PL239496B1

PL239496B1 - Self-curing polymer composite with a natural filler and the method of its preparation

Info

Publication number: PL239496B1
Application number: PL427460A
Authority: PL
Inventors: Danuta Matykiewicz; Olga Mysiukiewicz; Mateusz Barczewski
Original assignee: Politechnika Poznanska
Priority date: 2018-10-18
Filing date: 2018-10-18
Publication date: 2021-12-06
Also published as: PL427460A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest chemoutwardzalny kompozyt polimerowy z napełniaczem naturalnym, powstającym jako odpad podczas przetwarzania nasion, w którym napełniacz naturalny stanowiący 1 - 70% masowych w stosunku do polimeru, zawiera rozdrobnione makuchy lniane jako odpad przemysłu rolno - spożywczego w ilości do 100% masowych. Przedmiotem zgłoszenia jest również sposób wytwarzania chemoutwardzalnego kompozytu polimerowego.The subject of the application is a chemically hardened polymer composite with a natural filler, generated as waste during seed processing, in which the natural filler constituting 1 - 70% by mass in relation to the polymer, contains crushed flax cake as waste from the agri-food industry in an amount of up to 100% by mass. The subject of the application is also a method of producing a chemically hardened polymer composite.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest chemoutwardzalny kompozyt polimerowy zawierający jako osnowę żywicę epoksydową lub żywicę poliestrową, włókna wzmacniające, środki pomocnicze i napełniacz naturalny powstający jako odpad podczas przetwarzania nasion.The subject of the invention is a chemically hardening polymer composite containing as a matrix an epoxy resin or a polyester resin, reinforcing fibers, auxiliaries and a natural filler produced as waste during seed processing.

Polimerowe tworzywa chemoutwardzalne ulegają procesowi usieciowania (utwardzania) w wyniku reakcji chemicznej pomiędzy monomerem a czynnikiem utwardzającym (sieciującym), tak zwanym utwardzaczem. Utwardzacze ze względu na swoją strukturę mogą wchodzić w reakcje z czynnymi grupami funkcyjnymi wielkocząsteczkowych polimerów. Proces utwardzania może zachodzić w temperaturze pokojowej lub podwyższonej, a tworzywa chemoutwardzalne występują w postaci cieczy, ciał stałych lub past.Chemically hardening polymeric materials undergo a process of cross-linking (hardening) as a result of a chemical reaction between the monomer and a hardening (cross-linking) agent, the so-called hardener. Due to their structure, hardeners can react with active functional groups of high-molecular polymers. The hardening process can take place at room temperature or elevated temperature, and the chemosetting materials are in the form of liquids, solids or pastes.

Makuch lniany lub inaczej zwany wytłok lniany to produkt odpadowy powstający podczas przetwarzania nasion lnu, najczęściej w celu uzyskania oleju lnianego poprzez tłoczenie. Ze względu na dużą zawartość łatwo przyswajalnego białka stosowany jest najczęściej jako pasza dla zwierząt lub środek dietetyczny. Zawartość białka w makuchach lnianych to ok. 32%. Jak podaje Carter, J. F w (Cereal Foods World, 1993, 38, 753-759) wytłok lniany po procesie tłoczenia na zimno może zawierać nawet od 12 do 15% oleju.Linseed expeller, or otherwise known as linseed expeller, is a waste product formed during the processing of linseed, most often in order to obtain linseed oil by pressing. Due to the high content of easily digestible protein, it is most often used as animal feed or a dietary measure. The protein content in linseed cakes is approx. 32%. According to Carter, J.F. in (Cereal Foods World, 1993, 38, 753-759), after the cold-pressing process, linseed expeller may contain as much as 12 to 15% of oil.

Kompozyty polimerowe to materiały, które zbudowane są najczęściej z osnowy w postaci polimeru oraz cząstek wzmacniających, którymi mogą być, długie lub krótkie włókna, ziarna czy proszki.Polymer composites are materials that are most often built of a matrix in the form of a polymer and reinforcing particles, which can be long or short fibers, grains or powders.

