PL213438B1 - Kompozyt poliamidowy z nanonapełniaczem proszkowym - Google Patents
Kompozyt poliamidowy z nanonapełniaczem proszkowymInfo
- Publication number
- PL213438B1 PL213438B1 PL385297A PL38529708A PL213438B1 PL 213438 B1 PL213438 B1 PL 213438B1 PL 385297 A PL385297 A PL 385297A PL 38529708 A PL38529708 A PL 38529708A PL 213438 B1 PL213438 B1 PL 213438B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- parts
- polyamide
- weight
- nanofiller
- composite
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 39
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 title claims description 20
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 title claims description 20
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 title description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 11
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 6
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 6
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims description 5
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 claims description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 claims description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 claims description 2
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 31
- 230000008569 process Effects 0.000 description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 14
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 13
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 13
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 11
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 8
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 7
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 7
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 5
- 229920006113 non-polar polymer Polymers 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 3
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 3
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 3
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 3
- 229920006112 polar polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 3
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 3
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004594 Masterbatch (MB) Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000009717 reactive processing Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 2
- XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-phenylpropan-2-ylperoxy)propan-2-ylbenzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(C)(C)OOC(C)(C)C1=CC=CC=C1 XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IMSODMZESSGVBE-UHFFFAOYSA-N 2-Oxazoline Chemical compound C1CN=CO1 IMSODMZESSGVBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N Epichlorohydrin Chemical compound ClCC1CO1 BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 125000005210 alkyl ammonium group Chemical group 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004299 exfoliation Methods 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- VOZRXNHHFUQHIL-UHFFFAOYSA-N glycidyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCC1CO1 VOZRXNHHFUQHIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000578 graft copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000007970 homogeneous dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 1
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 1
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N isocyanate group Chemical group [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 1
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000010128 melt processing Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 239000002077 nanosphere Substances 0.000 description 1
- 239000012766 organic filler Substances 0.000 description 1
- 229920003255 poly(phenylsilsesquioxane) 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
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229910000275 saponite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 150000003573 thiols Chemical class 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest kompozyt poliamidowy zawierający nanonapełniacz proszkowy.
Poprawę właściwości mechanicznych, cieplnych, elektrycznych i ciernych polimerów o zdefiniowanych kierunkach zastosowań uzyskuje się przez wprowadzenie do osnowy polimerowej napełniaczy. Istotną zmianę właściwości fizycznych i przetwórczych umożliwia zastosowanie napełniaczy o wymiarach cząstek w skali „nano”.
Kompozyty polimerowe z nanocząstkami stanowią nową jakościowo grupę materiałów, które otrzymuje się w wyniku modyfikacji tradycyjnych tworzyw poprzez zdyspergowanie w osnowie polimerowej cząstek rozdrobnionych do wymiarów nanometrów - głównie napełniaczy typu nieorganicznego i organicznego. Nanokompozyty otrzymane z zastosowaniem zaledwie kilku procentowej zawartości napełniaczy wykazują wyjątkowo korzystne właściwości: wysoką stabilność termiczną, dobre właściwości barierowe dla gazów i pary wodnej, zmniejszoną palność, lepsze właściwości dielektryczne.
Wśród znanych i stosowanych w przemyśle kompozytów na osnowie tradycyjnych materiałów polimerowych: poliolefin, poliamidów, duże znaczenie mają te z nich, które zawierają nanonapełniacze płytkowe lub sferyczne. W charakterze napełniaczy płytkowych stosuje się m. in.: montmorylonit, a także bentonit, saponit i grafit. Spośród napełniaczy sferycznych największe zastosowanie mają nanokrzemionki. Decydujący wpływ na właściwości kompozytu ma stopień rozproszenia nanonapełniacza w osnowie polimerowej oraz stopień kombatybilności (mieszalności) polimeru i nanonapełniacza.
