PL211106B1 - Termoplastyczne kompozyty z nanonapełniaczem - Google Patents
Termoplastyczne kompozyty z nanonapełniaczemInfo
- Publication number
- PL211106B1 PL211106B1 PL388196A PL38819609A PL211106B1 PL 211106 B1 PL211106 B1 PL 211106B1 PL 388196 A PL388196 A PL 388196A PL 38819609 A PL38819609 A PL 38819609A PL 211106 B1 PL211106 B1 PL 211106B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- silicon carbide
- nanofiller
- polymer
- nanofibers
- composites
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 29
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 title claims description 17
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 title claims description 16
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 33
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 claims description 22
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 claims description 6
- 229930182556 Polyacetal Natural products 0.000 claims description 5
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 4
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 2
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 19
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 11
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 8
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 8
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 4
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 2
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FZVXUPLDQNBUQZ-UHFFFAOYSA-N [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])O[Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])O[Si]([O-])([O-])[O-] FZVXUPLDQNBUQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 1
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000014171 carbonated beverage Nutrition 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005049 combustion synthesis Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005695 dehalogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N epsilon-caprolactam Chemical compound O=C1CCCCCN1 JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012764 mineral filler Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 1
- 229920006280 packaging film Polymers 0.000 description 1
- 239000012785 packaging film Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 229920001643 poly(ether ketone) Polymers 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 211106 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 388196 (22) Data zgłoszenia: 05.06.2009 (51) Int.Cl.
C08L 23/00 (2006.01) C08L 77/00 (2006.01) C08L 67/00 (2006.01) C08L 59/00 (2006.01) C08K 7/10 (2006.01) C08J 5/10 (2006.01)
Termoplastyczne kompozyty z nanonapełniaczem (73) Uprawniony z patentu:
INSTYTUT CHEMII PRZEMYSŁOWEJ IM. PROF. IGNACEGO MOŚCICKIEGO, Warszawa, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono:
06.12.2010 BUP 25/10 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.04.2012 WUP 04/12 (72) Twórca(y) wynalazku:
EWA KOWALSKA, Warszawa, PL
MATEUSZ SZALA, Otwock, PL
STANISŁAW PASYNKIEWICZ, Warszawa, PL
MARTA KIJEŃSKA, Warszawa, PL
MAREK BORENSZTEJN, Warszawa, PL
JANUSZ KOLASA, Warszawa, PL (74) Pełnomocnik:
rzecz. pat. Anna Królikowska
PL 211 106 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku są termoplastyczne kompozyty na osnowie tworzyw termoplastycznych, w których zastosowano napeł niacz w postaci nanowł ókien.
Termin nanokompozyt polimerowy oznacza materiał dwufazowy, w którym w polimerowej osnowie są równomiernie rozmieszczone cząstki napełniacza, przy czym przynajmniej jeden z wymiarów tych cząstek nie przekracza kilku do kilkudziesięciu nanometrów. Niewielka ilość (3-7 cz. wag.) nanonapełniacza w zasadniczy sposób poprawia szereg właściwości wyjściowego polimeru, jak to przedstawiono w monografiach: Richard Vaia, Ramanan Krishnamoorti: Polymer Nanocomposites, ACS Symhosium, Amer Chemical Soc, 2001 i J. Koo: Polymer Nanocomposites, mcgraw-hill, 2006 i Y. Mai, Polymer Nanocomposites, crc press inc, 2006. Nanokompozyty mają właściwości fizyczne i cieplne zdecydowanie lepsze w porównaniu z właściwościami samego polimeru, a niektóre właściwości także lepsze od właściwościami kompozytu z tradycyjnymi napełniaczami mineralnymi. Do najważniejszych zalet nanokompozytów polimerowych należą: zwiększenie modułu sprężystości, naprężenia zrywającego, twardości, odporności na zadrapania, temperatury HDT, zwiększona przewodność cieplna i odporność na palenie, zmniejszona rozszerzalność liniowa oraz przepuszczalność dla pary wodnej i gazów a takż e zmniejszony wpł yw niskich temperatur na udarność. W zależ noś ci od tego ile wymiarów cząstek napełniacza nie przekracza kilku nanometrów wyróżnia się trzy rodzaje nanokompozytów:
- nanokompozyty, w których wszystkie trzy wymiary cząstek napełniacza wynoszą kilka nanometrów, takimi napełniaczami są między innymi wytrącany dwutlenek krzemu i kulki dwutlenku krzemu,
- nanokompozyty, w których tylko dwa wymiary cząstek napełniacza wynoszą kilka nanometrów; do takich napełniaczy zalicza się nanowłókna oraz nanorurki,
- nanokompozyty, w których tylko jeden z wymiarów cząstek napełniacza nie przekracza kilku nanometrów; takimi napełniaczami są krzemowe napełniacze płytkowe, których grubość pojedynczej płytki wynosi około jednego nanometra zaś pozostałe wymiary zawierają się w przedziale 200 1000 nm.
