Consortional main: Development of Innovative and Environmental Ways for Reactive Fire Retardancy of Polymer Systems Reinforced with Bio-fibres (InnoFiRetPolyBio)  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
82426
Type NN
Principal investigator Marosi, György
Title in Hungarian Konzorcium, fő p.: Innovatív és környezetbarát eljárások bioszállal erősített égésgátolt polimerrendszerek kifejlesztésére
Title in English Consortional main: Development of Innovative and Environmental Ways for Reactive Fire Retardancy of Polymer Systems Reinforced with Bio-fibres (InnoFiRetPolyBio)
Keywords in Hungarian égésgátló anyagok szintézise, bioszálak, nanokompozitok, degradációs mechanizmus
Keywords in English fire retardant synthesis, bio-fibre, nanocomposites, degradation mechanism
Discipline
Macromolecular Chemistry and Material Sciences (organic chemistry) (Council of Physical Sciences)70 %
Ortelius classification: Macromolecular chemistry
Material Science and Technology (engineering and metallurgy) (Council of Physical Sciences)30 %
Ortelius classification: Nanotechnology (Materials technology)
Panel Chemistry 2
Department or equivalent Department of Organic Chemistry and Technology (Budapest University of Technology and Economics)
Participants Anna, Péter
Bertalan, György
Bodzay, Brigitta
Csontos, István
Igricz, Tamás
Marosfői, Béla Botond
Vajna, Balázs
Zimonyi, Emese
Starting date 2010-01-01
Closing date 2013-12-31
Funding (in million HUF) 35.693
FTE (full time equivalent) 13.48
state closed project
Summary in Hungarian
Az angol nyelvű összefoglalóban leírtak szerint. .
Summary
The project aims at development of fire retardancy methods for new bio-fibre reinforced, polymer nanocomposites and determine the mechanism of their degradation. The predicted growth of importance of biocomposites and nanocomposites is larger than any other materials but their fire resistance requires significant improvement in order to meet the expectations. Their combination is promising for ensuring enhanced mechanical stability and fire retardancy at good price/performance ratio. Breakthrough in the industrial applicability of bionanocomposites is expected from finding new economic and green chemistry approach for designing multifunctional materials for advanced sectors (e.g. automotive), where fire safety is of urgent need. The current project will contribute to the realization of advantages of nano-bio synergism through integrated synthetic; technological and product-engineering research. These include 1) synthesizing new advantageous additive systems; 2) contributing to better understanding of the relationship between the phase-structure and performance; 3) modification of the interfaces in order to control the stability; 4) development of new analytical methods for in line control of the performance during the production process. In line modification of polymers and interfaces will be performed with the synthesized substances. New methods for controlling the elaborated technologies and evaluating the performance of materials will be developed.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Égésgátlókat (FR) szintetizáltunk környezetbarát és lángálló műanyagok előállítására. P-származékok és poliolok reakciótermékét keményítő/PLA keverékben alkalmaztuk. Új, P- és amin-tartalmú reaktív FR-t szintetizáltunk, analízisüket IR, 31P-NMR és MALDI-TOF módszerekkel végeztük. Epoxi gyantában alkalmazva a hőkibocsátás az eredeti érték 1/7-re csökkent. P-poliol és 3-(trietoxiszill)-propil izocianát reakcióterméke reaktív adalékként mind a cellulóz alapú szálak hőstabilitását (akár 100°C-kal), mind a szál-mátrix adhéziót jelentősen javítja. Linolsav és maleinsav anhidrid Diels-Alder cikloaddíciójával emulgeátort állítottunk elő nano-FR Mg(OH)2 szintéziséhez, azonban Cl-mentes előállítás nem sikerült. Az új égésgátlók és megújuló/másodlagos nyersanyagú polimerek kombinálásával teljesen újrahasznosítható/lebomló kompozitokat készítettünk. Nanokompatilizálást nano-töltőanyagokkal valósítottunk meg. Skin-technológia szol-gél szilika-nanoszálas szövedék PLA felületére történő lecsapásával valósult meg. Az újonnan kifejlesztett LP-FTIR alkalmazásával FR rendszerek degradációs termékeit in situ tudtuk vizsgálni. PP esetében önkioltó (V0) FR fokozatot már 9% FR adalékkal sikerült elérni. Ennek a kiemelkedő eredménynek a magyarázatát még vizsgáljuk. A biodegradáció sebességét szabványos gomba-, baktérium- és talaj-kezelésekkel vizsgáltuk; a szilánnal módosított bioszálak ellenállóbbnak bizonyultak a referenciánál.