W przypadku stosowania nanonapełniaczy płytkowych istnieje problem polegający na braku możliwości kontroli rozmiaru cząstek zdyspergowanego nanonapełniacza wymaganego dla nanokompozytów i stabilizacji struktury. Ponadto, uzyskanie odpowiedniego stopnia interkalacji i jednorodnej rozwarstwionej struktury, zwłaszcza w odniesieniu do polimerów niepolarnych jest trudne ze względu na termodynamiczną niemieszalność nanonapełniacza i polimeru. Dodatkowym problemem jest ograniczona możliwość funkcjonalizacji napełniaczy płytkowych odpowiedzialnych za interakcję pomiędzy nanonapełniaczem i osnową polimerową (np. wiązania chemiczne, wodorowe).
Nanonapełniacze krzemionkowe charakteryzują się dużą wartością powierzchni właściwej, jednak wadą jest ich niemieszalność z wieloma polimerami - tworzą odrębną fazę termodynamiczną. Zastosowanie nanonapełniaczy krzemionkowych, zwłaszcza do napełniania polimerów niepolarnych, wymaga modyfikowania ich właściwości powierzchniowych. Jednym ze sposobów takiej modyfikacji jest wprowadzenie grup funkcyjnych zdolnych do reagowania z polimerem, co poprawia właściwości użytkowe kompozytu. Rodzaj grup funkcyjnych zależy od typu napełnianego polimeru, najczęściej wprowadza się np. grupy pochodzące od bezwodnika maleinowego, aminowe, izocyjanianowe.
Aby uzyskać poprawę wzajemnej mieszalności nanonapełniacz/polimer, oprócz modyfikowania nanonapełniacza, stosuje się dodatkowo wielkocząsteczkowy składnik z wbudowanymi grupami polarnymi. Składnik taki spełnia w układzie funkcję kompatybilizatora, polegającą na ułatwieniu zdyspergowania cząstek nanonapełniacza w osnowie polimeru oraz spowodowaniu tworzenia się wiązań chemicznych między grupami funkcyjnymi modyfikowanego nanonapełniacza a grupami funkcyjnymi kompatybilizatora. Powstające przy tym silne wiązania wodorowe nie tylko wzmacniają oddziaływania międzyfazowe, ale także powodują wprowadzanie łańcuchów polimerycznego kompatybilizatora i napełnianego polimeru w przestrzenie między płytkami (np. montmorylonitu) lub nanosferami napełniacza. Jako kompatybilizatory stosuje się najczęściej polimery funkcjonalizowane przez szczepienie nienasyconych monomerów funkcyjnych, takich jak np. kwas akrylowy, bezwodnik maleinowy lub oksazolina. Trwałe wbudowanie nanonapełniacza funkcjonalizowanego następuje w wyniku reakcji grup funkcyjnych napełniacza z grupami funkcyjnymi kompatybilizatora przyłączonego do osnowy polimeru.
Kompozyty polimerowe z nanonapełniaczami wytwarza się coraz częściej w procesie wytłaczania, podczas którego następuje zmieszanie uplastycznionego tworzywa polimerowego z nanonapełniaczem. Sposób ten umożliwia otrzymywanie kompozytów na podstawie polimerów niepolarnych oraz polarnych.
W literaturze opisano kompozyty na osnowie polimerów polarnych i niepolarnych z nanonapełniaczami płytkowymi lub z nanocząstkami krzemionkowymi oraz sposoby wytwarzania takich nanokompozytów. Krzemionkowe nanonapełniacze stosowane są głównie do modyfikacji polistyrenu
Według opisu patentowego WO 2006 066 390, homogeniczną dyspersję warstwowego nanonapełniacza w osnowie polimerowej, większe powinowactwo na granicy faz polimer/nanonapełniacz oraz doskonałą równowagę pomiędzy stopniem interkalacji a właściwościami mechanicznymi kompoPL 213 438 B1 zytu, można uzyskać przez zastosowanie dwóch lub więcej kompatybiłizatorów różniących się ciężarem cząsteczkowym i stopniem funkcjonalizacji. W charakterze kompatybiliztorów preferowane są dwa typy funkcjonalizowanych polimerów otrzymanych w procesie wolnorodnikowego szczepienia:
a) o wysokiej funkcjonalizacji i krótkim łańcuchu,
b) niskiej funkcjonalizacji i długim łańcuchu.
