Bazaltszál erősítésű polimer kompozitok hő és lángállósági tulajdonságai

A polimer anyagok és kompozitjaik felhasználása folyamatosan növekszik számos ipari szektorban. Elterjedésüket az alacsony tömegük és kiváló fajlagos mechanikai tulajdonságaiknak köszönhetik. Mivel a napjainkban használt polimer alapanyagok nagyrésze fosszilis szén-hidrogén származék, ezért ezek könnyen éghető és alapvetően gyúlékony anyagok. Amennyiben szerkezeti anyagként szeretnénk a polimer és kompozit termékeket alkalmazni foglalkoznunk kell az anyagok éghetőségével és kiemelt figyelmet kell szentelnünk az égés gátlására. Erre nyújhatnak megoldást a bazaltszállal erősített polimer kompozitok. A bazaltszál egy természetes eredetű mesterségesen előállított erősítőanyag, amelynek kiindulási alapanyaga a könnyen hozzáférhető vulkanikus bazalt kőzet. A bazaltszálakat különleges tulajdonságai [1], mint például a korrózió és oxidáció állóság, kiváló kémiai és hőstabilitás, elektromos és rezgés szigetelés, biológiailag semleges, miatt alkalmazzák. Kémiai összetétele hasonló az üvegszálhoz [2], ezért a mechanikai szilárdságuk is összeegyzetethető. A bazaltszálak elterjedése azért nem következett be, mert versenytársa az üveszál előállítási költsége alacsonyabb. A fokozódó környezetvédelmi előírások és szabályozás, valamint a gyártástechnológia fejlődése miatt a bazaltszál mostanra egy fenntartható alternatívát nyújt elfogadható áron.

Munkám során különböző bazaltszálas erősítőstruktúrákat társítottam nem termoplasztikus epoxi mátrixszal és a mechanikai tulajdonságokon túl vizsgáltam a hő és lángállóságát a különböző anyagoknak. Az anyagok termikus viselkedését termogravimetriai (TGA) és dinamukus mechanikai analízissel (DMA) vizsgáltam. Az minták lángterjedési sebességét UL94 horizontális elrendezésű égési vizsgálattal határoztam meg. A hő és lángállóságot hőkamerával rögzített szúrólángos kísérletekkel vizsgáltam. A hőkamera képeket egy sajátfejlesztésű képfelismerő szoftverrel értékeltem ki, ennek köszönhetően hőkamerás képeken kívül az adott képhez tartozó hőmérséklet eloszlást is meg tudtam határozni. Az eredmények alapján kijelenthető, hogy a bazaltszál jelenléte növeli a hőállóságát a polimer kompozit anyagnak és ez a száltartalom növelésével növekszik. Tehát a bazalt erősítés alkalmazásával nem csupán elfogadható mechanikai tulajdonságokat értünk el, hanem egy anyagában égésgátolt kompozit szerkezetet, ami további égésgátló adalék nélkül is ellenáll a tűz okozta behatásnak,

Irodalom:

[1] Singha K.: A short review on basalt fiber. International Journal of Textile Science, 4, 19-28 (2012).

[2] Deák T., Czigány. T.: Chemical composition and mechanical properties of basalt and glass fibers: A Comparison. Textile Research Journal, 79, 645-651 (2009).

szerző

• 
  Sántha Péter
  Gépészmérnöki mesterképzési szak
  mesterképzés (MA/MSc)

konzulens

• 
  Dr. Tamás-Bényei Péter
  adjunktus, Polimertechnika Tanszék