PL242257B1 - Kompozyty poliamidowe z hybrydowym napełniaczem krzemionkowym modyfikowanym tlenkiem grafenu - Google Patents
Kompozyty poliamidowe z hybrydowym napełniaczem krzemionkowym modyfikowanym tlenkiem grafenu Download PDFInfo
- Publication number
- PL242257B1 PL242257B1 PL430665A PL43066519A PL242257B1 PL 242257 B1 PL242257 B1 PL 242257B1 PL 430665 A PL430665 A PL 430665A PL 43066519 A PL43066519 A PL 43066519A PL 242257 B1 PL242257 B1 PL 242257B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- graphene oxide
- silica filler
- weight
- silica
- hybrid silica
- Prior art date
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 105
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 55
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 51
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 47
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 239000000945 filler Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 title claims abstract description 29
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 16
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 15
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 claims description 4
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 238000005452 bending Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 3
- 239000004753 textile Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 14
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 14
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 14
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 14
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 7
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- -1 poly(formaldehyde) Polymers 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 229920000571 Nylon 11 Polymers 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JHWNWJKBPDFINM-UHFFFAOYSA-N Laurolactam Chemical compound O=C1CCCCCCCCCCCN1 JHWNWJKBPDFINM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 229920000299 Nylon 12 Polymers 0.000 description 1
- 229920003188 Nylon 3 Polymers 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 150000003868 ammonium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical group [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 229920006351 engineering plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 239000012802 nanoclay Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000002064 nanoplatelet Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Przedmiotem wynalazku są kompozyty poliamidowe z hybrydowym modyfikowanym tlenkiem grafenu napełniaczem krzemionkowym, w ilości od 0,1 do 4% masowych w przeliczeniu na masę kompozytu, oraz ewentualnie zawierające bezwodnik maleinowy. Kompozyty powyższe charakteryzują się lepszymi właściwościami mechanicznymi i termicznymi, zwłaszcza dużą odpornością cieplną, wytrzymałością na rozciąganie i zginanie, sztywnością i udarnością, a także mniejszą chłonnością wody. Przeznaczone są do stosowania przede wszystkim w przemyśle tekstylnym, maszynowym, motoryzacyjnym i spożywczym, m.in. do produkcji włókien, spadochronów, kół zębatych, łożysk, kordów opon, pokryw silnika i osłon paska rozrządu.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku są kompozyty poliamidowe zawierające hybrydowy napełniacz krzemionkowy modyfikowany tlenkiem grafenu.
Poliamidy (PA) są grupą tworzyw konstrukcyjnych charakteryzujących się dużą wytrzymałością na zginanie, stabilnością termiczną i odpornością na ścieranie oraz stosunkowo dobrymi właściwościami przetwórczymi. Jednak zbyt duża chłonność wilgoci oraz właściwości mechaniczne zmieniające się wraz z zawartością wilgoci znacznie ograniczają ich zastosowanie.
W literaturze opisano stosowanie różnego rodzaju napełniaczy do modyfikacji poliamidów w celu otrzymania tworzyw do specjalnych zastosowań. Niewielki dodatek nanonapełniacza, który często pełni również funkcję modyfikatora, przyczynia się do zmiany właściwości mechanicznych, termicznych i barierowych tych polimerów.
Tlenek grafenu (GO) ze względu na swoje istotne właściwości związane z dobrą zdolnością do dyspersji, dużym modułem sprężystości przy rozciąganiu, dużą wytrzymałością mechaniczną i silną zdolnością wiązania z łańcuchami polimerowymi (obecność grup funkcyjnych), znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle, min. optoelektronice i biomedycynie.
W publikacji V Panwar, A Chattrec, K Pal, Effect of nanoclay on thermomechanical behaviour of graphene oxide/polymer composites, Procedia Engineering 2017, 216, 101-110, przedstawiono kompozyty PA 66/grafen, które modyfikowano nanokrzemianami w celu zwiększenia ich wytrzymałości na rozciąganie i zginanie.
