témavezető: Bárány Tamás
helyszín (magyar oldal): Polimertechnika Tanszék, 1111 Budapest, Műegyetem rkp. 3., T épület 304. helyszín rövidítés: PT
A kutatási téma leírása:
a.) Előzmények: A polipropilén az egyik legsokoldalúbb és az élet legtöbb területén használt polimer. A polipropilént gyakran alkalmazzák nyújtott szálak, szalagok formájában. Napjainkban minden tervezésnél előtérbe kerül a környezettudatosság, aminek része, hogy egy adott műszaki szerkezetnek minél kisebb tömege legyen. Ennek elérésére az egyik lehetőség az alapanyag mechanikai jellemzőinek javítása (kifejezetten akár a terhelés irányában), így kisebb anyagmennyiséggel is biztosítható a hasonló műszaki teljesítmény. Ennek az egyik fő megvalósítási módja a nagyfokú nyújtás, amely során nagy molekuláris orientáció alakul ki, így az orientáció irányában akár egy nagyságrenddel nagyobb szilárdság is elérhető. A mechanikai növekmény mértéke befolyásolható, fokozható technológiai beállításokkal, de az alapanyag adalék-, töltő- és erősítőanyagokkal történő társításával is. A módosított polipropilén nyújthatósága és az anyagszerkezeti tulajdonságok közötti kapcsolat egy jelenleg még kevéssé ismert, ámde intenzíven kutatott terület.
b.) A kutatás célja: Nagyorientáltságú polipropilén szalagok fejlesztése speciális alkalmazásokhoz. A fejlesztés során nagymértékben nyújtott orientált polipropilén és adalékolt, töltött, erősített változatainak előállítása anyagszerkezetének elemzése, és a kialakuló tulajdonságok anyagszerkezeti magyarázatának feltárása.
c.) Elvégzendő feladatok, azok fő elemei, időigénye:
• Szakirodalmi áttekintés. A polipropilének anyagszerkezetének részletes szakirodalmi feltárása, különösképpen azok termomechanikai tulajdonságaira, valamint a nyújtás (orientáció) során végbemenő anyagszerkezeti és tulajdonságbeli változásokra. Adalékolt, töltött, erősített polipropilén szakirodalmának feltárása (12 hónap).
• Nyújtott polipropilén szalagok létrehozása különböző technológiai beállításokkal, a szalagok minősítése, az elért orientáció, valamint a technológiai beállítások kristályszerkezetre és mechanikai relaxációra gyakorolt hatásának feltérképezése (16 hónap).
• Módosított (adalékolt, töltött, erősített) polipropilén szalagok előállítása nyújtással, a társított anyagok nyújthatóságra, morfológiára és az anyagszerkezeti tulajdonságokra gyakorolt hatásának elemzése. Az értekezés elkészítése (20 hónap).
d.) A szükséges berendezések: A kutatáshoz szükséges gyártó, vizsgáló és mérőberendezések a Polimertechnika Tanszék akkreditált laboratóriumában rendelkezésre állnak.
e.) Várható tudományos eredmények: Nyújtással orientált polipropilének fejlesztése, a technológiai paraméterek és az alkalmazott adalék-, töltő- és erősítőanyagok nyújthatóságra gyakorolt hatásának megismerése, a morfológiai és mechanikai tulajdonságok közötti kapcsolatok feltárása.
f.) Irodalom:
• J. Karger-Kocsis and T. Bárány (eds): Polypropylene Handbook. Morphology, Blends and Composites. Springer Nature, Cham, Switzerland, 2019
• A. Izer, T. Bárány, J. Varga: Development of woven fabric reinforced all-polypropylene composites with beta nucleated homo- and copolymer matrices. Composites Science and Technology, 69, 2185-2192 (2009)