W literaturze jako naturalne materiały wzmacniające stosowane do wytwarzania kompozytów polimerowych podaje się m.in. włókna lnu, konopi, juty, sizalu, słomę, włókna drzewne i bananowe, łuski ryżu, pszenicy, jęczmienia, owsa, żyta, trzcinę cukrową (S. Taj, M.A. Munawar, S. Khan, Proc. Pakistan Acad. Sci. 2007, 44, 129-144.). Przykładem napełniaczy naturalnych powstających jako odpad podczas przetwarzania nasion zastosowanych do wytworzenia chemoutwardzalnych kompozytów polimerowych są łuski ryżu, kukurydzy i łupiny kokosa, które opisano w dokumentacji patentowej US6051635A. Dla kompozytów na osnowie żywic epoksydowych stosuje się często łuski gryki, co ujawnia np. opis JP2006070681A, proszek z łusek ryżu - KR100798643B1 czy rozdrobnione łupiny kokosa JPH0994887A. Dla kompozytów na osnowie żywic poliestrowych zastosowanie znajdują łuski ryżu co opisano w dokumentacjach JP2007246624A; KR100443275B1 czy US20040235983A1. ‘In the literature, the natural reinforcing materials used for the production of polymer composites include, inter alia, flax, hemp, jute, sisal, straw, wood and banana fibers, rice, wheat, barley, oat, rye, sugar cane (S. Taj, MA Munawar, S. Khan, Proc. Pakistan Acad. Sci. 2007, 44, 129-144.). Examples of natural fillers produced as waste during the processing of seeds used to make chemosetting polymer composites are rice, corn, and coconut husks, which are described in US Patent 6051635A. For composites based on epoxy resins, buckwheat hulls are often used, which is disclosed e.g. in the description JP2006070681A, rice husk powder - KR100798643B1 or ground coconut shells JPH0994887A. For composites based on polyester resins, rice hulls are used as described in the documents JP2007246624A; KR100443275B1 or US20040235983A1. '

W stanie techniki znane jest też zastosowanie epoksydowanego oleju sojowego, epoksydowanego oleju słonecznikowego czy epoksydowanego oleju lnianego do wytworzenia nanokompozytów epoksydowych o wysokiej wytrzymałości, takie rozwiązanie ujawniono w opisie CN103183923A.It is also known in the art to use epoxidized soybean oil, epoxidized sunflower oil or epoxidized linseed oil to make high strength epoxy nanocomposites, such an approach is disclosed in CN103183923A.

Z opisu wynalazku CN106866951A znany jest skład szpachlówki samochodowej na bazie żywicy poliestrowej zawierającej od 5-10% oleju z nasion lnu. Z innego opisu CN106810971A w stanie techniki znana jest również metoda przygotowania i receptura farby emulsyjnej z zawartością oleju z nasion lnu. A opis patentowy CN105255426A ujawnia recepturę kleju na bazie żywicy epoksydowej modyfikowanej nienasyconym kwasem tłuszczowym, nanometrycznym proszkiem azotku boru, nanometrycznym proszkiem aluminium i utlenionym olejem z nasion lnu.The description of the invention CN106866951A describes the composition of a car putty based on a polyester resin containing from 5-10% of linseed oil. From another description CN106810971A in the prior art, the preparation method and recipe of an emulsion paint containing flaxseed oil is also known. And the patent specification CN105255426A discloses a formulation of an adhesive based on an epoxy resin modified with unsaturated fatty acid, nanometric boron nitride powder, nanometric aluminum powder and oxidized linseed oil.

Z polskiego opisu patentowego P.422122 znany jest w stanie techniki termoplastyczny kompozyt polimerowy z napełniaczem odpadowym naturalnym pochodzącym z przemysłu rolno-spożywczego w postaci rozdrobnionych makuchów lnianych oraz sposób jego wytworzenia.Polish patent description P.422122 describes a thermoplastic polymer composite with a natural waste filler from the agri-food industry in the form of comminuted linseed cakes and a method of its production.

Rozdrobione makuchy lniane jako napełniacz kompozytów polim erowych chemoutwardzalnych nie znajdowały zastosowania w produkcji takich kompozytów z tego chociażby powodu, że wprowadzanie do ciekłego polimeru chemoutwardzalnego napełniaczy naturalnych w postaci pochodnych nasion lub włókien roślinnych niesie ze sobą istotne problemy technologiczne takie jak np.:Shredded linseed cakes as a filler for chemically set polymer composites were not used in the production of such composites for the reason that the introduction of natural fillers in the form of derivatives of seeds or plant fibers into the liquid chemosetting polymer entails significant technological problems, such as:

• brak kompatybilności (mieszalności) z osnową polimerową, • sedymentację napełniacza, • powstawanie aglomeratów czy rozwarstwianie się utwardzonego już kompozytu, • brak możliwości zautomatyzowania procesu produkcji.• lack of compatibility (miscibility) with the polymer matrix, • sedimentation of the filler, • formation of agglomerates or delamination of the already hardened composite, • no possibility to automate the production process.

