Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej Chemii Politechnika Krakowska ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków Aleksander Prociak Umowa o dofinansowanie projektu nr UDA-POIG.01.03.01-24-092/08-00 z dnia 26 lutego 2009r. pt. Nowe przyjazne dla środowiska kompozyty polimerowe z wykorzystaniem surowców odnawialnych realizowana w ramach Działania 1.3 PO IG, Poddziałania 1.3.1. Zadanie 4.2.2 Systemy poliuretanowe do otrzymywania materiałów porowatych napełnionych włóknami naturalnymi 1
Materiały poliuretanowe 15% 13% 33% 28,9 11,2 8,5 M otoryzacja Chłodnictwo Meblarstwo Obuwnictwo 16% 23% 2,5 16,5 5,2 27,2 Konstrukcje Tekstylia Pianka elastyczna Elastomery Pianka sztywna i półsztywna Lakiery Inne inne 2
Cel badań - 1 etap Wykorzystanie rzepaku i lnu jako surowców odnawialnych do otrzymywania tworzyw poliuretanowych Określenie wpływu modyfikacji układów poliuretanowych poliolem z oleju rzepakowego i włóknem lnianym na strukturę komórkową oraz wybrane właściwości wytworzonych pianek sztywnych. 3
Dotychczasowe badania Otrzymywanie sztywnych pianek poliuretanowych o gęstości pozornej 35-45 kg/m3. Rodzaje surowców odnawialnych: 1. Poliole z oleju rzepakowego 2. Włókna lniane o długości do 0.5 i 1.0 mm. Epoksydacja oleju rzepakowego, a następnie otwarcie pierścieni oksiranowych glikolem dietylenowym 4
Zastosowane włókna lniane Frakcja FF-1 o długość do 0.5 mm. Frakcja FF-1 o długość do 1.0 mm. 0,5 mm 0,5 mm 5
Charakterystyka poliolu z oleju rzepakowego Nazwa produktu PK- PR282 Liczba hydroksylowa, mg KOH/g 282 Zawartość wody, % wag. 0,45 Polyol premix with FF1 Polyol premix with FF2 Obraz mikroskopowy poliolu z oleju rzepakowego i DEG Viscosity, mpa. s 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0 5 10 15 Content of fibers, php 6
Receptura sztywnych pianek PUR Surowce Typ Części wagowe Poliol petrochemiczny Poliol z oleju rzepakowego Włókno naturalne Środek powierz. czynny Katalizator Woda Porofor fizyczny Izocyjanian Alfapol RF-551 PK-PR282 Włókno lniane IWNiRZ L-6900 DMCHA, komunalna Cyklopentan PM 200 70-100 0-30 0-15 1.8 1.9 1.0-1.7 12 Index NCO 110 Katedra Chemii i Technologii Tworzyw Sztucznych 7
Charakterystyka sztywnych pianek PUR - PN-80/C-89035 (ISO 845): gęstość pozorna (kg/m 3 ) - PN-93/C-89071 (ISO 844): wytrzymałość przy 10% ściskaniu (kpa) - PN-ISO 4590: zawartość komórek zamkniętych (%) - Aphelion: analiza wymiarów komórek - Współczynnik przewodzenia ciepła (mw/m K) Średnia temperatura pomiaru 10 o C Temperatura zimnej płyty 0 o C Temperatura ciepłej płyty 20 o C. 8
Struktura komórkowa wybranych pianek PUR w przekroju pionowym bocznym Wzrost pianki PR PPR PPRWL15 9
Wybrane właściwości sztywnych pianek PUR modyfikowanych poliolem z oleju rzepakowego i włóknem lnianym FF-1 Cell structure Foam type and foam properties REF FF-1/5 FF-1/10 FF-1/15 Cross-section area, mm 2 x10 3 11,2 9,1 9,4 8,1 Anisotropy index 0,53 0,49 0,52 0,50 Closed cell content, % 98,5 94,6 93,9 91,5 Apparent density, kg/m 3 35,4 36,9 35,8 35,1 Thermal conductivity, mw/m K 20,47 20,44 20,57 20,72 10
Wybrane właściwości sztywnych pianek PUR modyfikowanych poliolem z oleju rzepakowego i włóknem lnianym FF-2 Cell structure Foam type and foam properties PRP FF-2/5 FF-2/10 FF-2/15 Cross-section area, mm 2 x10 3 7,4 9,2 8,2 7,8 Anisotropy index 0,51 0,48 0,49 0,55 Closed cell content, % 91,7 95,0 94,8 95,1 Apparent density, kg/m 3 35,1 37,9 36,8 37,1 Thermal conductivity, mw/m K 20,23 20,57 20,69 20,92 11
50 mm Właściwości mechaniczne sztywnych pianek PUR z włóknem FF-1 Wzrost Foam rise 600 mm P2 300 mm P1 R Parallel Perpendicular 1 Perpendicular 2 250 Compressive strength, kpa 200 150 100 50 0 REF 0 5 10 15 Fiber content in PRP system, php 12
Właściwości mechaniczne sztywnych pianek PUR z włóknem FF-2 50 mm Wzrost Foam rise 300 mm 600 mm P2 P1 R Compressive strength, kpa 250 200 150 100 50 0 Parallel Perpendicular 1 Perpendicular 2 REF 0 5 10 15 Fiber content in PRP system, php 13
Właściwości mechaniczne sztywnych pianek PUR o różnej gęstości pozornej 50 mm Wzrost Foam rise 300 mm 600 mm P2 P1 R Parallel Perpendicular 1 Perpendicular 2 Compressive strength, kpa 300 250 200 150 100 50 0 35,1 41,3 33,2 39,6 PRP foams PRP foams modified w ith 15 php of FF-2 Apparent density, kg/m 3 14
Badania planowane w IV kwartale 2009 Otrzymywanie materiałów piankowych z poliolem z oleju rzepakowego: - o gęstości pozornej 35-40 kg/m 3 z włóknem lnianym o długości do 0.25 mm - o gęstości pozornej 50-80 kg/m 3 z włóknem lnianym o różnej długości Określenie możliwości zwiększenia udziału poliolu z oleju rzepakowego w piankach sztywnych o gęstości pozornej 50-80 kg/m 3 Badanie właściwości otrzymanych materiałów piankowych pod kątem określonych aplikacji 15
Dziękuję Państwu za uwagę