Examinations of the effect of montmorillonite on selected properties and structure of polybutylene terephthalate

• Autorzy: Bałaga Z. , Przybycin A. , Wawrzyniak J. , Gnatowski A.

Warianty tytułu

PL

Badania wpływu montmorylonitu na wybrane właściwości i strukturę politereftalanu butylenu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper discusses the results of examinations of mechanical properties and examinations of the structure of composite polybutylene terephthalate with montmorillonite. The aim of the material examinations presented in this paper was to determine the effect of the content of the fillers on the structure and properties of the polymer composite. For this purpose, the examinations of tensile strength, hardness and topography of sample surface were performed for the surface of the specimens of the composite obtained using atomic-force microscope. The specimens of composites were obtained using the injection moulding method with processing parameters for which the best properties were obtained. The study revealed an insignificant increase in tensile strength for the specimens with addition of montmorillonite of 3 and 7% from 51 MPa for butylene polyterephthalate to 53 and 54 MPa, respectively. An increase in material Shore hardness was also found. All the composite specimens were characterized by hardness at similar level of 95 to 96 degrees on the Shore scale. An increase in hardness of the composites measured by means of the ball indentation test was observed compared to polybutylene terephthalate. Addition of montmorillonite of 3 and 7% leads to the increase in hardness from 130 MPa for polybutylene terephthalate to 143 and 148 MPa, respectively. Structural changes caused by the use of montmorillonite as a filler were observed in the examinations of surface topography. Several structural drawbacks linked to the adhesion between the matrix and the filler were also found.

PL

W artykule omówiono wyniki badań właściwości mechanicznych oraz badań struktury kompozytu politereftalanu butylenu z montmorylonitem. Celem badań materiałoznawczych było określenie wpływu zawartości zastosowanego napełniacza na strukturę i właściwości wytworzonego kompozytu polimerowego. W tym celu przeprowadzono badania: wytrzymałości na rozciąganie, twardości i topografii powierzchni próbek z wytworzonego kompozytu na mikroskopie sił atomowych. Badania przeprowadzono na próbkach kompozytów wytworzonych metodą wtryskiwania przy parametrach przetwórstwa, dla których uzyskano najkorzystniejsze właściwości. Badania wykazały nieznaczny wzrost wartości wytrzymałości na rozciąganie w próbkach z dodatkiem montmorylonitu 3 i 7% z 51 MPa dla politereftalanu butylenu do odpowiednio 53 i 54 MPa. Stwierdzono wzrost twardości wytworzonego materiału, stosując w badaniach metodę Shore’a. Wszystkie badane próbki kompozytów charakteryzowały się twardością na zbliżonym poziomie wynoszącą 95-96 stopni Shore’a. Zarejestrowano wzrost wartości twardości badanych kompozytów zmierzoną metodą wciskania kulki w porównaniu do politereftalanu butylenu. Dodatek montmorylonitu 3 i 7% powoduje wzrost twardości ze 130 MPa dla politereftalanu butylenu do odpowiednio 143 i 148 MPa. W badaniach topografii powierzchni zarejestrowano zmiany strukturalne spowodowane zastosowaniem montmorylonitu jako napełniacza. Stwierdzono pewne wady strukturalne związane z adhezją pomiędzy osnową a użytym napełniaczem.

Słowa kluczowe

EN

polybutylene terephthalate; montmorillonite; mechanical properties; composites

PL

poli(tereftalan butylenu); montmorylonit; właściwości mechaniczne; kompozyty

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 17, nr 3
• Strony: 175--179
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bałaga Z.

• Czestochowa University of Technology, Institute of Material Engineering, Institute of Mechanical Technologies, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa, Poland

autor

Przybycin A.

• Czestochowa University of Technology, Institute of Material Engineering, Institute of Mechanical Technologies, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa, Poland

autor

Wawrzyniak J.

• Czestochowa University of Technology, Institute of Material Engineering, Institute of Mechanical Technologies, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa, Poland

autor

Gnatowski A.

• Czestochowa University of Technology, Institute of Material Engineering, Institute of Mechanical Technologies, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa, Poland

Bibliografia

• [1] Gnatowski A., Ziewiec A., Gnatowska R., Impact analysis performance injection in polymer composites processing shrinkage, AIP Conference Proceedings 1648, 850127, 2015, http://doi.org/10.1063/1.4913182.
• [2] Kurzydłowski K., Lewandowska M., Nanomateriały inżynierskie konstrukcyjne i funkcjonalne, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warsaw 2011.
• [3] Jurczyk M., Nanomateriały. Wybrane zagadnienia, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2001.
• [4] Kacperski M., Part 1. Charakterystyka ogólna, nanonapełniacze oraz nanokompozyty na podstawie polimerów utwardzanych, Polimery 2002.
• [5] Kacperski M., Part 2. Nanokompozyty na podstawie polimerów termoplastycznych i krzemianów warstwowych, Polimery 2003.
• [6] Biswas M., Ray S.S., Recent Progress in Synthesis and Evaluation of Polymer-Montmorillonite Nanocomposites, Advances in Polymer Science, vol. 155, Springer Verlag, 2001.
• [7] Yang K., Huang Y., Dong J., Preparation of polypropylene/montmorillonite nanocomposites by intercalative polymerization: Effect of in situ polymer matrix functionalization on the stability of the nanocomposite structure, Chinese Science Bulletin 2007, 52, 2, 181-187.
• [8] Manias E., Wu T.L., Strawhecker K., Polypropylene/montmorillonite nanocomposites, review of the synthetic routes and materials properties, Chem. Mater. 2001, No. 10, 3516-3523.
• [9] Parton H., Baets J., Lipnik P., Goderis B., Devaux J., Verpoest I., Properties of poly(butylene terephthalate) polymerized from cyclic oligomers and its composites, Polymer 2005, 46, 9871-9880.
• [10] Hyla I., Tworzywa sztuczne. Własności - Przetwórstwo - Zastosowanie, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej 2000.
• [11] Pielichowski J., Puszyński A., Technologia tworzyw sztucznych, Wydawnictwo Naukowo-Technicze, Kraków 2006.
• [12] Shwu-Jer Chiu, Yi-Shiuan Wu: Acomparative study on thermal and catalytic degradation of polybutylene terephthalate, J. Anal. Appl. Pyrol. 2009, 86, 22-27.
• [13] Osswald, et al., International Plastics Handbook, Hanser, 2006.
• [14] Bałaga Z., Biedak D., Gnatowski A., Examination of properties and structure of polimer composites with quartc filler, Composites Theory and Practice 2015, 15, 4, 228-232.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).