Ponadto należy też uwzględnić cenę i dostępność tych materiałów, która związana jest głównie z przestrzenią upraw. Dlatego też, nie wszystkie napełniacze naturalne mogą być z powodzeniem stosowane dla kompozytów chemoutwardzalnych. W odróżnieniu od termoplastycznych kompozytów z makuchami lnianymi, gdzie oddziaływania pomiędzy polimerem a osnową są głównie fizyczne w przypadku polimerów chemoutwardzalnych można spodziewać się oddziaływań chemicznych pomiędzy składnikami kompozytu. Rozdrobnione makuchy lniane mogą zawierać w swoim składzie do 30% olejuIn addition, the price and availability of these materials, which is mainly related to the area under cultivation, should also be taken into account. Therefore, not all natural fillers can be successfully used for chemosetting composites. Unlike thermoplastic composites with linseed cakes, where the interactions between the polymer and the matrix are mainly physical, in the case of chemically hardened polymers, chemical interactions between the components of the composite can be expected. Crushed linseed cakes may contain up to 30% of oil

PL 239 496 B1 lnianego, który może wiązać się z chemoutwardzalną żywicą a co za tym idzie tworzyć kompozyt z dobrze zdyspergowanym napełniaczem naturalnym.Of linseed material, which can bind to the chemically hardened resin and thus form a composite with a well-dispersed natural filler.

Dodatkowo istotną nowością w proponowanym rozwiązaniu jest możliwość wytworzenia hybrydowego kompozytu z napełniaczem naturalnym w postaci zarówno włókien (np. lnianych) jak i cząsteczek w postaci proszku (makuchy lniane). Przedstawiony sposób otrzymywania chemoutwardzalnego kompozytu w odróżnieniu od materiałów termoplastycznych nie wymaga stosowania podwyższonej temperatury w celu umożliwienia łączenia się cząsteczek polimeru z napełniaczem naturalnym. W przypadku kompozytów chemoutwardzalnych napełniacz naturalny może być bezpośrednio dozowany do ciekłej żywicy, a zastosowany środek utwardzający w postaci amin, nie wymaga podwyższonej temperatury do zainicjowania procesu utwardzania. Dlatego też, kompozyt może być wytwarzany w temperaturze otoczenia co znacznie obniży koszty jego produkcji. Ponadto w odróżnieniu od tworzyw termoplastycznych ze względu na to, iż żywice występują głównie w postaci ciekłej przedstawiana kompozycja z makuchami lnianymi może być stosowana do przetwarzania metodami ręcznymi jak również, metodą infuzji, metodą natryskiwania oraz wtrysku podciśnieniowego tzw. RTM (Resin Transfer Molding). Należy również podkreślić iż w przypadku tworzyw termoplastycznych po wprowadzeniu napełniacza w postaci makuchów lnianych zaobserwowano efekt plastyfikacji. Natomiast w przypadku tworzyw chemoutwardzalnych zaobserwowano, że wprowadzone rozdrobnione makuchy lniane mogą działać jako wzmocnienie i poprawiać sztywność żywic epoksydowych czy też poliestrowych.Additionally, an important novelty in the proposed solution is the possibility of producing a hybrid composite with a natural filler in the form of both fibers (e.g. flax) and particles in the form of powder (linseed cake). The presented method of obtaining a chemically hardened composite, unlike thermoplastic materials, does not require the use of elevated temperature in order to enable the joining of polymer molecules with the natural filler. In the case of chemically cured composites, the natural filler can be directly dosed into the liquid resin, and the amine curing agent used does not require elevated temperature to initiate the curing process. Therefore, the composite can be produced at ambient temperature, which will significantly reduce the cost of its production. In addition, unlike thermoplastics, due to the fact that resins are mainly in liquid form, the presented composition with linseed cakes can be used for manual processing as well as by infusion, spraying and vacuum injection, the so-called RTM (Resin Transfer Molding). It should also be emphasized that in the case of thermoplastics, a plasticizing effect was observed after the filler in the form of linseed cakes was introduced. On the other hand, in the case of chemically hardened plastics, it was observed that the introduced shredded linseed cake can act as reinforcement and improve the stiffness of epoxy or polyester resins.