Wprowadzenie tlenku grafenu i jego pochodnych do PA 6 na etapie polimeryzacji skutkuje zwiększeniem sztywności i poprawą przewodnictwa elektrycznego poliamidu, co zostało opisane w publikacji Y.X. Pan, ZZ Yu, Y.C. Ou,G.H. Hu, A new process of fabricating electrically conducting nylon 6/graphite nanocomposites via intercalation polymerization, J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys. 2000, 38, 1626-1633.
Z kolei w publikacji R. Rehman, C. Dongyu, J. Jie, S. Mo, Increasing the toughness of nylon 12 by the incorporation of functionalized graphene, Carbon 2010, 48, 4309-4314, potwierdzono, że dodatek tlenku grafenu do PA12 na etapie przetwórstwa zwiększa jego wytrzymałość na rozciąganie i udarność.
Z publikacji D. Yuan, B. Wang, L. Wang i in. Unusual toughening effect of graphene oxide on the graphene oxide/nylon 11 composites prepared by in situ melt poly-condensation, Composites: Part B, 2013, 55, 215-220 oraz J. Jin, R. Rafiq, Y.Q. Gill, M. Song, Preparation and characterization of high performance of graphene/nylon nanocomposites, Eur. Polym. J. 2013, 49, 2617-2626, znane są również kompozyty PA11 z tlenkiem grafenu charakteryzujące się poprawionymi właściwościami mechanicznymi oraz trybologicznymi.
W zgłoszeniu patentowym CN104672764 (A) przedstawiono sposób otrzymywania kompozytów poli(formaldehydu) i poliamidu z włóknem węglowym, zawierających nanokrzemionkę, tlenek grafenu oraz silan jako środek sprzęgający, charakteryzujących się dobrymi właściwościami izolacyjnymi i dużą stabilnością termiczną.
W publikacjach J. Li, K. Yu, K. Qian, H. Cao, X. Lu, J. Sun, The situ preparation of silica nanoparticles on the surface of functionalized grapheme nanoplatelets, Nanoscale Res. Lett. 2014, 9, 172-180 oraz K. Yu, M, Wang, K. Qian, X. Lu, J. Sun, The synergy effect of graphcnc/SiO2 hybrid materials on reinforcing and toughening epoxy resin, Fibers Polym. 2016, 17 (3), 453-459 opisano sposób otrzymywania oraz zastosowanie napełniaczy hybrydowych łączących zalety grafenu i krzemionki. Kompozyty polimerowe z ich udziałem charakteryzowały się poprawionymi właściwościami, w porównaniu z kompozytami zawierającymi tylko grafen czy SiO2, w tym zwiększoną odpornością na korozję, mniejszą skłonnością do pękania i degradacji powierzchni powłok pod wpływem promieni UV.
Istnieje większa kompatybilność napełniacza z osnową polimerową i tym samym lepsze właściwości użytkowe kompozytów przy zastosowaniu do modyfikacji krzemionki zamiast grafenu tlenku grafenu.
Celem wynalazku jest opracowanie kompozytów poliamidowych z hybrydowym napełniaczem krzemionkowym modyfikowanym tlenkiem grafenu o poprawionych właściwościach fizyko-mechanicznych takich, jak: wytrzymałość na rozciąganie i zginanie, sztywność, odporność termiczna, zwiększona udarność, a także zmniejszona palność, chłonność wody i przepuszczalność par i gazów.
