HUN-REN-BME Kutatócsoport





Tervezetten újrahasznosítható, nagyteljesítményű szálerősített polimer kompozitok fejlesztése

Pályázati azonosító:
K 142517
Támogató:
Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal (NKFIH)
Futamidő:
2022. október 1. - 2026. szeptember 30.
Témavezető (BME):
Prof. Dr. Toldy Andrea

Résztvevő kutatók (BME):
Kovács Zsófia
Dr. Pomázi Ákos
Prof. Dr. Toldy Andrea

Pályázat összefoglalója

Jelenleg még nem megoldott a térhálós polimer kompozitok anyagában történő újrahasznosítása, ezért a projekt tervezetten újrahasznosítható, nagyteljesítményű szálerősített polimer kompozitok fejlesztésére összpontosít. Két fő kutatási irányt határoztunk meg: nagy teljesítményű, vitrimer alapú, újrahasznosítható és javítható szénszállal erősített kompozitok fejlesztése, valamint nagy teljesítményű, égésgátolt, önerősített poliamid 6 alapú kompozitok fejlesztése hőre lágyuló gyantainjektálással. Ami az első irányt illeti, a cél új, vitrimer alapú, újrahasznosítható és javítható, térhálós polimerek fejlesztése hangolható topológiai átmeneti hőmérséklettel, amelyek alkalmasak magas hőmérsékletű kompozit alkalmazásokhoz, valamint olyan iparilag megvalósítható újrahasznosítási módszer kidolgozása, amely a referencia kompozit anyagokkal azonos vagy hasonló minőségű újrahasznosított mátrixokat és szálakat biztosít. Ezen kívül a vitrimerek szerkezet-tulajdonság összefüggéseinek, újrahasznosítási és javítási mechanizmusainak mélyebb megértése is várható. Ami a második irányt illeti, a cél önerősített, újrahasznosítható, in-situ polimerizált poliamid 6 kompozitok kifejlesztése, és a magas hőmérsékletű alkalmazási területeken történő felhasználásuk lehetővé tétele termelékeny és reprodukálható, szerszámon belüli bevonatolásra alkalmas égésgátló bevonatokkal. A projektjavaslat célja nemcsak a kompozitok újrahasznosítása, hanem a kapott komponensek újrafelhasználása, jellemzésük, beleértve az ismételten újrahasznosított égésgátló adalékanyagok hatását az újrahasznosított anyagokból készült kompozitok éghetőségére.

Pályázat eredményei

1. munkaszakasz
2022. október 1. - 2023. szeptember 30.
A projekt első évében áttekintettük a vonatkozó szakirodalmat, különös tekintettel a polimer kompozitok újrahasznosítására, valamint az anyagában történő újrahasznosításra alkalmas polimer mátrixokra. Megtörtént a referencia epoxigyanták, égésgátló adalékok (szilárd és gáz fázisban ható), vitrimer, kaprolaktám és bevonat alapanyagok, valamint szénszálas és poliamid 6 erősítőanyagok kiválasztása és beszerzése, valamint az alapanyagok fizikai és mechanikai tulajdonságainak bevizsgálása. Kidolgoztuk a vitrimerek és szénszálas kompozitjaik gyártástechnológiáját. Referencia önerősített poliamid 6 kompozitokat állítottunk elő kaprolaktám in-situ polimerizációjával, illetve égésgátolt kaprolaktám alapú poliamid 6 összetételeket fejlesztettünk égésgátló bevonatok céljára. A szilárd és gáz fázisban ható égésgátlók optimális kombinációjának meghatározásához a bevonatban differenciális pásztázó kalorimetriai (DSC), termoanalitikai (TGA) és éghetőségi (oxigénindex (LOI), UL-94 szabvány szerinti, áramlásos-pirolízis és Cone kaloriméteres vizsgálatok) alapján. Megvalósult az adatgyűjtés egy mesterséges intelligencián alapuló algoritmus létrehozására, amely a szerkezet és a kisléptékű vizsgálatok eredményei alapján képes megjósolni a bevonatok nagyléptékű égésvizsgálatainak eredményeit, ilyen módon alkalmas a tervezett összetételek előzetes szűrésére. Az első évben az eredményekből 2 impakt faktoros és 1 magyar nyelvű publikáció jelent, továbbá az elért eredményeket ismertettük a Fire Retardant Polymeric Materials (FRPM23), Dübendorf, Switzerland, 2023.06.26-29. és International Conference on Composite Materials (ICCM23), Belfast, Northern Ireland, 2023.07.30-08.04. konferenciákon is. A hallgatói közreműködés eredményeképpen TDK-dolgozatok, BSc-szakdolgozatok és MSc-diplomatervek készültek a projekt témájából.

2. munkaszakasz
2023. október 1. - 2024. szeptember 30.

3. munkaszakasz
2024. október 1. - 2025. szeptember 30.

4. munkaszakasz
2025. október 1. - 2026. szeptember 30.



Pályázat támogatásával megjelent közlemények


  1. Kovács Zs., Toldy A.: Synergistic flame retardant coatings for carbon fibre-reinforced polyamide 6 composites based on expandable graphite, red phosphorus, and magnesium oxide. Polymer Degradation and Stability, 222, 110696/1-110696/ (2024) 10.1016/j.polymdegradstab.2024.110696 IF=5.9 D1
  2. Gere D., Pomázi F., Szöllősi A., Jahanpeyma P., Ermilov A. A., Baranya S., Toldy A.: Mikroműanyag szennyezés vizsgálata a Duna budapesti szakaszán. Polimerek, 2, 66-72 (2024)
  3. Poór Dániel István, Tobey Marina, Taynton Philip, Pomázi Ákos, Toldy Andrea, Geier Norbert: A comparative machinability analysis of polyimine vitrimer, epoxy and polycarbonate polymers through orthogonal machining experiments. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, , s00170-024-13087-9/1-s00170-024-13087-9/16 (2024) 10.1007/s00170-024-13087-9 IF=3.4 Q2
  4. Kovács Zs., Pomázi Á., Toldy A.: Development of multifunctional flame-retardant gel coatings for automotive applications. Coatings, 13 (2), 345/1-345/14 (2023) 10.3390/coatings13020345 IF=3.4 Q2
  5. Kovács Zs., Pomázi Á., Hollósi E., Toldy A.: ε-kaprolaktám alapú égésgátló bevonat fejlesztése szénszál erősítésű poliamid 6 kompozitokhoz. Polimerek, 3, 90-96 (2023)
  6. Zielinski D., Szpecht A., Pomázi Á., Kovács Zs., Szolnoki B., Pinke B., Toldy A., Smiglak M.: Multifunctional modifying systems based on ionic liquids for epoxy resin systems and composites. Applied Sciences, 13, 10661/1-10661/ (2023) 10.3390/app131910661 IF=2.7 Q2

© 2014 BME Polimertechnika Tanszék - Készítette: Dr. Romhány Gábor