Nie są opisane w literaturze nanokompozyty na osnowie tworzyw termoplastycznych, w których jako nanonapełniacz zastosowano nanowłókna węglika krzemu.
Węglik krzemu - inaczej karborund jest syntetycznym materiałem ceramicznym z grupy węglików o ogólnym wzorze SiC. Istnieją jego dwie odmiany krystaliczne α i β. Węglik krzemu zwany jest karborundem ze względu na jego twardość, która zawiera się pomiędzy twardością diamentu i korundu. Główną zaletą węglika krzemu jest jego twardość, której wartość wynosi wg skali Brinella 1150, wg skali Mosha 9,5 (korund na twardość 9, a diament 10). Inną jego zaletą jest bardzo wysoka odporność termiczna. Jest to jednak materiał bardzo kruchy. W czystej postaci jest bezbarwny, spotykane najczęściej zabarwienie powodowane jest zanieczyszczeniem. Pod normalnym ciśnieniem nie ulega stopieniu, ale sublimuje w temperaturze powyżej 2273 K. Charakterystyczną cechą węglika krzemu poza wyżej wymienionymi jest również to, iż jego wytrzymałość mechaniczna nie zmienia się wraz ze wzrostem temperatury nawet do 1800°C. Znanych jest wiele metod otrzymywania jednowymiarowych nanostruktur węglika krzemu tak zwanych nanowłókien na przykład opisane w publikacji H. Dai, E, Wong, Y. Lu, S. Fan, C. Lieber, Nature 1995, 375, 769 lub w publikacji Y. Zhang, E. Wang, R. He, X. Chen, J. Zhu, Solid State Commun. 2001, 118, 595. Wszystkie są dość skomplikowane, wymagają wysokich temperatur i długich czasów kontaktu reagentów.
Znany jest także inny rodzaj syntezy nanowłókien węglika krzemu zwany syntezą spaleniową. Polega on na spontanicznym formowaniu na drodze wysokotemperaturowej (700°C) dehalogenacji politetrafluoroetenu za pomocą dikrzemku wapnia jak to opisano w publikacji A. Huczko, M. Bystrzejewski, H. Lange, A. Fabianowska, S. Cudziło, A. Panas, M. Szala, J. Phys. Chem. B, 2005,109, pp 16244-16251.
Znany jest z opisu kanadyjskiego zgłoszenia patentowego nr CA2002568A1 lekki materiał budowlany w postaci folii kompozytowej, która zawiera węgieł, węglik krzemu lub podobne włókna w postaci tkaniny lub maty, osadzone w matrycy wysokotemperaturowego termoplastu jak polieter, polieteroketon, polieterosulfon lub polisulfon.
Stwierdzono, że dzięki zastosowaniu w tworzywach termoplastycznych nanowłókien węglika krzemu (SiC), otrzymuje się nowe materiały polimerowe: twarde, lekkie, wysokoodporne mechanicznie i termicznie, o wysokiej odporności na ścieranie, a także o obniżonej palności.