Struktura nasiona lnu składa się z osłonki nasiennej, zarodka, bielma i materiału magazynującego. Około 41% stanowi olej lniany, 28% błonnik inaczej zwany włóknem pokarmowym, 20% białko, 7% wilgoć i 4% popiół. Włókna pokarmowe błonnika zbudowane są przede wszystkim z celulozy i ligniny, które mogą działać jako wzmocnienie w kompozytach polimerowych.The structure of the flax seed consists of the seed coat, embryo, endosperm and storage material. About 41% is linseed oil, 28% fiber, also known as dietary fiber, 20% protein, 7% moisture and 4% ash. Dietary fiber fibers are primarily composed of cellulose and lignin, which can act as reinforcement in polymer composites.

W rozwiązaniu według wynalazku w kategorii sposobu nawiązano do najczęściej występujących problemów przy wytwarzaniu kompozytów z napełniaczami naturalnymi. Metoda wytworzenia chemoutwardzalnego kompozytu z napełniaczem w postaci rozdrobnionych makuchów lnianych pozwal a wytworzyć materiał z dobrze zdyspergowanym przyjaznym dla środowiska napełniaczem naturalnym. Otrzymany zgodnie z wynalazkiem chemoutwardzalny kompozyt polimerowy charakteryzuje się korzystnymi właściwościami termomechanicznymi. Ponadto wprowadzenie taniego napełniacza naturalnego pozwoli zredukować cenę wytworzonego materiału.The solution according to the invention refers to the most common problems in the production of composites with natural fillers in the process category. The method of producing a chemically hardened composite with a filler in the form of comminuted linseed cakes allows for the production of a material with a well-dispersed environmentally friendly natural filler. The chemosetting polymer composite obtained according to the invention is characterized by favorable thermomechanical properties. In addition, the introduction of a cheap natural filler will reduce the price of the produced material.

Istotą wynalazku jest chemoutwardzalny kompozyt polimerowy z napełniaczem naturalnym powstającym jako odpad podczas przetwarzania nasion, który w swoim składzie zawiera jako osnowę żywicę epoksydową, włókna wzmacniające, środki pomocnicze i napełniacz naturalny. Przy czym napełniacz naturalny stanowiący od 1 do 10% masowych w stosunku do polimeru stanowią rozdrobnione makuchy lniane jako odpad powstający podczas procesu przetwarzania nasion w ilości 100% masowych napełniacza.The essence of the invention is a chemically hardened polymer composite with a natural filler formed as waste during the processing of seeds, which in its composition includes epoxy resin as a matrix, reinforcing fibers, auxiliary agents and a natural filler. The natural filler, constituting from 1 to 10% by weight in relation to the polymer, consists of shredded linseed cakes as waste generated during the seed processing process in the amount of 100% by weight of the filler.

Istotą wynalazku jest także sposób wytwarzania chemoutwardzalnego kompozytu polimerowego z napełniaczem naturalnym powstającym jako odpad podczas przetwarzania nasion obejmuje proces rozdrobnienia mechanicznego makuchów lnianych i ich separację, korzystnie poprzez zastosowanie separatora sitowego, do cząstek wielkości frakcji w zakresie od 0,1 mm do 5 mm.The essence of the invention is also a method of producing a chemically hardened polymer composite with a natural filler formed as waste during seed processing, including the process of mechanical grinding of linseed cakes and their separation, preferably by using a sieve separator, to particles with a fraction size ranging from 0.1 mm to 5 mm.