Ze zgłoszenia patentowego dokonanego w Urzędzie Patentowym RP w dniu 19.07.2019 r. pt. „Sposób otrzymywania napełniacza krzemionkowego modyfikowanego tlenkiem grafenu” (P.430664) znany jest sposób otrzymywania metodą zol-żel modyfikowanego napełniacza krzemionkowego, polegający na hydrolizie tetraalkoksysilanu i kondensacji produktu hydrolizy w obecności związku modyfikującego - tlenku grafenu. Stwierdzono, że odpowiednio niewielki dodatek takiego hybrydowego napełniacza, krzemionkowego modyfikowanego tlenkiem grafenu, ewentualnie z dodatkiem kompatybilizatora w postaci bezwodnika maleinowego, wprowadzony do poliamidu na etapie przetwórstwa powoduje istotną poprawę właściwości mechanicznych, i termicznych polimeru oraz mniejszą chłonność wody. Dodatek kompatybilizatora poprawia wiązanie aktywnych grup tlenowych pochodzących od tlenku grafenu z grupami hydroksylowymi pochodzącymi od nanokrzemionki.
Kompozyty poliamidowe z hybrydowym napełniaczem krzemionkowym modyfikowanym tlenkiem grafenu, ewentualnie zawierające bezwodnik maleinowy, według wynalazku zawierają od 0,1 do 4% masowych, w przeliczeniu na masę kompozytu, hybrydowego napełniacza krzemionkowego modyfikowanego tlenkiem grafenu, otrzymanego metodą zol-żel.
Korzystnie kompozyty poliamidowe zawierają hybrydowy napełniacz krzemionkowy modyfikowany tlenkiem grafenu o zawartości tlenku grafenu od 0,002 do 0,12 części wagowych, w przeliczeniu na 100 części wagowych krzemionki.
Według wynalazku kompozyty poliamidowe korzystnie zawierają hybrydowy modyfikowany tlenkiem grafenu napełniacz krzemionkowy o powierzchni właściwej od 160 do 270 m2/g i średniej wielkości porów od 0,35 do 0,45 nm.
Kompozyty poliamidowe korzystnie zawierają hybrydowy napełniacz krzemionkowy modyfikowany tlenkiem grafenu otrzymany z użyciem tlenku grafenu w postaci jednowarstwowych płatków, o wielkości płatka od 0,5 do 5 μm.
Kompozyty poliamidowe korzystnie zawierają hybrydowy napełniacz krzemionkowy modyfikowany tlenkiem grafenu otrzymany z użyciem krzemionki o wielkości cząstek od 160 nm do 10 nm, najkorzystniej od 30 do 60 nm.
Wynalazek rozwiązuje problem zbyt dużej chłonności wilgoci poliamidów zwiększając w ten sposób stabilność ich właściwości mechanicznych i termicznych.
Dla kompozytów poliamidowych według niniejszego wynalazku zwłaszcza korzystny jest napełniacz krzemionkowy modyfikowany tlenkiem grafenu otrzymany metodą zol-żel, zgodnie z polskim zgłoszeniem patentowym dokonanym w Urzędzie Patentowym RP w dniu 19.07.2019 r. pt. „Sposób otrzymywania napełniacza krzemionkowego modyfikowanego tlenkiem grafenu” (P.430664), według którego napełniacz otrzymuje się z wodnej mieszaniny reakcyjnej zawierającej tetraalkoksysilan, w którym grupa alkoksylowa zawiera atomów węgla od Ci do C4, alkohol lub mieszaninę alkoholi alifatycznych od Ci do C4, w stosunku molowym odpowiednio od 1:5 do 1:35, w obecności wodorotlenku amonu lub związku amoniowego, użytego w ilości od 0,001 do 0,05 mola na 1 mol tetraalkoksysilanu, gdzie do wodnej mieszaniny reakcyjnej zawierającej otrzymany zol krzemionkowy dodaje się związek modyfikujący tlenek grafenu, w ilości od 0,002 do 0,12 części wagowych w przeliczeniu na 100 części wagowych zawartej w zolu krzemionki, oraz karbofunkcyjny alkoksysilan, w ilości od 0,069 do 0,086 mola na 1 mol tetraalkoksysilanu.