PL 211 106 B1 3
Termoplastyczne kompozyty z nanonapełniaczem, na osnowie poliolefiny, poliamidu, poliestru, poliacetalu, według wynalazku charakteryzują się tym, że zawierają 0,1 - 10% wagowych, w stosunku do polimeru, nanowłókien węglika krzemu o strukturze β.
Korzystnie kompozyty według wynalazku zawierają nanowłókna węglika krzemu o strukturze β, których średnica wynosi 10 - 50 nm i długość do 10 mikrometrów.
Korzystnie kompozyty według wynalazku zawierają węglik krzemu w ilości 1 - 5% wagowych w stosunku do polimeru.
Kompozyty według wynalazku otrzymuje się przez zmieszanie fizyczne tworzywa termoplastycznego z nanowłóknami węglika krzemu, a następnie doprowadzenie tworzywa termoplastycznego do temperatury powyżej temperatury topnienia, wraz z nietopliwymi nanowłóknami węglika krzemu i zmieszanie przy użyciu mieszalników dynamicznych (obrotowych), walcarek lub wytłaczarek jedno- bądź dwuślimakowych. Podczas intensywnego mieszania w mieszalniku dynamicznym, walcarce lub wytłaczarce następuje równomierna dyspersja nanowłókien węglika krzemu w osnowie z polimeru termoplastycznego.
Postać uzyskanego kompozytu zależy od metody dalszego przetwórstwa. W przypadku dalszego przetwórstwa metodą prasowania kompozyt pozostaje w postaci kęsów - z mieszalnika bądź z wytłaczarki, lub w postaci skóry - z walcarki. W przypadku dalszego przetwórstwa metodą wtryskiwania, kęsy lub skóry są rozdrabniane w młynie nożowym. Natomiast przy otrzymywaniu kompozytu przy zastosowaniu wytłaczarek uzyskany kompozyt jest granulowany. Uzyskane granulaty kompozytów przetwarza się dalej standardowymi metodami jak wtryskiwanie, prasowanie lub wytłaczanie.
Dodatek nanowłókien węglika krzemu do tworzyw termoplastycznych powoduje efekt wzrostu modułów sprężystości przy rozciąganiu i zginaniu, usztywnienie kompozytu (tj. wzrost granicy plastyczności lub obniżenie przemieszczenia przy granicy plastyczności, obniżenie wydłużenia przy zerwaniu), wzrost temperatury HDT, zwiększenie twardości, wzrost płynności wprost proporcjonalny do ilości stosowanego nanonapełniacza. W zależności od rodzaju tworzywa termoplastycznego udarność Charpy z karbem ulega obniżeniu (na przykład dla polietylenu małej gęstości, poliacetali) lub podwyższeniu (na przykład dla PA6). W przypadku kompozytów PA6 z nanowłóknami węglika krzemu obserwuje się obniżenie palności, obniżenie ścieralności i obniżenie przepuszczalności dla par i gazów.
Ze względu na gęstość, właściwości mechaniczne, cieplne oraz barierowe termoplastyczne nanokompozyty z nanowłóknami węglika krzemu mogą być przeznaczone dla przemysłu samochodowego, opakowaniowego, lotniczego oraz elektrotechnicznego. Dla przemysłu samochodowego przeznaczone są głównie nanokompozyty na osnowie poliamidu, polipropylenu, kopolimeru akrylonitrylu-butadienu-styrenu, poliwęglanu.
Z nanokompozytu na osnowie poli(tereftalanu etylenu) (PET) mogą być wytwarzane są na przykład butelki do napojów gazowanych. Z nanokompozytów na osnowie poliamidu i poliolefin mogą być wytwarzane folie opakowaniowe i laminaty z tych folii.