Results in English
Flame retardants (FRs) were synthesized for forming environmental and fire-safe plastics. Reaction product of P-compound with polyol was used in starch/PLA blends. Reactive FRs containing P and amine were synthesised and analysed by IR, 31P-NMR and MALDI-TOF. When applied in epoxy resin, the heat release rate decreased to 1/7 of the original value. Reaction between a P-polyol and 3-(triethoxysilyl)-propyl isocyanate yielded a reactive modifier for improving both the thermal stability of cellulosic fibres (even by 100°C) and the fiber-matrix adhesion. Diels-Alder cycloaddition of linoleic acid with maleic anhydride produced emulsifier for the synthesis of nano-FR Mg(OH)2, however, no Cl-free nano-FR formed. Polymer composites, combining the new FRs and polymers from secondary/renewable resources, were prepared developing fully recyclable/biodegradable versions. Nanocompatibilization was performed with nanofillers. Skin FR technology was realized by depositing sol-gel silica nanofibrous mats on PLA. Using the recently developed LP-FTIR method, gaseous degradation products of FR systems could be in situ analyzed. Self-extinguishing (V0) FR level was achieved with only 9% FR additive in PP. The mechanism of this outstanding performance is under examination. The rate of biodegradation was investigated under the standard effect of fungi, bacteria and soil; silane-modified biofibers became more resistant against microorganisms than the reference ones.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=82426
Decision
Yes





 

List of publications

  
Firkala T., Farkas A., Vajna B., Farkas I. and Marosi Gy.: Investigation of drug distribution in tablets using surface enhanced Raman chemical imaging, JOURNAL OF PHARMACEUTICAL AND BIOMEDICAL ANALYSIS 76: 145-151, 2013
H. Pataki, I. Csontos, Z. K. Nagy, B. Vajna, M. Molnar, L. Katona and G.: Marosi Implementation of Raman Signal Feedback to Perform Controlled Crystallization of Carvedilol, Organic Process Research & Development 17: (3) 493-499, 2013
B. Szolnoki, A. Toldy, P. Konrád, G. Szebényi, Gy. Marosi: Comparison of additive and reactive phosphorus-based flame retardants in epoxy resins, Periodica Polytechnica Chemical Engineering, 57: 85-91, 2013
K. Bocz, B. Szolnoki, M. Wladika-Przybylak, K. Bujnowicz, Gy. Harakály, B. Bodzay, E. Zimonyi, A. Toldy, Gy. Marosi: Flame retardancy of biocomposites based on thermoplastic starch, Polimery, 58: 385-394, 2013
Bocz K., Szolnoki B., Marosi A., Tábi T., Wladyka-Przybylak M., Marosi Gy.: Flax fibre reinforced PLA/TPS biocomposites flame retarded with multifunctional additive system, POLYMER DEGRADATION AND STABILITY, In Press, Available online 7 November 2013, 2013
Bocz Katalin, Bárány Tamás, Toldy Andrea, Bodzay Brigitta, Csontos István, Madi Kinga, Marosi György: Self-extinguishing polypropylene with a mass fraction of 9% intumescent additive - A new physical way for enhancing the fire retardant efficiency, POLYM DEGRAD STABIL 98: (1) 79-86, 2013
Bocz Katalin, Igricz Tamás, Domonkos Martina, Bárány Tamás, Marosi György: Self-extinguishing polypropylene with a mass fraction of 9% intumescent additive II – Influence of highly oriented fibres, POLYM DEGRAD STABIL 98: (12) 2445-2451, 2013
A. Toldy, B. Szolnoki, I. Csontos Gy. Marosi: Green synthesis and characterization of phosphorus flame retardant crosslinking agents for epoxy resins, J. Appl. Pol. Sci., published online: 8 Nov. 2013, DOI: 10.1002/app.40105, 2013
Gy. Marosi, B. Szolnoki, K. Bocz, A. Toldy: Reactive and Additive Phosphorus-based Flame Retardants of Reduced Environmental Impact, Polymer Green Flame Retardants, ed. C. D. Papaspyrides Elesevier, 762 p., 2013
M. Fejős, B. Szolnoki: Szorbit poliglicidil éter alapú bioepoxigyanta és abból készült természetes szöveterősítésű biokompozitok mechanikai és dinamikus mechanikai tulajdonságai, Műanyag és Gumi, 50: 449-453, 2013
Szabó L., Bocz K., Szolnoki B., Zimonyi E., Víg A., Marosi Gy.: Lenszál erősítésű, termoplasztikus keményítő kompozitok égésgátlási lehetőségeinek vizsgálata, Magyar Textiltechnika-Textilipar Ruhaipar Textiltisztitás, 66: 158-165, 2013