Przygotowany w ten sposób napełniacz w postaci rozdrobnionych i poddanych separacji makuchów lnianych miesza się z polimerem chemoutwardzalnym w postaci ciekłej (tj. żywicą epoksydową). Przy czym zawartość napełniacza stanowi 1-10% masowych w stosunku do polimeru. Mieszanie mechaniczne prowadzi się przy użyciu mieszadła wysokoobrotowego z prędkością co najmniej 100 obr./min. do maksymalnie 7000 obr./min, korzystnie 1000 obr./min. przez czas od 1 min do 20 min., korzystnie 10 min., aż do uzyskania homogenicznej mieszaniny. Następnie tak uzyskaną mieszaninę poddaje się procesowi odgazowania co najmniej przez 5 min., korzystnie przez 15 min. w komorze wyposażonej w pompę próżniową, korzystnie przy użyciu środków odpowietrzających. Po czym z tak wytworzonej kompozycji wykonuje się kompozyty wzmacniane włóknami lub odlewy, które utwardza się w temperaturze pokojowej lub podwyższonej.The filler prepared in this way in the form of comminuted and separated linseed cakes is mixed with a chemically hardened polymer in liquid form (i.e. epoxy resin). The filler content is 1-10% by weight with respect to the polymer. Mechanical mixing is carried out using a high-speed mixer with a speed of at least 100 rpm. up to a maximum of 7,000 rpm, preferably 1,000 rpm. for a time ranging from 1 min to 20 min, preferably 10 min, until a homogeneous mixture is obtained. Then the mixture obtained in this way is subjected to the degassing process for at least 5 minutes, preferably for 15 minutes. in a chamber provided with a vacuum pump, preferably by venting means. Then, fiber-reinforced composites or castings are made from the composition thus prepared, and they are cured at room temperature or elevated temperature.

Proces wytwarzania chemoutwardzalnych kompozytów polimerowych z napełniaczem w postaci rozdrobnionych makuchów lnianych może obejmować również wstępne przygotowanie napełniacza poprzez jego oczyszczanie w rozpuszczalnikach i suszenie w suszarkach komorowych oraz cieplarkach w temperaturze do 120°C, redukując ich zawartość wilgoci do maksymalnej wartości 0,1% mas.The process of producing chemically hardening polymer composites with a filler in the form of comminuted linseed cake may also include preliminary preparation of the filler by cleaning it in solvents and drying in chamber dryers and incubators at temperatures up to 120 ° C, reducing their moisture content to a maximum value of 0.1% by weight.

Korzystnym jest aby do homogenicznej mieszany uzyskanej w wyniku mieszania napełniacza i polimeru dodać środek utwardzający i mieszać przy użyciu mieszadła mechanicznego z prędkością co najmniej 50 obr/min, korzystnie 200 obr./min przez co najmniej 3 min. Wariantowo przewiduje się, żeIt is preferred that the curing agent is added to the homogeneous mixture obtained by mixing the filler and polymer and mixed with a mechanical stirrer at a speed of at least 50 rpm, preferably 200 rpm for at least 3 minutes. Optionally it is anticipated that

PL 239 496 Β1 napełniacz w postaci rozdrobnionych makuchów lnianych może zostać najpierw wprowadzony do środka utwardzającego i zdyspergowany, a następnie połączony z chemoutwardzalnym polimerem.PL 239 496 Β1 The filler in the form of comminuted linseed cakes may be first introduced into the hardening agent and dispersed, and then combined with the chemically hardened polymer.

Korzystnym jest również, że wytworzoną kompozycję lub kompozyt poddaje się procesowi utwardzania w temperaturze pokojowej przez co najmniej 24 godz. a następnie w temperaturze podwyższonej, korzystnie powyżej 80°C., przez co najmniej 3 godz.It is also preferred that the resulting composition or composite is subjected to a curing process at room temperature for at least 24 hours. then at an elevated temperature, preferably above 80 ° C, for at least 3 hours.

Kompozycja przygotowana według sposobu może zostać zastosowana do wykonania odlewów lub przesycania napełniaczy włóknistych w procesie laminowania. Jako napełniacze włókniste można zastosować włókna naturalne, mineralne, szklane lub sztuczne w postaci długiej, ciętej lub tkanin i mat. Jako środki pomocnicze można zastosować, środki przeciw pieniące i odpowietrzające zapobiegają tworzeniu się piany i pęcherzyków podczas mieszania katalizatory bądź inhibitory procesu sieciowania oraz środki obniżające palność i barwniki. Wykonane w ten sposób kompozyty utwardza się w temperaturze pokojowej lub podwyższonej w celu uzyskania korzystnych właściwości mechanicznych i termicznych.The composition prepared according to the method can be used to make castings or to impregnate fibrous fillers in the lamination process. Natural, mineral, glass or artificial fibers in the form of long, cut or fabrics and mats can be used as fibrous fillers. As auxiliaries, anti-foam and de-aerating agents can be used to prevent the formation of foam and bubbles during mixing, catalysts or inhibitors of the cross-linking process, as well as flame retardants and dyes. Composites made in this way are cured at room or elevated temperature in order to obtain favorable mechanical and thermal properties.