Kompozyty poliamidowe z hybrydowym napełniaczem wytwarza się w procesie wytłaczania, podczas którego następuje zmieszanie uplastycznionego tworzywa polimerowego z napełniaczem. Wytłaczanie prowadzi się w temperaturze 230-260°C, zależnej od rodzaju stosowanego poliamidu, przy szybkości obrotowej ślimaka korzystnie wynoszącej 100-400 min-1. Proces polega na tym, że uprzednio wysuszony poliamid oraz ewentualnie bezwodnik maleinowy, w ilości od 0,1 do 2% masowych, w przeliczeniu na masę kompozytu, wprowadza się do leja zasypowego dwuślimakowej wytłaczarki współbieżnej, a następnie do uplastycznionego polimeru wprowadza się hybrydowy napełniacz krzemionkowy modyfikowany tlenkiem grafenu, korzystnie w postaci proszku, w ilości w od 0,1 do 4% masowych, w przeliczeniu na masę kompozytu.
Kompozyty poliamidowe z hybrydowym napełniaczem krzemionkowym modyfikowanym tlenkiem grafenu według wynalazku charakteryzują się lepszymi właściwościami mechanicznymi i termicznymi, zwłaszcza dużą odpornością cieplną, wytrzymałością na rozciąganie i zginanie, sztywnością i udarnością, a także mniejszą chłonnością wody. Przeznaczone są do stosowania przede wszystkim w przemyśle tekstylnym, maszynowym, motoryzacyjnym i spożywczym, m in. do produkcji włókien, spadochronów, kół zębatych, łożysk, kordów opon, pokryw silnika i osłon paska rozrządu.
Przedmiot wynalazku ilustrują poniższe przykłady.
W tabelach 1, 2 oraz 3 scharakteryzowano kolejno hybrydowy napełniacz krzemionkowy modyfikowany tlenkiem grafenu oraz kompozyty poliamidowe z jego udziałem.
Przykład I
99,5 % mas. poliamidu 6 (PA6) i 0,5% mas. hybrydowego napełniacza krzemionkowego modyfikowanego tlenkiem grafenu (otrzymany z zolu krzemionkowego o średniej wielkości cząstek krzemionki 30 nm), zawierającego 0,04% mas. tlenku grafenu (GO-SiO2), powierzchni właściwej 180,6 m2/g i objętości porów 0,40 cm3/g, dozowano dozownikami masowymi do leja zasypowego wytłaczarki dwuślimakowej współbieżnej o profilu mieszająco-ścinającym, wyposażonej w ślimaki z możliwością bezstopniowej regulacji obrotów i długości układu uplastyczniającego 33D. Podczas wytłaczania utrzymywano stałą temperaturę głowicy wytłaczarskiej 235°C oraz stref grzejnych układu uplastyczniającego wytłaczarki 230-240°C, przy stałej szybkości obrotowej ślimaków 150 min-1. Po przejściu przez kąpiel wodną materiał zgranulowano.
Przykład II
Do otrzymania kompozytu w sposób opisany w przykładzie I zastosowano GO-SiO2 otrzymany z zolu krzemionkowego o średniej wielkości cząstek krzemionki 60 nm, zawierający 0,04% mas. tlenku grafenu (GO), charakteryzujący się powierzchnią właściwą 186,3 m2/g i objętością porów 0,41 cm3/g.
Przykład III
Do otrzymania kompozytu w sposób opisany w przykładzie I zastosowano 99,0% mas. PA6 i 1 % mas. GO-SiO2 otrzymanego z zolu krzemionkowego o średniej wielkości cząstek krzemionki 30 nm, zawierającego 0,12% mas. GO, charakteryzującego się powierzchnią właściwą 164,2 m 2/g i objętością porów 0,39 cm3/g.
