami: SN (BSNQAS) i Special (BSQAS)

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych UNIA EUROPEJSKA EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO Najważniejsze typy innych dodatków: krzemowe polisiloksany i silseskwioksany fosforowe Tlenek trifenylofosfiny Fyrol PMP tlenki i uwodnione tlenki glinu (partnerzy z PW)

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych UNIA EUROPEJSKA EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO 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. O giętki łącznik (spacer) O element sztywny (mezogen) O reaktywna grupa epoksydowa

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych UNIA EUROPEJSKA EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO Partnerzy z Politechniki Warszawskiej Synteza tetramerów aniliny. Wykorzystywano dwie drogi otrzymywania 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[O2P(OBu)2]3

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych UNIA EUROPEJSKA EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO Partnerzy z Politechniki Lubelskiej wchodzą do zadania ZB6 w III kw. 2010 r.

Dane do wskaźników realizacji celów projektu UNIA EUROPEJSKA EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO 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

Dane do wskaźników realizacji celów projektu UNIA EUROPEJSKA EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO Publikacje: 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: Uniepalnione kompozyty żywicy epoksydowej z dodatkiem modyfikowanych bentonitów stosowane w przemyśle lotniczym 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): 6 studentów, 1 doktorant (tylko 2010 r.)

Dane do wskaźników realizacji celów projektu UNIA EUROPEJSKA EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO Prace na tytuł/stopień: 6 Prace magisterskie obronione (złożone): Maciej Popławski: Hybrydowe kompozyty polimerów syntetycznych (opiekun: dr inż. Mariusz Oleksy), Rafał Oliwa: Kompozyty polimerów syntetycznych z modyfikowanymi bentonitami, (opiekun: dr inż. Mariusz Oleksy), Alicja Kudła: Otrzymywanie ciekłokrystalicznych monomerów monoepoksydowych (opiekun: dr inż. Beata Mossety-Leszczak), Jadwiga Kucharska: Synteza prekursorów epoksydowych do otrzymywania polimerów z ugrupo­waniami mezogenicznymi w łańcuchach bocznych (opiekun: dr inż. Beata Mossety-Leszczak),  Paulina Pomykała: Modyfikacja żywic epoksydowych jako matryc kompozytów dla przemysłu lotniczego (opiekun: prof. Henryk Galina), Anna Wilkos: Kompozycje epoksydowe zawierające środki zmniejszające palność (opiekun: prof. Henryk Galina). Prace inżynierskie planowane: 4 Prace magisterskie planowane: 6

Stan współpracy z przedsiębiorstwami Doliny Lotniczej UNIA EUROPEJSKA EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO 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).

Główne wnioski UNIA EUROPEJSKA EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO 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.