Pierwszy zapewnia dobrą eksfoljację i interkalację napełniacza, co wpływa na jakość dyspersji, drugi typ większą kompatybilność napełniacza z osnową polimerową. Kopolimery szczepione mogą zawierać takie same lub różne grupy funkcyjne takie jak: karboksylowe (szczepienie bezwodnika maleinowego, kwasu akrylowego lub maleinowego), hydroksylowe, halogenowe, tiolowe, aminowe i/lub epoksydowe (np. metakrylan glicydylu, epichlorohydryna). Osnowę polimerową mogą stanowić polimery winylowe, poliolefiny, poliamidy, termoplastyczne poliestry, poliwęglany, polisulfony czy poliimidy. Kompozyty sporządza się w procesie mieszania nanonapełniacza - płytkowego glinokrzemianu z polimerem w stanie stopionym, jedną ze znanych konwencjonalnych technik przetwórstwa tworzyw polimerowych. Proces wytwarzania kompozytu może być ciągły lub periodyczny, polegający na jedno-, bądź kilkakrotnym przetwarzaniu w stanie stopionym np. w procesie wytłaczania. W procesie dwuetapowym z polimeru, napełniacza i kompatybilizatora sporządza się przedmieszkę, do której w następnym etapie przetwórstwa wprowadza się kompatybilizator i pozostały polimer.
W opisie patentowym WO 2006 075 971 przedstawiono termoplastyczne kompozyty charakteryzujące się dobrymi właściwościami mechanicznymi, termicznymi i podwyższoną odpornością na palenie. Kompozyty otrzymano w procesie reaktywnego przetwórstwa termoplastycznych polimerów z przedmieszką zawierającą rozwarstwiony płytkowy nanonapełniacz, modyfikowany solami alkiloamoniowymi, zdyspergowany w reaktywnym nośniku na osnowie monomeru, oligomeru, polimeru lub ich mieszaniny zawierającym grupy hydroksylowe, karboksylowe, izocyjanianowe, aminowe, epoksydowe lub ich kombinację. Osnowę nanokompozytu mogą stanowić krystaliczne lub niekrystaliczne, polarne lub niepolarne polimery, kopolimery lub ich mieszanina, przy czym mogą zawierać ugrupowania tego samego typu, co nośnik z jedną lub więcej reaktywną grupą funkcyjną mogącą reagować z grupami funkcyjnymi nośnika podczas reaktywnego przetwórstwa. Może tu zachodzić proces sieciowania lub wydłużania łańcucha polimeru stanowiącego osnowę kompozytu. Proces przygotowania przedmieszki kompozytu obejmuje kolejno: spęcznienie nanonapełniacza-glinokrzemianu wodą, traktowanie rozpuszczalnikiem i utrzymywanie napełniacza w stanie spęcznionym. Następnie dodaje się przewidziane recepturą dodatki, jak: modyfikator - sole amoniowe, związek powierzchniowo czynny, monomer, oligomer lub polimer lub ich kombinację i w końcu selektywne usuwa się rozpuszczalnik.
Brak możliwości funkcjonalizacji nanonapełniaczy płytkowych oraz kontroli i stabilizacji specyficznej struktury uniemożliwia zaprogramowanie materiału lub wyrobu, ponieważ zachodzi separacja nanonapełniacza i losowe rozproszenie w fazie ciągłej, tj. osnowie polimeru lub też przereagowanie w kolejnych warstwach z organicznymi żywicami lub innymi cząstkami nanonapełniacza.
Stwierdzono, że kompozyty z poliamidu, ewentualnie z dodatkiem polimeru olefinowego szczepionego reaktywnymi grupami funkcyjnymi i zdyspergowanego nanonapełniacza sferycznego: nanokrzemionki, także sfunkcjonalizowanej, otrzymanej w sposób przedstawiony w opisie patentowym PL 198 188 lub klatkowego nanonapełniacza krzemoorganicznego, otrzymanego w sposób opisany w polskim zgłoszeniu patentowym P-375 334, charakteryzują się równomiernym rozproszeniem nanonapełniacza w osnowie polimerowej, korzystnym zespołem właściwości wytrzymałościowych i cieplnych, mniejszą palnością i chłonnością wody, a także większą odpornością chemiczną.
