Material Science and Technology (engineering and metallurgy) (Council of Physical Sciences)
100 %
Ortelius classification: Plastics technology
Panel
Engineering, Metallurgy, Architecture and Transport Sciences
Department or equivalent
Department of Polymer Engineering (Budapest University of Technology and Economics)
Participants
Halász, István Zoltán Karger-Kocsis, József Kohári, Andrea Molnár, Kolos Pirityi, Dávid Zoltán
Starting date
2018-12-01
Closing date
2023-08-31
Funding (in million HUF)
47.944
FTE (full time equivalent)
9.07
state
running project
Final report
Results in Hungarian
Fő célunk poliuretán mátrixú termoplasztikus dinamikus vulkanizátumok (TDV-k) fejlesztése volt. Sikeresen megvalósítottuk a termoplasztikus uretánok (TPU-k) alapanyagaikból történő in-situ szintézisét, valamint ezekből TDV-k gyártását. Rávilágítottunk, hogy a lánchosszabbítóban található kezdeti nedvességtartalom kritikus szereppel bír, csupán nyomokban jelen lévő nedvesség is megzavarja a szintézist és negatív hatással van az anyag tulajdonságaira. Emellett bizonyítottuk a szintézis kivitelezhetőségét prepolimer módszer használatával, ami alacsonyabb egészségügyi kockázatokkal és nagyobb gyártási stabilitással jár. Az első kutatási fázis eredményeinek alapján megállapítottuk, hogy a TPU-alapú TDV-k előállítása kereskedelmi forgalomban kapható TPU-k használatával technológiailag egyszerűbben kivitelezhető, így munkánkat ezekkel az anyagokkal folytattuk. Napjaink környezettudatos trendjének megfelelően, melyek az anyagok minél szélesebb újrahaszosítására összpontosítanak, a használt gumiabroncsokból készült gumiőrlemény (GTR) bevonásával bővítettük munkánkat. Eredményeink azt mutatták, hogy a GTR adagolása a tiszta TPU mechanikai jellemzőinek romlásához vezetett, ám így az anyag ára is jelentősen csökkent. Ám a mechanikai tulajdonságok a romlás ellenére is a használható tartományon belül maradtak, ami az anyag részben újrahasznosított mivoltából fakadó ökológiai előnyökkel kiegészülve ígéretes jelöltté teszi a fejlesztett anyagokat a termoplasztikus elasztomerek piacán.
Results in English
In our research, our main goal was to develop thermoplastic dynamic vulcanizates (TDVs) using polyurethane as the matrix material. We successfully demonstrated the feasibility of in-situ synthesis of thermoplastic urethanes (TPUs) from their precursors and achieved the production of TDVs. Our study emphasized the crucial role of the initial moisture content in the chain extender, revealing that even trace amounts of moisture could disrupt the synthesis and negatively affect the material's properties. We also confirmed the viability of the synthesis process using the prepolymer method, which offers lower health risks and improved production stability. Based on the outcomes of the initial research phase, we found that producing TPU-based TDVs with commercially available TPUs is less technologically complex, leading us to continue with these TPUs. In line with current environmental trends focused on material sustainability, we introduced recycled ground tire rubber (GTR) as the rubber component in our TDV research. Our results showed that incorporating various forms of GTR led to a decrease in the mechanical performance of pure TPU. However, this cost-effective addition maintained mechanical performance at levels suitable for various applications. Consequently, these materials offer usability, cost-effectiveness, and ecological advantages through the use of recycled materials, making them attractive candidates in the thermoplastic elastomer market.
Simon D. Á., Bárány T.: Microwave devulcanization of ground tire rubber and its improved utilization in natural rubber compounds, ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 11, 1797-1808, 2023
Kohári A., Görbe Á., Halász-Kutasi I., Bárány T.: Termoplasztikus poliuretán alapú elasztomer fejlesztése újrahasznosított gumiőrlet társításával, Műanyag- és Gumiipari Évkönyv, 21, 94-98, 2023
Simon D Á, Bárány T: Microwave devulcanization of ground tire rubber and its improved utilization in natural rubber compounds, ACS Sustainable Chemistry & Engineering, accepted in press, 2023
Kohári A, Bárány T: In situ előállított poliuretán alapú termoplasztikus elasztomerek fejlesztése, XIII. Országos Anyagtudományi Konferencia, 2021. október 10-11, Balatonkenese, 2021
Kohári A, Bárány T.: Development of thermoplastic vulcanizates based on in situ synthesized thermoplastic polyurethane and acrylonitrile-butadiene rubber: the influence of the curing system, Journal of Polymer Research, submitted, 2022
Kohári A, Halász I Z, Bárány T: Thermoplastic dynamic vulcanizates with in situ synthesized segmented polyurethane matrix, Polymers 11: (10) 1663, 2019
Kohári A, Bárány T: In situ–produced polyurethane-based thermoplastic elastomers: the effect of the acrylonitrile content of the rubber phase, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1246: 012001, 2022
Kohári A, Bárány T.: Development of thermoplastic vulcanizates based on in situ synthesized thermoplastic polyurethane and acrylonitrile-butadiene rubber: the influence of the curing system, Journal of Polymer Research 29:361, 2022
Kohári A, Halász I, Bárány T: In situ előállított, poliuretán alapú termoplasztikus elasztomerek fejlesztése, POLIMEREK 5: (7-8) pp. 622-625., 2019
Kohári Andrea, Halász István Zoltán, Bárány Tamás: Thermoplastic Dynamic Vulcanizates with In Situ Synthesized Segmented Polyurethane Matrix, POLYMERS 11: (10) 1663, 2019
