Wykaz Projektów
Streszczenie

Modelowe rozwiązania nanokompozytów polimerowych do zastosowania w materiałach dwufunkcyjnych chroniących przed olejami i czynnikami mechanicznymi

Kierownik projektu: dr inż. Sylwia Krzemińska

Streszczenie projektu:

 

Projekt V.B.10: Modelowe rozwiązania nanokompozytów  polimerowych do zastosowania w materiałach dwufunkcyjnych chroniących przed olejami i czynnikami mechanicznymi

Okres realizacji:

1.01.2011 − 31.12.2013

Zadanie/etap 3.:

Opracowanie modelowego rozwiązania materiału barierowego z udziałem nanonapełniacza. Publikacja

Główny wykonawca:

dr inż. Sylwia Krzemińska – Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Ochron Osobistych

Głównym celem projektu było opracowanie modelu kompozytu polimerowego z udziałem nanocząstek, przeznaczonego do wytwarzania rękawic chroniących przed olejami i czynnikami mechanicznymi.

W ramach realizacji projektu opracowano receptury mieszanek polimerowych do wytworzenia nanostruktur  kompozytów o założonych właściwościach barierowych i mechanicznych wobec olejów mineralnych. Jako główne składniki wytypowano karboksylowany kauczuk butadienowo-akrylonitrylowy (XNBR), łączący cechy bardzo dobrej odporności na oleje z jednoczesną znaczną wytrzymałością mechaniczną oraz nanonapełniacz glinokrzemianowy, modyfikowany solami amoniowymi.

Do wykonania próbek w formie płaskich błon i rękawic zastosowano technikę jednorazowego maczania form w mieszance lateksowej z wykorzystaniem wstępnego maczania form w kąpieli koagulacyjnej. Jako formy zastosowano prostokątne płytki ceramiczne oraz formy ceramiczne stanowiące model rękawicy.

Wytworzono 5 wariantów materiałów bez udziału nanonapełniacza, zróżnicowanych pod względem rodzaju substancji sieciującej (siarka lub tlenek magnezu lub zespół mieszany siarka + tlenek magnezu) i ilości wytypowanej substancji sieciującej (tlenek magnezu) wprowadzanej do lateksu XNBR oraz 5 wariantów materiałów zawierających nanonapełniacz, zróżnicowanych pod względem rodzaju nanonapełniacza. Przeprowadzone badania otrzymanych kompozytów zostały ukierunkowane na analizę wpływu składu mieszanki lateksu, wpływu rodzaju nanonapełniacza oraz jego ilości na parametry charakteryzujące odporność materiałów na przenikanie oleju mineralnego oraz oddziaływanie czynników mechanicznych (odporność na ścieranie, przekłucie, przecięcie, rozdzieranie i wytrzymałość na rozciąganie). Zakresem prac objęto także analizę struktury materiałów w celu potwierdzenia, czy wykazują one cechy nanokompozytów.

Badania z wykorzystaniem metody szerokokątowego rozpraszania promieni rentgenowskich WAXS wykazały, że otrzymane materiały należy traktować jako nanokompozyty o charakterze eksfoliacyjnym. Wyznaczony czas przebicia nanokompozytów był bardzo długi i wynosił ponad 480 min. Oznacza to, że nanokompozyty charakteryzują się bardzo dobrymi właściwościami barierowymi wobec olejów mineralnych. W zakresie właściwości mechanicznych stwierdzono, że otrzymane materiały charakteryzowały się dość dobrą odpornością na parametry mechaniczne. Cechowały się one 1. poziomem odporności na przecięcie i przekłucie oraz 3. poziomem odporności na ścieranie. Słabym punktem wytworzonych materiałów była odporność na rozdzieranie, niewystarczająca do spełnienia wymagań najniższego 1. poziomu odporności dla większości wariantów materiałów.

                                       

 

Projekt V.B.10.   Model rękawicy otrzymanej z mieszanki lateksu XNBR sieciowanego siarką (wariant 1 XNBR 0 ZnO /S)z wykorzystaniem formy porcelanowej ręki

      

 

 

Projekt V.B.10. Wpływ rodzaju (siarka lub tlenek magnezu) i ilości substancji sieciującej (1.5 lub 2.0 cz. wag.) lateks karboksylowanego kauczuku butadienowo-akrylonitrylowego na wytrzymałość na rozdzieranie

 

Przeprowadzono weryfikację składu i sposobu otrzymywania nanokompozytu w celu zwiększenia wytrzymałości mechanicznej w zakresie odporności na rozdzieranie. Zgodnie ze zweryfikowaną recepturą wykonano warianty materiałów, zróżnicowane pod względem ilości wytypowanej substancji sieciującej (tlenek magnezu) wprowadzanej do lateksu XNBR (1.5 lub 2.0 cz. wag.). Stwierdzono, że korzystniejsza okazała się większa ilość tlenku magnezu (2.0 cz. wag.), gdyż pozwoliła ona na poprawę odporności powyżej 10 N, i tym samym spełnienie wymagań 1. poziomu skuteczności.

Kompozyt polimerowy z udziałem nanocząstek jest przedmiotem zgłoszenia patentowego pt. „Kompozycja elastomerowa do wytwarzania wyrobów cienkościennych metodą maczania”, które zostało zarejestrowane pod numerem P.404565.

Wyniki projektu zostały przedstawione w 2 artykułach naukowych o zasięgu międzynarodowym i w  2 o zasięgu krajowym.



Jednostka: Pracownia Odzieży Ochronnej

Okres realizacji: 01.01.2011 – 31.12.2013