Folytonos szénszál-erősítésű, poliamid 6 mátrixú kompozitok fejlesztése és elemzése

(Development and analysis of continuous carbon fibre reinforced polyamide 6 matrix composites)

Erdő Ákos MSc

erdoakos98@gmail.com

Konzulensek: Dr. Suplicz András, adjunktus, Polimertechnika Tanszék

Dr. Zink Béla, adjunktus, Polimertechnika Tanszék

Manapság igen nagy teret hódítanak a tudományos és mindennapi életben egyaránt a polimer kompozit rendszerek. Az autóipar rendkívül gyors fejlődése miatt nem csak a technológiák, hanem az alapanyagok fejlesztésében is jelentős igény mutatkozik. Egyre szélesebb körben váltják ki a fém alkatrészeket polimer kompozitokkal a tömeg, ezáltal a CO2 kibocsátás csökkentése érdekében. A körforgásos gazdaság modelljét szem előtt tartva, a hőre lágyuló mátrixok nagyobb lehetőséget kínálnak az újrahasznosításra, mint a hőre keményedők. Mivel az autóipar tömeggyártást igényel, olyan hőre lágyuló nyersanyagra van szükségük, amely rövid ciklusidő alatt képes impregnálni az erősítőanyagot. Erre a célra a legmegfelelőbb monomer az ɛ-kaprolaktám, amely alacsony viszkozitásának (3-5 mPas) köszönhetően kis nyomások alkalmazásával feldolgozható és rövid ciklusidő érhető el vele. Leghatékonyabban a T-RTM (termoplasztikus gyanta infúzió) technológiával dolgozható fel, amely során a monomerből aktivátor és katalizátor hozzáadásával, anionos gyűrűfelnyitásos (in-situ) polimerizációval poliamid 6-ot állíthatunk elő egy temperált szerszámban, kellően rövid ciklusidővel. A poliamid kitűnő tulajdonságainak köszönhetően igen széles körben alkalmazott műszaki alapanyag [1, 2].

A kutatásom során T-RTM technológiával kaprolaktám rendszerből állítottam elő PA6 mátrixanyagú, szénszál erősítésű kompozit lemezeket. Célom a végtelen szénszál erősítésű kompozitok mechanikai, termikus és morfológiai tulajdonságok feltérképezése volt. A kísérletekhez egy speciális vertikális fröccsöntőgépet és a hozzá tartozó in-situ egységet alkalmaztam.

A mintákon mechanikai vizsgálatokat végeztem és mérési eredményeimet összehasonlítottam a mátrixanyagból gyártott referencia lapok tulajdonságaival is. Megállapítottam, hogy a gyártási paraméterek optimalizálásával jó minőségű és megfelelő impregnáltságú kompozit termékek állíthatók elő, amelyek műszaki célú felhasználásra alkalmasak.

Irodalom:

[1] Semperger, O. V.; Suplicz, A.: The Effect of the Parameters of T-RTM on the Properties of Polyamide 6 Prepared by in Situ Polymerization, Materials (2020)

[2] Herzog, J.; Wendel, R.; Weidler, P. G.; Wilhelm, M.; Rosenberg, P.; Henning, F.: Moisture Adsorption and Desorption Behavior of Raw Materials for the T-RTM Process, Journal of Composites Science, 5, 12 (2021)

szerző

Erdő Ákos
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)

konzulensek

Dr. Suplicz András
docens, Polimertechnika Tanszék
Dr. Zink Béla
egyetemi adjunktus, Polimertechnika Tanszék

helyezés

III. helyezett