Bocz Katalin, Domonkos Martina, Igricz Tamás, Kmetty Ákos, Bárány Tamás, Marosi György: Önerősített politejsav kompozit kifejlesztése és égésgátlása, MŰANYAG ÉS GUMI 50: (12) 463-466, 2013
Bocz Katalin, László Zsófia, Bárány Tamás, Víg András, Marosi György: Égésgátolt önerősített kompozitok fejlesztése, MŰA GUMIIP ÉVKV 11: 43-48, 2013
B. Bodzay, M. Fejős, K. Bocz, A. Toldy, F. Ronkay, Gy. Marosi: Upgrading of recycled polypropylene by preparing flame retarded layered composite, EXPRESS POLYMER LETTERS, 6: (11) 895-902, 2012
O. Unsalan, Szolnoki, Toldy, G. Marosi: FT-IR spectral, DFT studies and detailed vibrational assignment on N,N 0 ,N 00 -tris(2-aminoethyl)-phosphoric acid triamide, SPECTROCHIMICA ACTA PART A-MOLECULAR AND BIOMOLECULAR SPECTROSCOPY 98: 110-115, 2012
B. Vajna, B. Bodzay, A. Toldy, I. Farkas, T. Igricz, Gy. Marosi: Analysis of car shredder polymer waste with Raman mapping and chemometrics, Express Polymer Letters 6: (2) 107-119, 2012
A. Toldy, Gy. Harakály, B. Szolnoki, E. Zimonyi, Gy. Marosi: Flame retardancy of thermoplastics polyurethanes, Polymer Degradation and Stability, 97: 2524-2530, 2012
K. Bocz, A. Toldy, Á. Kmetty, T. Bárány, T. Igricz, Gy. Marosi: Development of flame retarded self-reinforced composites from automotive shredder plastic waste, Polymer Degradation and Stability 97: (3) 221-227, 2012
Turcsán T., Mészáros L., Szolnoki B.: Termoplasztikus elasztomer társítása cellulózzal, Műanyag és Gumi, 49: 110-114, 2012
G. Patyi, Zs. Nagy, B. Vajna, P. Anna, Gy. Marosi: Interfaces in Multiphase Polymers and Nanomedicines, MAT. Sci. Forum., 714: 211-215, 2012
A. Toldy, B. Szolnoki, Gy. Marosi: Flame retardancy of fibre-reinforced epoxy resin composites for aerospace applications, Polymer Degradation and Stability, 96: (3) 371-376, 2011
Zs. Nagy, G. Patyi, B. Bodzay, B. Vajna, Gy. Marosi: Prüfungen und Herstellungsverfahren von Composites bis zu Nanomedikamenten, Gummi Fasern Kunststoffe 64: 100-104, 2011
B. Bodzay, K.Bocz, Zs. Bárkai, Gy. Marosi: Influence of rheological additives on char formation and fire resistance of intumescent coatings, Polymer Degradation and Stability 96: (3) 355-362, 2011
Pataki H., Patyi G., Bocz K., Bodzay B., Marosi Gy.: Polimer-alapú gyógyszer-technológiai és környezetbarát fejlesztések, MŰANYAG ÉS GUMI 48: (12) 451-454, 2011
Gy. Marosi, A. Menyhárd, G. Regdon, J. Varga: Thermal analysis of multiphase polymer systems, Handbook of Multiphase Polymer Systems, Volume 1 (ed:A. Boudenne, L. Ibos, Y. Candau, S. Thomas), John Wiley & Sons Ltd., 359-386, 2011
György J. Marosi: Interfaces in Multiphase Polymer Systems, Handbook of Multiphase Polymer Systems, Volume 1 (ed:A. Boudenne, L. Ibos, Y. Candau, S. Thomas), John Wiley & Sons Ltd., 81-121, 2011
Fejős M., Bodzay B.: Autóipari polipropilén hulladék értéknövelő újrahasznosítása, MŰANYAG ÉS GUMI 48: (6) 214-217, 2011
Bodzay Brigitta: Műanyaghulladék spektrometriai módszerekkel támogatott újrahasznosítása, BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék, Budapest, 2011
Bocz K.; Bodzay B.; Toldy A.; Bárány T.; Marosi Gy.: Égésgátolt szöveterősítéses kompozitok fejlesztése vegyes műanyag hulladékból, Műanyag és Gumi, 48: (3) 84-87, 2011
Fejős M.: Gépjárműipari műanyaghulladékok értéknövelő újrahasznosítása égésgátlással, Műanyagipari szemle, 8: (5) 74-81, 2011
Vajna B., Bódis A., Marosi Gy.: Többváltozós adatelemzési módszerek a kémiai térképezésben, Magyar Kémikusok Lapja, 65: (10) 313-319, 2010
B. Vajna, P. Szepesváry, Gy. Keglevich, Gy. Marosi: Kémiai térképek felvételi módszerei és elemzése kemometriai módszerekkel, Magyar Kémiai Folyóirat, 116: 77-85, 2010
Ronkay F., Bodzay B., Dogossy G.: Műanyag alkatrész előállítása vegyes műanyaghulladékból, Műanyag és gumi, 47: (9) 344-347, 2010
B. Vajna, K. Palásti, B. Bodzay, A. Toldy, S. Patachia, R. Buican, C. Catalin, M. Tierean: Complex analysis of car shredder light fraction, Open Waste Management Journal, 3: 46-55, 2010



Back »