Synergistic Effects of ATH, APP, Zinc Borate, and Antimony Oxide on the Mechanical and Flame-Retardant Properties of Glass Fiber-Reinforced Polyester Composites

Emine Kayhan; Mehmet Kayhan

Makale detayları

Synergistic Effects of ATH, APP, Zinc Borate, and Antimony Oxide on the Mechanical and Flame-Retardant Properties of Glass Fiber-Reinforced Polyester Composites

Yazarlar:

Emine Kayhan | Mehmet Kayhan

Yayıncı:

Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi

Ana Başlıklar:

İnorganik Kimya (Diğer) | Malzeme Bilimi ve Teknolojileri | Malzeme Üretim Teknolojileri

Dergi:

Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Vol.8 Issue 4, pp.1845-1862

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

9/2025

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001354236

pISSN:

2687-3729

Anahtar kelimeler:

Özet:

 Composite materials are widely utilized across various industries due to their exceptional mechanical properties and versatility. However, their inherent flammability poses a critical challenge, especially in applications requiring stringent fire safety standards. This study investigates the synergistic effects of aluminum trihydroxide ATH combined with ammonium polyphosphate APP, zinc borate, and antimony oxide on the mechanical and flame-retardant properties of glass fiber-reinforced polyester composites. Composites were fabricated using a hand lay-up process with single and dual filler formulations. Viscosity, tensile strength, flexural strength, and flame retardancy were assessed. Results revealed that combining ATH with secondary fillers, particularly APP and antimony oxide, significantly improved flame retardancy without entirely compromising mechanical performance. Notably, composites with 40 wt APP or antimony oxide exhibited self-extinguishing behavior in ASTM D635 testing, while dual filler combinations showed synergistic effects that enhanced flame retardant performance. This work provides valuable insights into optimizing filler formulations for applications requiring a balance between mechanical integrity and flame resistance.

 Composite materials are widely utilized across various industries due to their exceptional mechanical properties and versatility. However, their inherent flammability poses a critical challenge, especially in applications requiring stringent fire safety standards. This study investigates the synergistic effects of aluminum trihydroxide ATH combined with ammonium polyphosphate APP, zinc borate, and antimony oxide on the mechanical and flame-retardant properties of glass fiber-reinforced polyester composites. Composites were fabricated using a hand lay-up process with single and dual filler formulations. Viscosity, tensile strength, flexural strength, and flame retardancy were assessed. Results revealed that combining ATH with secondary fillers, particularly APP and antimony oxide, significantly improved flame retardancy without entirely compromising mechanical performance. Notably, composites with 40 wt APP or antimony oxide exhibited self-extinguishing behavior in ASTM D635 testing, while dual filler combinations showed synergistic effects that enhanced flame retardant performance. This work provides valuable insights into optimizing filler formulations for applications requiring a balance between mechanical integrity and flame resistance.

 Composite materials are widely utilized across various industries due to their exceptional mechanical properties and versatility. However, their inherent flammability poses a critical challenge, especially in applications requiring stringent fire safety standards. This study investigates the synergistic effects of aluminum trihydroxide ATH combined with ammonium polyphosphate APP, zinc borate, and antimony oxide on the mechanical and flame-retardant properties of glass fiber-reinforced polyester composites. Composites were fabricated using a hand lay-up process with single and dual filler formulations. Viscosity, tensile strength, flexural strength, and flame retardancy were assessed. Results revealed that combining ATH with secondary fillers, particularly APP and antimony oxide, significantly improved flame retardancy without entirely compromising mechanical performance. Notably, composites with 40 wt APP or antimony oxide exhibited self-extinguishing behavior in ASTM D635 testing, while dual filler combinations showed synergistic effects that enhanced flame retardant performance. This work provides valuable insights into optimizing filler formulations for applications requiring a balance between mechanical integrity and flame resistance.

 Kompozit malzemeler, olağanüstü mekanik özellikleri ve çok yönlülükleri nedeniyle çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, doğal yanıcılıkları özellikle sıkı yangın güvenliği standartları gerektiren uygulamalarda önemli bir zorluk teşkil etmektedir. Bu çalışma, alüminyum trihidroksit ATH ile amonyum polifosfat APP, çinko borat ve antimon oksitin sinerjik etkilerini cam elyaf takviyeli polyester kompozitlerin mekanik ve alev geciktirici özellikleri üzerindeki etkisini araştırmaktadır. Kompozitler, tekli ve ikili dolgu formülasyonları kullanılarak elle yatırma yöntemiyle üretilmiştir. Viskozite, çekme mukavemeti, eğilme mukavemeti ve alev geciktiricilik değerlendirilmiştir. Sonuçlar, ATHnin özellikle APP ve antimon oksit ile birleştirilmesinin, mekanik performanstan tamamen ödün vermeden alev geciktiriciliği önemli ölçüde artırdığını ortaya koymuştur. Özellikle, 40 ağırlık oranında APP veya antimon oksit içeren kompozitler, ASTM D635 testinde kendiliğinden sönme davranışı sergilemiş, ikili dolgu kombinasyonları ise alev geciktirici performansı artıran sinerjik etkiler göstermiştir. Bu çalışma, mekanik bütünlük ve alev direnci arasında bir denge gerektiren uygulamalar için dolgu formülasyonlarının optimize edilmesine yönelik değerli bilgiler sağlamaktadır.

Makale detayları

Synergistic Effects of ATH, APP, Zinc Borate, and Antimony Oxide on the Mechanical and Flame-Retardant Properties of Glass Fiber-Reinforced Polyester Composites

Yazarlar:

Emine Kayhan | Mehmet Kayhan

Yayıncı:

Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi

Ana Başlıklar:

İnorganik Kimya (Diğer) | Malzeme Bilimi ve Teknolojileri | Malzeme Üretim Teknolojileri

Dergi:

Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Vol.8 Issue 4, pp.1845-1862

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

9/2025

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001354236

pISSN:

2687-3729

Glass fiber-reinforced composites

Flame-retardant fillers

Aluminum trihydroxide (ATH)

Ammonium polyphosphate (APP)

Zinc borate

Antimony oxideCam elyaf takviyeli kompozitler

Alev geciktirici dolgu malzemeleri

Alüminyum trihidroksit (ATH)

Amonyum polifosfat (APP)

Çinko borat

Antimon oksit

Sayı

Makale detayları

Yazarlar: Emine Kayhan | Mehmet Kayhan

Yayıncı: Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi

Ana Başlıklar: İnorganik Kimya (Diğer) | Malzeme Bilimi ve Teknolojileri | Malzeme Üretim Teknolojileri

Dergi: Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Vol.8 Issue 4, pp.1845-1862

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 9/2025

Belge Dili: İngilizce

Document ID (Org No.): 2001354236

pISSN: 2687-3729

Sayı

Yazarlar:

Emine Kayhan | Mehmet Kayhan

Yayıncı:

Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi

Ana Başlıklar:

İnorganik Kimya (Diğer) | Malzeme Bilimi ve Teknolojileri | Malzeme Üretim Teknolojileri

Dergi:

Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Vol.8 Issue 4, pp.1845-1862

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

9/2025

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001354236

pISSN:

2687-3729