Przykład IV
Do otrzymania kompozytu w sposób opisany w przykładzie l zastosowano 98,0% mas. PA6 i 2% mas. GO-SiO2 otrzymanego z zolu krzemionkowego o średniej wielkości cząstek krzemionki 60 nm, zawierającego 0,12% mas GO, charakteryzującego się powierzchnią właściwą 172,8 m2/g i objętością porów 0,41 cm3/g.
Przyk ł ad V
Do otrzymania kompozytu w sposób opisany w przykładzie I zastosowano 97,0% mas. PA6 i 3% mas. GO-SiO2 otrzymanego z zolu krzemionkowego o średniej wielkości cząstek krzemionki 160 nm, zawierającego 0,12% mas. GO, charakteryzującego się powierzchnią właściwą 210,5 m 2/g i objętością porów 0,36 cm3/g.
P rzy kła d VI
99,00 % mas, PA6, 0,5% mas. bezwodnika maleinowego oraz 0,5% mas. GO-SiO2 otrzymanego z zolu krzemionkowego o średniej wielkości cząstek krzemionki 60 nm, zawierającego GO 0,08% mas., charakteryzującego się powierzchnią właściwą 180,2 m2/g i objętością porów 0,40 cm3/g, dozowano dozownikami masowymi do leja zasypowego wytłaczarki dwuślimakowej współbieżnej o profilu mieszająco-ścinającym, wyposażonej w ślimaki z możliwością bezstopniowej regulacji obrotów i długości układu uplastyczniającego 51D. Podczas wytłaczania utrzymywano stałą temperaturę głowicy wytłaczarskiej 235°C oraz stref grzejnych układu uplastyczniającego wytłaczarki 230-240°C, przy stałej szybkości obrotowej ślimaków 100 min-1. Po przejściu przez kąpiel wodną materiał zgranulowano.
Przykład VII
Do otrzymania kompozytu w sposób opisany w przykładzie VI zastosowano 98,00% mas. PA6, 1% mas. bezwodnika maleinowego oraz 1% mas. GO-SiO2 otrzymanego z zolu krzemionkowego o średniej wielkości cząstek krzemionki 20 nm, zawierającego 0,02% mas. GO, charakteryzującego się powierzchnią właściwą 263,6 m2/g i objętością porów 0,42 cm3/g.
Przykład VIII
99,50 % mas. PA 66 i 0,5% mas. GO-SiO2 otrzymanego z zolu krzemionkowego o średniej wielkości cząstek krzemionki 30 nm, zawierającego 0,04% mas. GO, charakteryzującego się powierzchnią właściwą 178,4 m2/g i objętością porów 0,40 cm3/g, dozowano dozownikami masowymi do leja zasypowego wytłaczarki dwuślimakowej współbieżnej o profilu mieszająco-ścinającym, wyposażonej w ślimaki z możliwością bezstopniowej regulacji obrotów i długości układu uplastyczniającego 48D. Podczas wytłaczania utrzymywano stałą temperaturę głowicy wytłaczarskiej 235°C oraz stref grzejnych układu uplastyczniającego wytłaczarki 240-260°C, przy stałej szybkości obrotowej ślimaków 250 min-1. Po przejściu przez kąpiel wodną materiał zgranulowano.
Przykład IX
99,0% mas. PA 66,0,5% mas. bezwodnika maleinowego oraz 0,5% mas. GO-SiO2 otrzymanego z zolu krzemionkowego o średniej wielkości cząstek krzemionki 30 nm, zawierającego 0,12% mas. GO, charakteryzującego się powierzchnią właściwą 164,6 m2/g i objętością porów 0,39 cm3/g, dozowano
PL 242257 BI dozownikami masowymi do leja zasypowego wytłaczarki dwuślimakowej współbieżnej o profilu mieszająco-ścinającym, wyposażonej w ślimaki z możliwością bezstopniowej regulacji obrotów i długości układu uplastyczniającego 33D. Podczas wytłaczania utrzymywano stałą temperaturę głowicy wytłaczarskiej 235°C oraz stref grzejnych układu uplastyczniającego wytłaczarki 240-250°C, przy stałej szybkości obrotowej ślimaków 150 min'1. Po przejściu przez kąpiel wodną materiał zgranulowano.