P r z y k ł a d y I-III
Jako osnowę polimerową dla otrzymania nanokompozytu polimerowego stosowano poliamid 6 (PA6) Tarnamid T-27 w postaci granulatu produkcji ZA w Tarnowie Mościcach. Jako nanonapełniacz zastosowano nanowłókna węglika krzemu w ilości 1, 3 i 5% wagowy. Mieszankę PA6 i nanonapełniacza poddano procesowi wytłaczania na linii z wytłaczarką dwuślimakową w temperaturze 240 - 260°C. Zdjęcia mikroskopu elektronowego wskazują na dobrą dyspersję węglika krzemu w osnowie polimerowej PA6 i nie ulegają deformacji w warunkach przetwórstwa.
Uzyskany granulat poddano badaniom masowego wskaźnika płynięcia tworzywa MFR. Granulat był wtryskiwany na kształtki badawcze na wtryskarce Arburg 420 M w temperaturze 230 - 270°C i przy ciśnieniu wtrysku 80 - 100 MPa. Kształtki poddano badaniom właściwości mechanicznych oraz temperatury HDT. Otrzymane kompozyty charakteryzują się właściwościami przedstawionymi w tabeli 1.
PL 211 106 B1 £
η*» bo
-S
Cl
-o cs
R
4« ŁS
O
R
CS
R
I-i
KO mc a, oi *»«*» £
Cs
R >5
Cs
CS
R &
&
s>
-4<i
O
R
N
Ci
R
CS «R
Ci
Ci o
'59
CS śj '59 cs rs.
| Tempe- ratura HDT6 | p | ko | 76 | <> | ||
| \ Udarność Charpy z karbem 5 i | 2,909 | 4,268 | 5,049 | 3,727 _ | ||
| Zginanie4 | Moduł przy zginaniu | MPa | OO o un ΓΤ | 2658 | 3112 | 3489 _ |
| Granica piast. | MPa | Γ- ΟΟ ot | 72,95 | c-‘ oo | 96,68 | |
| Przem. przy granicy piast. | δ δ | 9,591 1 | 9,93 | 8,156 | OK KO Γ- o7 | |
| .2 'e sj $ O cć. | Moduł przy rozcią- ganiu | MPa | 2416 | Ok θ' CM | 3161 | en o en |
| Wydł. przy zer- waniu | 160,4 | 16,25 | 13,4 | 6,179 | | ||
| Wytrzym. na zerwanie | MPa | CO | 38,14 | 54,77 | CM mt' ko | |
| rs os: u, 2 | R δ R> bc | en en ci | 2,89 | 3,24 | 3,28 | | |
| Twar- dość Shore’a skala D1 | Ό | 54,87/ 54,25 | 74,6/ 74 | Tc 'o P 77 | T5 <T. r-T i-n r- | |
| Ilość napełni acza | £ | o | — | en | un | |
| Przyk- ład | Porówn. | — | = |
PL 211 106 B1 5
Dla otrzymanych nanokompozytów PA6 z węglikiem krzemu sprawdzono palność kompozytów z nanowłóknami wę glika krzemu w porównaniu z PA6 niemodyfikowanym 7.
Wyniki badań przedstawiono w tabeli 2.
Dodatek nanowłókien węglika krzemu obniża palność kompozytu na osnowie PA6.
T a b e l a 2 Wyniki badań palności
| Przykład | Klasy palności wg metody A * | Klasy palności wg metody B |
| Porównawczy | FH-3-12 mm/min | V2 ** |
| II | FH-3-16 mm/min | V2 ** |
| III | FH-3-15 mm/min | V i *** |
* w poziomym teście palnoś ci materiał spala się powoli. Prędkość spalania nie może przy tym przekraczać 3 cali/min gdy ścianka ma grubość do 3 mm i 1,5 cala/min, przy grubości ścianki powyżej 3 mm. Materiały, których prędkość spalania przekracza te wartości dopuszczalne nie są dopuszczane do rejestracji przez UL.
** Klasa palności V2 - W pionowym teście palności samogaśnięcie musi nastąpić średnio po 25 sekundach (w pojedynczych przypadkach czas ten nie może przekroczyć 30 sekund). Krople stopionego materiału mogą zapalić umieszczoną poniżej watę. Czas dopalania się nie może jednak przekroczyć 60 sekund.