Kompozyt poliamidowy z nanonapełniaczem proszkowym, według wynalazku, zawiera 90-99,9 części wagowych poliamidu, lub mieszaniny 70-85 części wagowych poliamidu i 15-30 części wagowych polietylenu szczepionego bezwodnikiem maleinowym oraz 0,1-10 części wagowych sferycznego nanonapełniacza w postaci krzemionki otrzymanej metodą zol-żel, także funcjonalizowanej, o jednakowej wielkości ziaren kulistych, korzystnie w zakresie od 50 do 120 nm lub w postaci poli(organosilseskwioksanu), o ogólnym wzorze (RSiO3/2)n, gdzie n = 6, 8, 10, 12, w którym atomy krzemu połączone są mostkami tlenowymi, a R jest grupą fenylową, chloropropylową lub metakryloksypropylową.
Jako poliamid kompozyt według wynalazku korzystnie zawiera poliamid o łańcuchu posiadającym pięć grup -CH2- między grupami -NH-CO-.
Jako nanonapełniacz krzemionkowy kompozyt według wynalazku korzystnie zawiera nanokrzemionkę funkcjonalizowaną grupami aminowymi połączonymi poprzez wiązanie -Si-O-Si-.
PL 213 438 B1
Kompozyt według wynalazku zawiera korzystnie polietylen małej lub dużej gęstości szczepiony bezwodnikiem maleinowym, w ilości 1-3 części wagowych bezwodnika maleinowego na 100 części wagowych polietylenu.
Kompozyt poliamidowy według wynalazku wytwarza się jednoetapowo, tj. poliamid miesza się z nanokrzemionką o zaprogramowanej wielkości cząstek lub poli(organosilseskwioksanem), przeprowadzając mieszaninę w stop w wytłaczarce i poddaje się procesowi wytłaczania w temperaturze 190-230°C, przy szybkości obrotowej ślimaka około 250 obr/min. W przypadku zastosowania polimeru kompatybilizującego proces prowadzi się dwuetapowo: w etapie pierwszym polietylen miesza się z bezwodnikiem maleinowym oraz z inicjatorem, przeprowadzając mieszaninę w stop w wytłaczarce i poddaje procesowi wtłaczania w temperaturze 190-200°C, a następnie otrzymany granulat w drugim etapie miesza się z poliamidem i jednocześnie z nanononapełniaczem, przeprowadzając mieszaninę w stop w wytłaczarce i poddaje się procesowi wytłaczania.
Kompozyty poliamidu z nanocząstkami krzemionkowymi lub krzemoorganicznymi charakteryzują się w porównaniu do czystego poliamidu znacznie wyższymi modułami sprężystości przy zginaniu i rozciąganiu zwiększoną wytrzymałością na zginanie, zbliżoną wytrzymałością na rozciąganie oraz podwyższoną odpornością chemiczną i cieplną. Wzrost parametrów wytrzymałościowych jest ściśle związany z rodzajem i zawartością zastosowanego nanonapełniacza, tj. poli(organosilseskwioksanu) lub krzemionki, rodzajem grup funkcyjnych, a przypadku krzemionki dodatkowo z rozmiarem nanocząstek.
Nanokompozyty o składzie według wynalazku, otrzymane metodą mieszania i wytłaczania przedstawiono w przykładach.
P r z y k ł a d I
99,5 cz. wag. poliamidu 6 i 0,5 cz. wag. poli(metakryloksypropylosilseskwioksanu) o rozmiarze nanocząstek 70-80 nm, zmieszano w mieszalniku z mieszadłem wstęgowym w temperaturze pokojowej i dozowano do leja zasypowego wytłaczarki dwuślimakowej współbieżnej o profilu mieszającościnającym, wyposażonej w ślimaki z możliwością bezstopniowej regulacji obrotów. Podczas wytłaczania utrzymywano stałą temperaturę głowicy wytłaczarki 245°C oraz stref grzejnych układu uplastyczniającego wytłaczarki 190- 230°C, przy stałej szybkości obrotowej ślimaka 250 obr/min. Po przejściu przez kąpiel wodną materiał zgranulowano.
P r z y k ł a d II
Do otrzymania kompozytu w sposób opisany w przykładzie I zastosowano 99,5 cz. wag. poliamidu 6 i 0,5 cz. wag. poli(fenylosilseskwioksanu) o rozmiarze nanocząstek 70-80 nm.