Przedmiot wynalazku opisano w następujących przykładach:The subject of the invention is described in the following examples:

Przykład 1Example 1

Rozrobione makuchy lniane (M) w postaci proszku wprowadza się do małocząsteczkowej żywicy epoksydowej (E) na bazie bisfenolu A w formie ciekłej w ilości 2,5; 5; i 10% mas. w stosunku do żywicy epoksydowej przy użyciu wysokoobrotowego mieszadła mechanicznego i miesza z prędkością 500 obr./min przez 5 min, następnie 1000 obr./min przez 5 min. Tak otrzymaną kompozycję poddaje się procesowi odgazowania przez 15 min pod ciśnieniem 0,2 bara, korzystnie przy użyciu środków odpowietrzających. Następnie do mieszaniny dodaje się utwardzacz aminowy (trietylenotetraminę) w ilości 13 części wagowych na 100 części wagowych żywicy, mieszając całą zawartość z prędkością 200 obr./min przez 5 min. Z tak przygotowanej kompozycji wykonano kompozyty wzmacniane włóknami w postaci tkanin lnianych o gramaturze 150 g/m² w procesie laminowania (przesycania). W ten sposób metodą ręczną wytworzono kompozyty epoksydowe zawierające 8 warstw włókien lnianych i modyfikowane rozdrobnionymi makuchami lnianymi. Próbki wytworzonych kompozytów opisano jako: E 2.5M; E 5M; E 10M, odpowiednio do zawartości makuchów lnianych, natomiast próbkę referencyjną oznaczono jako E. Dodatek makuchów lnianych wpłynął na poprawę modułu zachowawczego G’ oraz temperaturę zeszklenia próbek E 2.5 M. Wykresy zależności modułu zachowawczego G’ oraz tan δ od temperatury przedstawiano na fig. 1 rysunku. Tabela 1 natomiast przedstawia właściwości termomechaniczne otrzymanych kompozytów wyznaczone metodą dynamiczno-mechanicznej analizy termicznej (DMTA).The disintegrated linseed cakes (M) in the form of a powder are introduced into a low-molecular epoxy resin (E) based on bisphenol A in a liquid form in the amount of 2.5; 5; and 10 wt.% against the epoxy resin using a high-speed mechanical stirrer and mixes at 500 rpm for 5 min, then 1000 rpm for 5 min. The composition obtained in this way is subjected to a degassing process for 15 minutes at a pressure of 0.2 bar, preferably by means of deaeration means. The amine hardener (triethylene tetramine) is then added to the mixture in an amount of 13 parts by weight per 100 parts by weight of resin, mixing the entire contents at 200 rpm for 5 minutes. The composition prepared in this way was used to make fiber-reinforced composites in the form of linen fabrics with a grammage of 150 g / m ² in the process of lamination (supersaturation). In this way, epoxy composites were produced using the manual method, containing 8 layers of flax fibers and modified with shredded linseed cakes. The samples of the produced composites were described as: E 2.5M; E 5M; E 10M, according to the content of linseed cakes, while the reference sample was marked as E. The addition of linseed cakes improved the conservative modulus G 'and the glass transition temperature of the samples E 2.5 M. Graphs of dependence of the conservative modulus G' and tan δ on temperature are presented in Fig. 1 drawing. Table 1 presents the thermomechanical properties of the obtained composites determined by the dynamic-mechanical thermal analysis (DMTA) method.

Tabela 1Table 1

Nazwa name G’ [MPa] w 30°C G '[MPa] at 30 ° C G’ [MPa] w125°C G ’[MPa] at 125 ° C Tg PC] Tg PC] Maks, tan delta Maks, tan delta E E. 1820 1820 134 134 115 115 0.384 0.384 E2.5M E2.5M 1990 1990 158 158 120 120 0.360 0.360 E 5M E 5M 1560 1560 68.40 68.40 110 110 0.424 0.424 E 10M E 10M 1570 1570 87.40 87.40 119 119 0.421 0.421