*** Klasa palności VI - W pionowym teście palności samogaśnięcie musi nastąpić również średnio po 25 sekundach (w pojedynczych przypadkach czas ten nie może przekroczyć 30 sekund). Spadające krople stopionego materiału nie mogą zapalić umieszczonej poniżej waty. Dopalanie się materiału musi się zakończyć po upływie 30 sekund.
P r z y k ł a d y IV - VI
Uzyskany kompozyt poddano badaniom masowego wskaźnika płynięcia tworzywa MFR. Kształtki do badań właściwości mechanicznych otrzymano metodą prasowania w temperaturze 180°C. Kształtki poddano badaniom właściwości mechanicznych. Kompozyty charakteryzują się właściwościami przedstawionymi w tabeli 3.
P r z y k ł a d y VII-IX
Jako osnowę polimerową dla otrzymania nanokompozytu polimerowego stosowano poliacetal Tarnoform 300 w postaci granulatu, ZA w Tarnowie Mościcach. Jako nanonapełniacz zastosowano nanowłókna węglika krzemu w ilości 1,3% wagowy. Mieszankę poliacetalu i nanonapełniacza poddano procesowi intensywnego mieszania w dwuzetowym mieszalniku dynamicznym w temperaturze 220°C, przy prędkości obrotowej mieszadeł 60 obrotów/minutę przez 5 minut. Zdjęcia mikroskopu elektronowego wskazują na dobrą dyspersję węglika krzemu w osnowie polimerowej z politrioksanu i nie ulegają deformacji w warunkach przetwórstwa.
Uzyskany kompozyt poddano badaniom masowego wskaźnika płynięcia tworzywa MFR. Kształtki do badań właściwości mechanicznych otrzymano metodą prasowania w temperaturze 220°C. Kształtki poddano badaniom właściwości mechanicznych oraz odporności na ścieranie. Kompozyty charakteryzują się właściwościami przedstawionymi w tabeli 4.
PL 211 106 B1
J3 tł
O
| Udar- ność Charpy z karbem 5 | r\4 32 | 68,942 | 35,927 | 21,475 | 11,276 | |
| Zginanie 4 | Moduł przy zginaniu | MPa ! | r- o? Γ*Ί | 444,2 | 478,5 | 639,1 |
| Granica piast. | , MPa | 9,879 | 10,63 | 9,146 | 12,52 | |
| Przem. przy granicy piast. | δ δ | 10,09 | 10,01 | 10,4 ! | 9,987 | |
| Rozciąganie3 | Moduł przy rozcią- Ganiu | MPa | oo ci m | 401,2 | 506,1 | 520,2 |
| Wydł. przy zerwaniu | i o\ | 614,2 | 514,6 | 79,19 | 76,11 | |
| Wytrzym. na zerwanie | MPa | 15,69 | 13,59 | un SO y——* oo | 6,142 | |
| 04 tu s | δ o be | 0,93 ’ ! | 68‘0 | oo o | C**i OO O | |
| Twardość Shore’a Skala D 1 | 3/15s ; | 50,83/ 49 | 52,2/ 50,1 | \ 00 | 52,7/ 50,8 | |
| Ilość napeł- niacza | bc X \o | o | o | ΓΠ | o | |
| Przyk- ład | Porówn i | > | > | > |
PL 211 106 B1 7
Przykłady X - XI
Jako osnowę polimerową dla otrzymania nanokompozytu polimerowego stosowano poli(tereftalan etylenu) (PET) butelkowy w postaci granulatu. Elana, Toruń. Jako nanonapełniacz zastosowano nanowłókna węglika krzemu w ilości 1 i 3% wagowy. Mieszankę poliacetalu i nanonapełniacza poddano procesowi intensywnego mieszania w dwuzetowym mieszalniku dynamicznym w temperaturze 250°C, przy prędkości obrotowej mieszadeł 60 obrotów/minutę przez 5 minut. Zdjęcia mikroskopu elektronowego wskazują na dobrą dyspersję węglika krzemu w osnowie polimerowej z politrioksanu i nie ulegają deformacji w warunkach przetwórstwa.