P r z y k ł a d III
Do otrzymania kompozytu w sposób opisany w przykładzie I zastosowano 99,0 cz. wag. poliamidu 6 i 1,0 cz. wag. poli(chloropropylosilseskwioksanu) o rozmiarze nanocząstek 70- 80 nm.
Właściwości poliamidu i kompozytów otrzymanych według przykładów I-III zestawiono w tabeli 1.
T a b e l a 1
| PA | Przykłady | |||
| I | II | III | ||
| Moduł sprężystości przy rozciąganiu, MPa | 1800 | 2500 | 2590 | 2700 |
| Wytrzymałość na rozciąganie, MPa | 60 | 56 | 65 | 64 |
| Naprężenie zrywające, MPa | 42 | 43 | 43 | 44 |
| Wydłużenie względne przy zerwaniu, % | 180 | 60 | 143 | 90 |
| Moduł sprężystości przy zginaniu, MPa | 1635 | 1830 | 2510 | 2580 |
| Wytrzymałość na zginanie, MPa | 54 | 69 | 90 | 94 |
| Charpy, udarność z karbem, kJ/m2 | 12 | 8 | 7 | 8 |
| Rozpuszczalność w kwasie mrówkowym, % | 100 | 80 | 83 | 80 |
P r z y k ł a d IV
Do otrzymania kompozytu w sposób opisany w przykładzie I, zastosowano 98,0 cz. wag. poliamidu 6 i 2,0 cz. wag. nanokrzemionki o wielkości cząstek 75 nm, funkcjonalizowanej grupami aminowymi.
PL 213 438 B1
P r z y k ł a d V
Do otrzymania kompozytu w sposób opisany w przykładzie I, zastosowano 99,0 cz. wag. poliamidu 6 i 1,0 cz. wag. nanokrzemionki o wielkości cząstek 50 nm.
P r z y k ł a d VI
Do otrzymania nankompozytu w sposób opisany w przykładzie I, zastosowano 98,0 cz. wag. poliamidu 6 i 2,0 cz. wag. krzemionki o wielkości cząstek 50 nm.
P r z y k ł a d VII
Do otrzymania kompozytu w sposób opisany w przykładzie I, zastosowano 99,5 cz. wag. poliamidu 6 i 0,5 cz. wag. nanokrzemionki o wielkości cząstek 120 nm.
P r z y k ł a d VIII
Do otrzymania kompozytu w sposób opisany w przykładzie I, zastosowano 98,0 cz. wag. poliamidu 6 i 2,0 cz. wag. nanokrzemionki o wielkości cząstek 120 nm.
P r z y k ł a d IX
Do otrzymania kompozytu w sposób opisany w przykładzie I, zastosowano 97,0 cz.wag. poliamidu 6 i 3,0 cz.wag. nanokrzemionki o wielkości cząstek 120 nm.
Właściwości kompozytów otrzymanych według przykładów IV-IX zestawiono w tabeli 2.
T a b e l a 2
| PA | Przykłady | ||||||
| IV | V | VI | VIl | VIII | IX | ||
| Wytrzymałość na rozciąganie, MPa | 60 | 53 | 62 | 59 | 56 | 58 | 60 |
| Wytrzymałość na zginanie, MPa | 54 | 75 | 69 | 70 | 78 | 64 | 86 |
| Wydłużenie względne przy zerwaniu, % | 180 | 99 | 76 | 57 | 152 | 103 | 53 |
| Rozpuszczalność w kwasie mrówkowym, % | 100 | 75 | 79 | 81 | 79 | 81 | 83 |
| Naprężenie zrywające, MPa | 42 | 53 | 45 | 42 | 55 | 45 | 46 |
| Moduł sprężystości przy zginaniu, MPa | 1635 | 2015 | 2037 | 2000 | 1914 | 1843 | 2746 |
| Moduł sprężystości przy rozciąganiu, MPa | 1800 | 2514 | 2777 | 2793 | 2774 | 2685 | 2937 |
| Chłonność wody, % | 3,4 | 1,7 | 1,7 | 1,6 | 1,7 | 1,7 | 1,65 |
| Charpy, udarność z karbem, kJ/m2 | 10 | 8 | 8 | 6 | 8 | 7 | 5 |
P r z y k ł a d X
100 cz. wag polietylenu małej gęstości zmieszano z 1,5 cz. wag. bezwodnika maleinowego oraz z 0,1 częściami wag. inicjatora nadtlenku dikumylu w mieszalniku z mieszadłem wstęgowym w temperaturze pokojowej i zadozowano do leja zasypowego wytłaczarki dwuślimakowej. Proces wytłaczania prowadzono w temperaturze 190-200°C. Po przejściu przez kąpiel wodną materiał zgranulowano i suszono w temperaturze 85°C w czasie 4 godzin. Następnie, w etapie drugim zmieszano 25 cz. wag. tak otrzymanego granulatu (PE-g-MAH według nomenklatury IUPAC oznacza kopolimer otrzymany w procesie szczepienia bezwodnika maleinowego na polietylenie) z 75 cz. wag. poliamidu 6 i z 0,5 cz. wag. poli(metakryloksypropylosilseskwioksanu) i poddano procesowi wytłaczania w wytłaczarce dwuślimakowej temperaturze 190-250°C i szybkości obrotowej ślimaka 250 obr/min.
