Study of the Rheological, Thermal and Mechanical Properties of Polypropylene/Organoclay Composites and Fibres

• Autorzy: Marcinčin A. , Hricová M. , Marcinčin K. , Hoferiková A.

Warianty tytułu

PL

Badanie reologicznych, termicznych i mechanicznych właściwości polipropylenowo-ceramicznych kompozytów i włókien

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper, the spinning of polypropylene (PP)/montmorillonite (MMT) composites, as well as the structure and selected mechanical properties of composite fibres are presented. In the experimental work the commercially available organically modified montmorillonites Cloisite 15A (C15A) and Cloisite 30B (C30B) were used. The organoclays were incorporated into the matrix of PP fibres in the form of concentrated PP/organoclay dispersion before spinning. The rheological properties of concentrated PP and PP/organoclay dispersion were investigated to estimate the melt mixing of these components and spinning conditions. A positive effect of both organoclays on the geometrical and structural non-uniformity of PP composite fibres was found. MMT acts as a nucleating agent in PP and can affect the crystallisation rate and supermolecular structure of PP fibres. PP composite fibres formed at a maximum draw ratio showed a higher tensile strength (tenacity) and Young’s modulus in comparison with unmodified fibres.

PL

W artykule przedstawiono przędzenie włókien polipropylenowych z udziałem montmorylonitu oraz strukturę i wybrane właściwości tych włókien. W eksperymentalnych badaniach stosowano handlowo dostępny montmorylonit (Cloisite15A i Cloisite30B). Organo-ceramiczne składniki wprowadzano do matrycy polimerowej w postaci dyspersji o dużym stężeniu przed przędzeniem. Dla badania stopnia wymieszania organo-ceramicznych dodatków z matrycą polimerową określano ich właściwości reologiczne. Stwierdzono pozytywny wpływ obydwu dodatków na nierównomierność struktury kompozytu. Montmorylonit działa jako czynnik tworzenia zarodków i może wpływać na szybkość krystalizacji i strukturę tworzywa. Kompozytowe włókna polipropylenowe formowane przy maksymalnych wartościach rozciągu wykazują większe wytrzymałości i wartości modułu Younga.

Słowa kluczowe

EN

polypropylene; organoclay; composites; fibres; non-uniformity; mechanical properties

PL

polipropylen; organoglinka; kompozyty; włókna; niejednorodność; właściwości mechaniczne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 17, no. 6 (77)
• Strony: 22--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Marcinčin A.

• Department of Fibres and Textile Chemistry, Institute of Polymer Materials, FCHPT, STU in Bratislava, Bratislava, Slovakia

autor

Hricová M.

• Department of Fibres and Textile Chemistry, Institute of Polymer Materials, FCHPT, STU in Bratislava, Bratislava, Slovakia

autor

Marcinčin K.

• Department of Fibres and Textile Chemistry, Institute of Polymer Materials, FCHPT, STU in Bratislava, Bratislava, Slovakia

autor

Hoferiková A.

• Department of Fibres and Textile Chemistry, Institute of Polymer Materials, FCHPT, STU in Bratislava, Bratislava, Slovakia

Bibliografia

• 1. Alexandre M, Dubois P. Polymer-layered silicate nanocomposites: preparation, properties and uses of a new class of materials. Material Science and Engineering 2000; 28: pp. 1-63.
• 2. Hasegawa N, Okamoto H, Kato M, Tsukigase A, Usuki A. Polyolefin-clay hybrids based on modified polyolefins and organophilic clay. Macromolecular Materials and Engineering 2000; 76: pp. 280-281.
• 3. Nam PH, Maiti P, Okamoto M, Kotaka T, Hasegawa N, Usuki A. A hierarchical structure and properties of intercalated polypropylene clay nanocomposites. Polymer 2001; 42(23): pp. 9633-9640.
• 4. Messersmith PB, Giannelis EP. Synthesis and barrier properties of poly (caprolactone) -layered silicate nanocomposites.J. Polym. Sci.; A) Polym. Chem. 1995; 33: p. 1047.
• 5. Bertini F, Canetti M, Audisio G, Costa G, Falqui L. Characterization and thermal degradation of polypropylene-montmorillonite nanocomposites Polym. Degrad. Stab. 2006; p. 91
• 6. Reichert P, Nitz H, Klinke S, Brandsch R, Thomann R, Mülhaupt R. Macromol. Mater. Eng. 2000; 275: pp. 8-17.
• 7. Gupta V,B. Polypropylene Fibres, In: Progress in Textiles: Science & Technology, Textile Fibres: Developments and Innovations (Ed: Kothari V.K.), Vol. 2, 2000,p. 494, IAFL Publication, New Delhi, India
• 8. Brune DA, Bicerano J. Micromechanics of nanocomposites: comparison of tensile and compressive elastic moduli and prediction of effect of incomplete exfoliation and imperfect alignment on modulus. Polymer 2002; 43: pp. 369-387.
• 9. Gianelli W, Ferrara G, Camino G, Pellegati G, Rosentlal J, Trombini RC. Effect of matrix features on polypropylene layered silicate nanocomposites. Polymer 2005; 46: pp. 7037-7046.
• 10. Hasegawa N, Kawasumi M, Kato M, Usuki A, Okada A. Preparation and mechanical properties of polypropylene–clay hybrids using a maleic anhydride modified polypropylene oligomer. J. Appl. Polym Sci. 1998; 67: pp. 87-92.
• 11. 11. Dennis HR, Hunter DL, Chang D, Kim S, Paul DR. Effect of melt processing conditions on the extent of exfoliation in organoclay based nanocomposites. Polymer 2001; 42: pp. 9513-9522.
• 12. Benetti EM, Causin V, Marega C, Marigo A, Ferrara G, Ferraro A, Conslavi M, Fantinel F. Morphological and structural characterization of polypropylene based nanocomposites. Polymer 2005; 46: pp. 8275-8285.
• 13. Fornes TD, Yoon PJ, Keskkula H, Paul DR. Nylon 6 nanocomposites. The effect of matrix molecular weight. Polymer 2001; 42(25): pp. 9929-9940.
• 14. Mlynarčíková Z, Borsig E, Legeň J, Marcinčin A, Alexy P. Influence of the Composition of Polypropylene Organoclay Nanocomposite Fibres on their Tensile Strength. J. Macromol Sci., Part A: Pure and Applied Chemistry 2005; 42: pp. 543-554.
• 15. Pavliková S, Thomann R, Reichert P, Mulhaupt R, Marcinčin A, Borsig E. Fiber Spinning from Poly (propylene)Organoclay Nanocomposite. J. Appl. Polym. Sci. 2003; 89: pp. 604-611.
• 16. Mlynarčíková Z, Kaempfer D, Thomann R, Mulhaupt R, Borsig E, Marcinčin A. Syndiotactic Poly (propylene) Organoclay nanocomposites fibres. Influence of the nanofiller and the compatibiliser on the fiber properties. Polym. Adv. Technol. 2005; 16: pp. 362-369.
• 17. Tsebrenko MV, Danilova GP. Microrheology and viscoelastic properties of polymer blends. J. Non-Newtonian Fluid Mechanics 1989; 31: pp. 1-26.
• 18. Mikołajczyk T, Boguń M, Szparaga G. Influence of the Type of Montmorillonite and the Conditions of Fibre Formation from a Polyacrylonitrile Nanocomposite on the Fibre Properties 2, Fibres & Textiles in Eastern Europe 2007; 15: pp. 25-31.