Uzyskany kompozyt poddano badaniom masowego wskaźnika płynięcia tworzywa MFR. Kęsy z mieszalnika był y mielone w mł ynie noż owym. Tak uzyskany granulat był wtryskiwany na kształ tki badawcze na wtryskarce Arburg 420 M w temperaturze 230 - 260°C i przy ciśnieniu wtrysku 80 - 100 MPa. Kształtki poddano badaniom właściwości mechanicznych oraz odporności na ścieranie. Kompozyty charakteryzują się właściwościami przedstawionymi w tabeli 5.
Stosowane normy:
1. PN-EN ISO 868
2. PN-EN ISO 1133:2006
3. PN-EN ISO 527
4. PN-EN ISO 178
5. PN-EN ISO 179
6. PN-EN ISO 75
7. ISO 1210 (1992) E
8. PN-92/C-89426
PL 211 106 B1
Tabela 4
Właściwości mechaniczne kompozytów na osnowie PAc z nanowłóknami węglika krzemu
| Ścieral- ność Tabela8 | ζ3 £ | 0,17 | 0,14 | ΓΎ o | 0,12 | |
| Udarność Charpy z karbem 5 | rs £ £ | 10,484 | 6,05 | 4,232 | oo SO o A | |
| Zginanie4 | Moduł przy zginaniu | i | 2963 | 3004 | 3348 | 4148 |
| Granica piast. | 81,17 i . ....... | so CO OO | 84,48 | 68,23 | ||
| Przem. przy granicy piast. | δ g | 9,819 | 10,06 | 10,02 | 4,92 | |
| Rozciąganie3 1 | Moduł przy rozcią- ganiu | MPa | | 3392 | 3693 | SO SO Os m | 4045 |
| Wydł. przy «^rwaniu | SP o\ | 9,798 | 7,004 | Ol Y | 2,976 | |
| Wytrzym. na zerwanie | MPa | i 67,31 | 66,37 | 62,95 | 30,24 | |
| Γ-Ι C4 tu s | g/lOmin | 2,67 | Os OO A | A | 9,64 | |
| Twardość Shore’a sk ala D 1 | <XI A | 54,87/ 54,25 | r- r- | 72,5/ 71,6 | A A | |
| Ilość napełni acza | £ £ | O | — | rY | WY | |
| Przyk- ład | Porówn. | > | VIII | X |
'Λ <3 r-i
CU o
$u £
bo £
<3
R ~!>Ć £
£
O s:
s;
A £
o s
»5
O
K £
‘S ir £* p
Ai
C .o s
·« o
<s>
u '>!
o '2
-t*2 >S
PSa
| Udarność Charpy z karbem5 | .δ | CM CO F—' | 1,533 | 1,472 | |
| Zginanie3 | | Moduł przy zginaniu | 3 | 3228 i | 3403 _ | 3748 |
| Granica piast. | MPa | | 62,23 i | 45,29 | 72,36 | |
| Przem. przy granicy piast. | δ δ | 4,055 | 2,69 | 4,163 | |
| ΓΊ c4 tu s | ·,·»* δ | 23,44 | 41,9 | Os OO | |
| Twardość Shore’a Skala D 1 | ,«O Wy | r- Y Ύ r~ | 76/ 75 | 76,16/ 75,3 | |
| Ilość napeł- niacza | £ SP os | O | — | m | |
| Przykład | Porówn. | X | XI |
PL 211 106 B1 9
Zastrzeżenia patentowe
Claims (3)
1. Termoplastyczne kompozyty z nanonapełniaczem, na osnowie poliolefiny, poliamidu, poliestru, poliacetalu, znamienne tym, że zawierają 0,1 - 10% wagowych, w stosunku do polimeru, nanowłókien węglika krzemu o strukturze β.
2. Termoplastyczne kompozyty z nanonapełniaczem według zastrz. 1, znamienne tym, że zawierają nanowłókna węglika krzemu o strukturze β, których średnica wynosi 10 - 50 nm i długość do 10 mikrometrów.