Przykład X
Do otrzymania kompozytu w sposób opisany w przykładzie V zastosowano 95,5% mas. PA 66, 1,5% mas. bezwodnika maleinowego oraz 3% mas. GO-S1O2 otrzymanego z zolu krzemionkowego o średniej wielkości cząstek krzemionki 30 nm, zawierającego 0,12% mas. GO, charakteryzującego się powierzchnia właściwa 164,6 m2/g i objętością porów 0,39 cm3/g.
Przykład XI
Do otrzymania kompozytu w sposób opisany w przykładzie V zastosowano 99,0% mas. PA 66, 0,5% mas. bezwodnika maleinowego oraz 0,5% mas. GO-S1O2 otrzymanego z zolu krzemionkowego o średniej wielkości cząstek krzemionki 60 nm, zawierającego 0,08% mas. GO, charakteryzującego się powierzchnia właściwa 180,2 m2/g i objętością porów 0,40 cm3/g.
Przykład XII
Do otrzymania kompozytu w sposób opisany w przykładzie V zastosowano 99,0% mas. PA 66, oraz 1% mas. GO-S1O2 otrzymanego z zolu krzemionkowego o średniej wielkości cząstek krzemionki 160 nm, zawierającego 0,12% mas. GO, charakteryzującego się powierzchnią właściwą 210,5 m2/g i objętością porów 0,36 cm3/g.
Tabela 1. Charakterystyka hybrydowego napclniacza krzemionkowego modyfikowanego tlenkiem grafenu.
| Wielkość cząstek SiOj |nm| | Zawartość GO wSiO, |% mas.] | Powierzchnia właściwa (m /g| | Objętość porów [cm3/g] | Przewodność cieplna |W/mK| |
| 20 | 0,02 | 263,6 | 0,42 | 0,079 |
| 30 | 0,04 | 178,4 | 0,40 | 0,086 |
| 30 | 0,08 | 170,7 | 0,40 | 0.088 |
| 30 | 0,12 | J64.6 | 0,39 | 0,097 |
| 60 | 0,04 | 186.3 | 0,41 | 0,097 |
| 60 | 0.08 | 180.2 | 0,40 | 0.099 |
| 60 | 0,12 | 172,8 | 0,41 | 0,118 |
| 160 | 0,12 | 210,5 | 0,36 | 0,120 |
Tabela 2. Charakterystyka kompozytów PA6 z napelniaczem hybrydowym
| Właściwości | PA 6 | Przykład | ||||||
| 1 | II | III | IV | V | VI | VII | ||
| Moduł sprężystości przy' rozciąganiu] MPa] | 2970 | 3160 | 3200 | 3220 | 3230 | 3850 | 3100 | 3060 |
| Wvtrzvmałość na rozciąganic]MPa| | 73 | 72 | 64 | 72 | 65 | 70 | 73 | 77 |
| Wydłużenie względne przy' zerwaniu |%| | 34 | 32 | Λ | 5 | 6 | 6 | 26 | 19 |
| Moduł sprężystości przy zginaniu [MPa] | 2200 | 2220 | 2250 | 2180 | 2700 | 2900 | 2150 | 2320 |
| Wytrzymałość na zginanie ]MPa] | 90 | 87 | 96 | 95 | 105 | 118 | 85 | 95 |
| Udamość z karbem we ChanwciiOlkJ/nrl | 6 | 6 | 6 | 6 | 4 | 4 | 7 | 6 |