Przykład 2Example 2

Rozrobione makuchy lniane (M) w postaci proszku wprowadza się do żywicy epoksydowej (EP) o niskiej lepkości w ilości 2,5% mas. w stosunku do żywicy epoksydowej przy użyciu wysokoobrotowego mieszadła mechanicznego i miesza z prędkością 500 obr./min przez 5 min, następnie 1000 obr./min przez 5 min. Tak otrzymaną kompozycję poddaje się korzystnemu w skutkach procesowi odgazowania przez 15 min pod ciśnieniem 0,2 bara, korzystnie przy użyciu środków odpowietrzających. Następnie do mieszaniny dodaje się utwardzacz aminowy w ilości 28 części wagowych na 100 części wagowych żywicy, mieszając całą zawartość z prędkością 200 obr./min przez 5 min.The disintegrated linseed cakes (M) in the form of a powder are introduced into the epoxy resin (EP) of low viscosity in the amount of 2.5% by weight. against the epoxy resin using a high-speed mechanical stirrer and mixes at 500 rpm for 5 min, then 1000 rpm for 5 min. The composition obtained in this way is subjected to the advantageous degassing process for 15 minutes at a pressure of 0.2 bar, preferably by means of deaerating means. The amine hardener is then added to the mixture in an amount of 28 parts by weight per 100 parts by weight of resin, while mixing the entire contents at 200 rpm for 5 minutes.

Tak przygotowaną kompozycję zastosowano do wykonania odlewów. Próbki opisano jako EP 0 i EP 2.5M. Wykresy zależności modułu zachowawczego G’ oraz tan δ od temperatury dla badanych materiałów przedstawiano na fig. 2 rysunku. Tabela 2 przedstawia właściwości termomechaniczne otrzymanych kompozytów wyznaczone metodą dynamiczno-mechanicznej analizy termicznej (DMTA).The composition prepared in this way was used to make the casts. The samples were described as EP 0 and EP 2.5M. Graphs of the dependence of the conservative modulus G 'and tan δ on the temperature for the tested materials are presented in Fig. 2 of the drawing. Table 2 shows the thermomechanical properties of the obtained composites determined by the dynamic-mechanical thermal analysis (DMTA) method.

PL 239 496 Β1PL 239 496 Β1

Tabela 2Table 2

Nazwa name G’ [MPa] w 30°C G '[MPa] at 30 ° C G’ [MPa] w125°C G '[MPa] at 125 ° C Tg pcj Tg pcj Maks, tan delta Maks, tan delta EP0 EP0 1290 1290 6.35 6.35 106 106 1.44 1.44 EP 2.5M EP 2.5M 1150 1150 6.11 6.11 104 104 1.33 1.33

Zastrzeżenia patentowePatent claims

Claims

Patent claims

1. A self-curing polymer composite with a natural filler, containing epoxy resin as a matrix, reinforcing fibers, auxiliary agents and a natural filler, characterized in that the natural filler constituting 1-10% by weight in relation to the resin is ground linseed cake in the amount of 100% by weight of the filler.

2. A method for producing a composite according to claim 1 1, characterized in that firstly, the linseed cakes are crushed mechanically, then they are separated, preferably with a sieve separator, into particles with a fraction size in the range of 0.1 mm to 5 mm, then the linseed cakes prepared in this way in an amount of 100% by weight the filler is mixed with the chemically hardened polymer in the form of a liquid epoxy resin, the filler content being 1-10% by weight with respect to the polymer, and mixing takes place using a high-speed mixer at a speed of at least 100 rpm. up to a maximum of 7,000 rpm, preferably 1,000 rpm. for a period of 1 min. up to 20 min., preferably 10 min. and it is carried out until a homogeneous mixture is obtained, then the mixture obtained in this way is subjected to the degassing process for at least 5 minutes, preferably for 15 minutes. in a chamber equipped with a vacuum pump, preferably by means of venting means, whereafter the composition thus prepared is made into a fiber-reinforced composite or cast and cures at room temperature or elevated temperature.

3. The method according to p. 2. The method of claim 2, characterized in that the filler prepared in the grinding and separation process is cleaned in solvents and dried in chamber dryers and incubators at temperatures up to 120 ° C in order to reduce the moisture content to a maximum value of 0.1% by weight.

4. The method according to p. 2. The method of claim 2 and 3, characterized in that the filler prepared in the comminution and separation process is mixed with a chemically hardened polymer and additives are added to obtain a homogeneous mixture.

5. The method according to p. The method of claims 2 and 3, characterized in that a hardening agent is added to the mixture of epoxy resin with linseed cakes, and then mixed with a mechanical stirrer at a speed of at least 50 rpm, preferably 200 rpm. for at least 3 min.

6. The method according to p. A curing process according to 2, 3, 4 or 5, characterized in that the prepared composition or composite is subjected to a curing process at room temperature for at least 24 hours, and then at an elevated temperature, preferably above 80 ° C, for at least 3 hours.