3. Termoplastyczne kompozyty z nanonapełniaczem według zastrz. 1, znamienne tym, że zawierają węglik krzemu w ilości 1 - 5% wagowych w stosunku do polimeru.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL388196A PL211106B1 (pl) | 2009-06-05 | 2009-06-05 | Termoplastyczne kompozyty z nanonapełniaczem |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL388196A PL211106B1 (pl) | 2009-06-05 | 2009-06-05 | Termoplastyczne kompozyty z nanonapełniaczem |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL388196A1 PL388196A1 (pl) | 2010-12-06 |
| PL211106B1 true PL211106B1 (pl) | 2012-04-30 |
Family
ID=43503385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL388196A PL211106B1 (pl) | 2009-06-05 | 2009-06-05 | Termoplastyczne kompozyty z nanonapełniaczem |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL211106B1 (pl) |
-
2009
- 2009-06-05 PL PL388196A patent/PL211106B1/pl not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL388196A1 (pl) | 2010-12-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Fekete et al. | Highly toughened blends of poly (lactic acid)(PLA) and natural rubber (NR) for FDM-based 3D printing applications: The effect of composition and infill pattern | |
| Jiang et al. | Structure and improved properties of PPC/PBAT blends via controlling phase morphology based on melt viscosity | |
| Spoerk et al. | Shrinkage and warpage optimization of expanded‐perlite‐filled polypropylene composites in extrusion‐based additive manufacturing | |
| Lendvai et al. | Utilization of waste marble dust in poly (lactic acid)-based biocomposites: mechanical, thermal and wear properties | |
| Leong et al. | Mechanical and thermal properties of talc and calcium carbonate filled polypropylene hybrid composites | |
| ES2252771T5 (es) | Polímeros orgánicos modificados con materiales de silicona. | |
| Bocz et al. | Flame retarded self-reinforced poly (lactic acid) composites of outstanding impact resistance | |
| CN103732685B (zh) | 生物可降解聚合物共混物 | |
| Giraldi et al. | Glass fibre recycled poly (ethylene terephthalate) composites: mechanical and thermal properties | |
| Beloshenko et al. | New approach to production of fiber reinforced polymer hybrid composites | |
| JP2002534549A (ja) | シロキサン混合物で変性した熱可塑性ポリマー | |
| Jubinville et al. | Comparison in composite performance after thermooxidative aging of injection molded polyamide 6 with glass fiber, talc, and a sustainable biocarbon filler | |
| CN105793030A (zh) | 纤维增强树脂层叠体 | |
| Ronkay et al. | Development of composites with recycled PET matrix | |
| JP2009538375A (ja) | 高弾性率の熱可塑性組成物 | |
| Zhang et al. | Effect of interfacial stress on the crystalline structure of the matrix and the mechanical properties of high‐density polyethylene/CaCO3 blends | |
| Srithep et al. | Effect of chain extenders on mechanical and thermal properties of recycled poly (ethylene terephthalate) and polycarbonate blends | |
| TW200514B (pl) | ||
| Kratofil Krehula et al. | Study of fire retardancy and thermal and mechanical properties of HDPE-wood composites | |
| Li et al. | Essential work of fracture parameters of in‐situ microfibrillar poly (ethylene terephthalate)/polyethylene blend: influences of blend composition | |
| PL211106B1 (pl) | Termoplastyczne kompozyty z nanonapełniaczem | |
| Lv et al. | Multiscale analysis on multiextruded poly (lactic acid)/organoclay nanocomposites: Insights into the underlying mechanisms of thermomechanical degradation | |
| Tjong et al. | Fracture characteristics of short glass fibre/maleated styrene–ethylene–butylene–styrene/polypropylene hybrid composite | |
| US20080227914A1 (en) | Recycled building material and method thereof | |
| Slonov et al. | Plastification of Сarbon-Filled Polyetherimide |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Decisions on the lapse of the protection rights |
Effective date: 20130605 |