P r z y k ł a d XI
Do otrzymania kompozytu w sposób opisany w przykładzie X, zastosowano 25 cz. wag PE-g-MAH i 75 cz. wag. polamidu 6 oraz 1 cz. wag. poli(metakryloksypropylosilseskwioksanu).
Przykład XII.
Do otrzymania kompozytu w sposób opisany w przykładzie X , zastosowano 25 cz.wag PE-g-MAH i 75 cz. wag. poliamidu 6 i 0,5 cz. wag. nanokrzemionki, funkcjonalizowanej wbudowanymi grupami aminowymi, o wielkości cząstek 75 nm.
P r z y k ł a d XIII
Do otrzymania kompozytu w sposób opisany w przykładzie X, zastosowano 25 cz. wag PE-g-MAH i 75 cz. wag. poliamidu 6 i 2 cz. wag. nanokrzemionki z wbudowanymi grupami aminowymi, o wielkości cząstek 75 nm.
PL 213 438 B1
Właściwości kompozytów otrzymanych według przykładów X-XIII zestawiono w tabeli 3.
T a b e l a 3
| PA/PE-g-MAH | Przykłady | ||||
| X | XI | XII | XIII | ||
| Moduł sprężystości przy rozciąganiu, MPa | 1313 | 1540 | 1500 | 1541 | 1523 |
| Wytrzymałość na rozciąganie, MPa | 44 | 43 | 42 | 42 | 41 |
| Naprężenie zrywające, MPa | 42 | 41 | 40 | 40 | 40 |
| Wydłużenie względne przy zerwaniu, % | 120 | 125 | 92 | 103 | 98 |
| Moduł sprężystości przy zginaniu, MPa | 747 | 1290 | 1250 | 1264 | 1243 |
| Wytrzymałość na zginanie, MPa | 32 | 45 | 44 | 45 | 37 |
| Udarność z karbem, m. Charpy, kJ/m2 | 22 | 13 | 11 | 12 | 8 |
| Rozpuszczalność w kwasie mrówkowym, % | 50 | 34 | 32 | 33 | 32 |
Zastrzeżenia patentowe
Claims (4)
1. Kompozyt poliamidowy z nanonapełniaczem proszkowym, znamienny tym, że zawiera 90-99,9 części wagowych poliamidu lub mieszaniny 70-85 części wagowych poliamidu i 15-30 części wagowych polietylenu szczepionego bezwodnikiem maleinowym oraz 0,1-10 części wagowych sferycznego nanonapełniacza w postaci krzemionki otrzymanej metodą zol-żel, także funcjonalizowanej, o jednakowej wielkości ziaren kulistych, korzystnie w zakresie od 50 do 120 nm lub w postaci poli(organosilseskwioksanu), o ogólnym wzorze (RSiO3/2)n, gdzie n = 6, 8, 10, 12, w którym atomy krzemu połączone są mostkami tlenowymi, a R jest grupą fenylową, chloropropylową lub metakryloksypropylową.
2. Kompozyt według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera poliamid o łańcuchu posiadającym 2 pięć grup -CH2- między grupami -NH-CO-.