| Temperatura HDT |°C | | 51 | 55 | 56 | 56 | 55 | 58 | 53 | 51 |
| T™ rei | 449 | 454 | 460 | 460 | 472 | 460 | 453 | 466 |
| Chłonność wody [%| | 1.87 | 1,26 | 1.22 | 1,20 | 1.29 | 1.20 | 1,40 | 1.24 |
PL 242257 BI
Tabela 3. Charakterystyka kompozytów PA66 z napclniaczcm hybrydowym
| Właściwość I | PA 66 | Przykład | ||||
| VIII | IX | X | XI | XII | ||
| Moduł sprężystości przy rozciąganiu fMPa] | 3100 | 3990 | 4100 | 3800 | 4000 | 4180 |
| Wvlrzvmalość na rozciąganie |MPa| | 75 | 75 | 89 | 61 | 80 | 76 |
| Wydłużenie względne przy zerwaniu [%] | 9 | 4 | 5 | 4 | 4 | 4 |
| Moduł sprężystości przv zginaniu |MPa] | 2300 | 2780 | 2745 | 2580 | 2640 | 2680 |
| Wytrzymałość na zginanie |MPa) | 82 | 110 | 108 | 102 | 104 | 106 |
| Udamość z karbem wg Charpy'ego | 3 | 3 | 4 | 5 | 4 | 3 |
| Temperatura HDT [°C| | 60 | 74 | 60 | 62 | 73 | 76 |
| |°C|_________________________ | 456 | 464 | 466 | 461 | 466 | 468 |
| Chłonność uodv |%| | 0.82 | 0.65 | 0.68 | 0.62 | 0.64^ | 0.62 |
Zastrzeżenia patentowe
Claims (6)
1. Kompozyty poliamidowe z hybrydowym napełniaczem krzemionkowym modyfikowanym tlenkiem grafenu, ewentualnie zawierające bezwodnik maleinowy, znamienne tym, że zawierają od 0,1 do 4% masowych, w przeliczeniu na masę kompozytu, hybrydowego napełniacza krzemionkowego modyfikowanego tlenkiem grafenu, otrzymanego metodą zol-żel.
2. Kompozyty poliamidowe według zastrz. 1, znamienne tym, że zawierają hybrydowy napełniacz krzemionkowy modyfikowany tlenkiem grafenu o zawartości tlenku grafenu od 0,002 do 0,12 części wagowych, w przeliczeniu na 100 części wagowych krzemionki.
3. Kompozyty poliamidowe według zastrz. 1, znamienne tym, że zawierają hybrydowy modyfikowany tlenkiem grafenu napełniacz krzemionkowy o powierzchni właściwej od 160 do 270 m2/g i średniej wielkości porów od 0,35 do 0,45 nm.
4. Kompozyty poliamidowe według zastrz. 1, znamienne tym, że zawierają hybrydowy napełniacz krzemionkowy modyfikowany tlenkiem grafenu otrzymany z użyciem tlenku grafenu w postaci jednowarstwowych płatków, o wielkości płatka od 0,5 do 5 μίτι.
5. Kompozyty poliamidowe według zastrz. 1, znamienne tym, że zawierają hybrydowy napełniacz krzemionkowy modyfikowany tlenkiem grafenu otrzymany z użyciem krzemionki o wielkości cząstek od 160 nm do 10 nm.
