Uticaj modifikovanih mikročestica dobijenih iz nemetalne frakcije otpadnih štampanih ploča na mehanička i termička svojstva poliestarske smole sintetisane iz otpadnog poli(etilen tereftalata)

Abstract

U ovoj doktorskoj disertaciji su ispitivana fizičko-hemijska svojstva dve grupe kompozitnih materijala. Jedna grupa kompozita bazirana je na nezasićenoj poliestarskoj (NZPE) smoli sintetisanoj iz proizvoda katalitičke depolimerizacije poli(etilen tereftalata) (PET) u višku 1,2-propilen glikola (PG) sa ojačanjem od netretirane nemetalne frakcije (NMF) dobijene mehaničkim predtretmanom otpadnih štampanih ploča (eng. Printed Circuit Boards - PCBs). Izabrane su tri NMF frakcije: < 36 μm - NMF1, 36-63 μm - NMF2 i 63-100 μm - NMF3, gde je ispitivan uticaj veličine čestica i udela istih na mehanička, dinamičko-mehanička i termička svojstva dobijenih kompozita. Sintetisana NZPE smola je kvalitativno okarakterisana upotrebom nuklearne magnetne rezonancije (NMR) i infracrvene spektroskopije sa Furijeovom transformacijom (FTIR). NMF mikro-čestice kvalitativno su ispitane pomoću FTIR analize, dok su morfološke karakteristike NMF frakcije određene pomoću skenirajućeg elektronskog mikroskopa (SEM) i analizom slika dobijenih SEM analizom upotrebom ImagePro Plus softvera. Najbolja zatezna čvrstoća u odnosu na čistu NZPE smolu je postignuta kod kompozita sa NMF1 frakcijom, dok je mikro Vikers tvrdoća poboljšana kod svih analiziranih uzoraka. Rezultati dinamičko-mehaničke analize (DMA) nisu pokazali značajan uticaj dodatka netretiranih NMF mikro-čestica u NZPE matricu na odgovarajuća svojstva kompozita. Dodatak više od 1,0 mas.% NMF1 frakcije poboljšava termičku stabilnost, dok je otpornost na dejstvo otvorenog plamena niska za sve analizirane kompozite. Radi poboljšanja vatrostalnih karakteristika kompozita, u recepturu istih su dodavani prethodno sintetisani aluminijum trihidroksid (ATH) i trialil fosfat (TAF). Dodatkom 20 i 10 mas.% TAF i ATH, redom, dobijen je odgovarajući kompozit koji je svrstan u V-2 kategoriju prema UL-94 standardnoj metodi...

The aim of this doctoral dissertation is investigation of physical and chemical properties of two groups of composite materials. One group of composites is based on unsaturated polyester resin (UPR) resin produced from the product of the catalytic depolymerization of poly(ethylene terephthalate) (PET) in the excess of 1,2-propylene glycol (PG) with the reinforcement of untreated NMF micro-particles obtained by mechanical pre-treatment of waste printed circuit boards - PCBs. Three different fractions of NMF micro-particles were selected: <36 μm - NMF1, 36-63 μm - NMF2 and 63-100 μm - NMF3. The influence of the particle size and loading of the NMF fractions on the mechanical, dynamic-mechanical and thermal properties of the obtained composites was studied. Synthesized UPR resin is qualitative characterized by NMR and FTIR analysis, while NMF micro-particles were examined by FTIR, SEM and Image analysis to obtain their morphological characteristics. The best tensile strength was achieved by incorporating the NMF1 fraction compared to pure UPR resin, while the micro Vikers hardness was improved in all analyzed samples. The results of DMA showed no significant influence of the untreated NMF micro-particles addition into NZPE matrix on the dynamic-mechanical properties of the corresponding composites. An addition of more than 1.0 wt.% of the NMF1 fraction improves the thermal stability of the composite, while the flame resistance is low for all of the analyzed composites. To improve the flammability characteristics of the composites, the previously synthesized aluminium trihydoxide (ATH) and triallyl phosphate (TAP) were added to the composite formulations. By the addition of 20 and 10 wt.% TAP and ATH, respectively, a corresponding composite, classified in the V-2 category according to the UL-94 standard method, was obtained...