3. Kompozyt według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera nanokrzemionkę funkcjonalizowaną grupami aminowymi połączonymi z ugrupowaniem -Si-O-Si- poprzez grupę propylenową.
4. Kompozyt według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera polietylen małej lub dużej gęstości szczepiony bezwodnikiem maleinowym, w ilości 1-3 części wagowych bezwodnika maleinowego na 100 części wagowych polietylenu.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL385297A PL213438B1 (pl) | 2008-05-29 | 2008-05-29 | Kompozyt poliamidowy z nanonapełniaczem proszkowym |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL385297A PL213438B1 (pl) | 2008-05-29 | 2008-05-29 | Kompozyt poliamidowy z nanonapełniaczem proszkowym |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL385297A1 PL385297A1 (pl) | 2009-12-07 |
| PL213438B1 true PL213438B1 (pl) | 2013-03-29 |
Family
ID=42988572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL385297A PL213438B1 (pl) | 2008-05-29 | 2008-05-29 | Kompozyt poliamidowy z nanonapełniaczem proszkowym |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL213438B1 (pl) |
-
2008
- 2008-05-29 PL PL385297A patent/PL213438B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL385297A1 (pl) | 2009-12-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Garcıa-López et al. | Polypropylene–clay nanocomposites: effect of compatibilizing agents on clay dispersion | |
| Dong et al. | Effects of clay type, clay/compatibiliser content and matrix viscosity on the mechanical properties of polypropylene/organoclay nanocomposites | |
| JP5153033B2 (ja) | 澱粉複合化剤で充填された疎水性ポリマー | |
| US20080194736A1 (en) | PVC nanocomposite manufacturing technology and applications | |
| Adeniyi et al. | Thermoplastic-thermoset nanostructured polymer blends | |
| Paran et al. | XNBR-grafted halloysite nanotube core-shell as a potential compatibilizer for immiscible polymer systems | |
| US9359499B2 (en) | Radiation curable polymers | |
| US12104048B2 (en) | Reinforced polyolefin composite | |
| Nuñez et al. | Poly (lactic acid)/low‐density polyethylene blends and its nanocomposites based on sepiolite | |
| ES2656143T3 (es) | Procedimiento de compatibilización de combinaciones de polipropileno, combinación de polipropileno y uso de la misma, producto y agente iniciador de la compatibilización de una combinación de polipropileno | |
| CN102239212A (zh) | 制备橡胶/纳米粘土母料的方法，以及使用其制备高强度、高抗冲击聚丙烯/纳米粘土/橡胶复合材料的方法 | |
| Wang et al. | Effect of the molecular weight of maleated polypropylenes on the melt compounding of polypropylene/organoclay nanocomposites | |
| CN101448898B (zh) | 抗冲改性的聚酰胺掺合物 | |
| Farahani et al. | Melt preparation and investigation of properties of toughened Polyamide 66 with SEBS-g-MA and their nanocomposites | |
| KR101098430B1 (ko) | 기계적 특성 및 내열 특성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물의 제조방법 | |
| JP2008527137A (ja) | 熱可塑性ポリマー系ナノ複合体 | |
| Boucard et al. | Processing of polypropylene‐clay hybrids | |
| KR20070092743A (ko) | 폴리머와 점토 나노컴포지트의 융화 | |
| García-López et al. | Effect of the amount and funtionalization grade of PPgMA compatibilization agent in polypropylene/clay nanocomposites | |
| Mohanty et al. | Melt blended polystyrene/layered silicate nanocomposites: effect of clay modification on the mechanical, thermal, morphological and viscoelastic behavior | |
| Shyang et al. | Flexural, morphological and thermal properties of poly (lactic acid)/organo-montmorillonite nanocomposites | |
| Jang et al. | Effect of supercritical carbon dioxide as an exfoliation aid on bio-based polyethylene terephthalate glycol-modified/clay nanocomposites | |
| Gupta et al. | Polymer-clay nanocomposites: current status and challenges | |
| PL213438B1 (pl) | Kompozyt poliamidowy z nanonapełniaczem proszkowym | |
| Yadav et al. | Preparation and characterization of wood plastic composite reinforced by organoclay |