6. Kompozyty poliamidowe według zastrz. 5, znamienne tym, że zawierają hybrydowy napełniacz krzemionkowy modyfikowany tlenkiem grafenu otrzymany z użyciem krzemionki o wielkości cząstek od 30 do 60 nm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL430665A PL242257B1 (pl) | 2019-07-19 | 2019-07-19 | Kompozyty poliamidowe z hybrydowym napełniaczem krzemionkowym modyfikowanym tlenkiem grafenu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL430665A PL242257B1 (pl) | 2019-07-19 | 2019-07-19 | Kompozyty poliamidowe z hybrydowym napełniaczem krzemionkowym modyfikowanym tlenkiem grafenu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL430665A1 PL430665A1 (pl) | 2021-01-25 |
| PL242257B1 true PL242257B1 (pl) | 2023-02-06 |
Family
ID=74222326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL430665A PL242257B1 (pl) | 2019-07-19 | 2019-07-19 | Kompozyty poliamidowe z hybrydowym napełniaczem krzemionkowym modyfikowanym tlenkiem grafenu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL242257B1 (pl) |
-
2019
- 2019-07-19 PL PL430665A patent/PL242257B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL430665A1 (pl) | 2021-01-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Park et al. | Environmentally friendly polymer hybrids Part I Mechanical, thermal, and barrier properties of thermoplastic starch/clay nanocomposites | |
| Luo et al. | Preparation and properties of nanocomposites based on poly (lactic acid) and functionalized TiO2 | |
| Santos et al. | Polyamide-6/vegetal fiber composite prepared by extrusion and injection molding | |
| Mehrabzadeh et al. | Melt processing of PA‐66/clay, HDPE/clay and HDPE/PA‐66/clay nanocomposites | |
| Kumar et al. | Studies of poly (lactic acid) based calcium carbonate nanocomposites | |
| JP7425509B2 (ja) | 摺動部材 | |
| Öner et al. | Effect of incorporation of boron nitride nanoparticles on the oxygen barrier and thermal properties of poly (3-hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) | |
| Jeziórska et al. | Structure and mechanical properties of low‐density polyethylene/spherical silica nanocomposites prepared by melt mixing: The joint action of silica's size, functionality, and compatibilizer | |
| Wang et al. | Improving interfacial adhesion of PLA/lignin composites by one-step solvent-free modification method | |
| Correa et al. | Biodegradable PLA/PBAT/clay nanocomposites: Morphological, rheological and thermomechanical behavior | |
| Kausar | Polyamide 1010/polythioamide blend reinforced with graphene nanoplatelet for automotive part application | |
| Rigotti et al. | Bio-composites for fused filament fabrication: effects of maleic anhydride grafting on poly (lactic acid) and microcellulose | |
| Dubrovsky et al. | Effect of hybrid filling with short glass fibers and expanded graphite on structure, rheological and mechanical properties of poly (ethylene terephthalate) | |
| Mohamed et al. | Hybrid nanocomposites of elastomeric polyurethane containing halloysite nanotubes and POSS nanoparticles: tensile, hardness, damping and abrasion performance | |
| PL243666B1 (pl) | Sposób modyfikacji polilaktydu i jego kompozytów przy użyciu żywic siloksanowo-silseskwioksanowych | |
| KR101308153B1 (ko) | 천연섬유계 필러를 함유하는 폐플라스틱의 재활용 방법 | |
| CN103975008B (zh) | 热塑性模塑组合物和由其制成的具有改善的耐磨性的模制品 | |
| Maghamirad et al. | Effect of compatibilizer and polyhedral oligomeric silsesquioxane on mechanical, thermal, and morphological properties of polyamide6/poly (ethylene-co-vinyl acetate) composites | |
| PL242257B1 (pl) | Kompozyty poliamidowe z hybrydowym napełniaczem krzemionkowym modyfikowanym tlenkiem grafenu | |
| JP7171548B2 (ja) | 押出による強化ポリアミドの製造方法 | |
| CN117279997A (zh) | 碳纳米管基聚合材料的性能改进 | |
| JP2011208105A (ja) | ポリアミド樹脂組成物、該ポリアミド樹脂組成物の製造方法および該ポリアミド樹脂組成物を用いてなる成形体 | |
| Gupta et al. | Polymer-clay nanocomposites: current status and challenges | |
| Yang et al. | Effect of Cellulose Nanocrystals on Fire, Thermal and Mechanical Behavior of N, N'-Diallyl-phenylphosphoricdiamide Modified Poly (lactic acid) | |
| Lee et al. | Poly (lactic acid)/Functionalized Silica Hybrids by Reactive Extrusion: Thermal, Rheological, and Degradation Behavior |