The impact of reduced graphene oxide on the properties of polyamide 6

• Autorzy: Sabet Maziyar , Hosseini Seyednooroldin

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2021.4.2

Warianty tytułu

PL

Wpływ zredukowanego tlenku grafenu na właściwości poliamidu 6

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Na bazie poliamidu 6 (PA6), przetwarzanego w stanie stopionym z dodatkiem różnej ilości zredukowanego tlenku grafenu (RGO), otrzymano nanokompozyty charakteryzujące się przewodnictwem elektrycznym i termicznym. Nanokompozyty o zawartości 0,5% mas. RGO wykazywały niski próg perkolacji, a próbki o zawartości ~3% mas. GRO – doskonale utworzoną fazę przewodzącą. Badania potwierdziły, że dodatek do PA6 2,0% mas. RGO umożliwił krystalizację struktury PA6, głównie w wyniku przyspieszenia tworzenia się jądra krystalicznego, i osiągnięcie zarówno największych, jak i najmniejszych wymiarów ziaren krystalicznych, co pozwoliło na utworzenie maksymalnie bezbłędnej matrycy krystalicznej. Wyniki dynamicznych testów reologicznych wskazały na niezależność modułu elastyczności (G’) od częstotliwości i na gwałtowne zmniejszenie kąta fazowego w obszarze małej częstotliwości w wypadku próbek nanokompozytów o zawartości RGO 2% mas., typowe dla zmian właściwości reologicznych przy przejściu ze stanu ciekłego do stanu stałego i potwierdzające rozwój struktury połączeń perkolacyjnych PA6 z RGO, pełniącym funkcję czynnika sieciującego. Włączenie do struktury PA6 zredukowanego tlenku grafenu przyczyniło się do polepszenia właściwości ogniochronnych otrzymanych nanokompozytów. Ocena morfologii próbek nanokompozytów wykazała, że cząstki RGO rozproszyły się równomiernie w strukturze PA6. Na podstawie wyników kalorymetrii stożkowej stwierdzono uniepalniający wpływ dodatku RGO do PA6. Wykazano, że opisaną metodą można otrzymywać na skalę masową przewodzące prąd nanokompozyty PA6/RGO.

EN

Polyamide 6 (PA6) nanocomposites with electric and thermal conductive properties were formulated via melt processing of PA6 and different inclusion of reduced graphene oxide (RGO). These nanocomposites showed that the small percolation threshold and the perfect formation of conductive link form with 0.5 wt % and ~3.0 wt % of RGO, respectively. Examination of crystallization confirmed that RGO enabled the crystallization of PA6 structure mostly through speeding up the formation of crystal nucleus, reaching the biggest and the smallest of crystal grain extent with RGO inclusion up to 2.0 wt % what enabled the generation of the most unflawed crystalline matrix. Dynamic rheological testing results indicated the frequency-independence of G’ and abruptly decrease phase angle at the small-frequency area via RGO content of 2.0 wt % specifies the alteration state from liquid-state to solid-state rheological performance, and validates the development of percolation link structure with RGO in the function of a crosslinking factor. The progress of fire-retardant characteristics of PA6 was attained due to the inclusion of RGO in the PA6 structure. Morphological research showed that RGO was spread consistently in the PA6 structure. The outcomes of cone calorimetry showed that the flame-retardant characteristics of PA6 were promoted with the addition of RGO in the PA6 structure. These tests show substantial capacity for the bulk manufacture of electric conductive polymer/RGO nanocomposites.

Słowa kluczowe

PL

zredukowany tlenek grafenu; poliamid 6; nanokompozyty; charakterystyka; mieszanie w stanie stopionym

EN

reduced graphene oxide; polyamide 6; nanocomposites; characterizations; melt blending

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2021
• Tom: T. 66, nr 4
• Strony: 224--233
• Opis fizyczny: Bibliogr. 37 poz., rys. kolor.

Twórcy

autor

Sabet Maziyar

• Petroleum and Chemical Engineering, Universiti Teknologi Brunei (UTB), Jalan Tungku Link, Mukim Gadong A, BE1410 Bandar Seri Begawan, Brunei Darussalam

• https://orcid.org/0000-0001-6192-5195

autor

Hosseini Seyednooroldin

• EOR Research Center, Department of Petroleum Engineering, Omidiyeh Branch, Islamic Azad University, Omidiyeh, Khuzestan, Iran

• https://orcid.org/0000-0003-2108-6256

Bibliografia

• [1] O’Neill A., Bakirtzis D., Dixon D.: European Polymer Journal 2014, 59, 353. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2014.07.038
• [2] Xiang M., Li C., Ye L.: Journal of Industrial and Engineering Chemistry 2018, 62, 84. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2017.12.047
• [3] Fu X., Yao C., Yang G.: RSC Advances 2015, 5, 61688. http://dx.doi.org/10.1039/C5RA09312K
• [4] Li L.L., Chen S.H., Ma W.J. et al.: eXPRESS Polymer Letters 2014, 8 (6), 450. http://dx.doi.org/10.3144/expresspolymlett.2014.48
• [5] Wang Y., Qing X., Quan Zhou Q. et al.: Biosensors and Bioelectronics 2017, 95, 138. https://doi.org/10.1016/j.bios.2017.04.018
• [6] Xiang M., Yang R., Yang J. et al.: Composites Part B 2019, 167, 533. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.03.033
• [7] Xiang M., Li C., Ye L.: Journal of Polymer Research 2019, 26, 104. https://doi.org/10.1007/s10965-019-1765-x
• [8] Hong N., Song L., Hull T.R. et al.: Materials Chemistry and Physics 2013, 142, 531. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2013.07.048
• [9] Song N., Yang J., Ding P. et al.: Composites Part A 2015, 73, 232. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2015.03.018
• [10] Hwang S.H., Kim B.J., Baek J.B. et al.: Composites Part B 2016, 100, 220. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2016.06.062
• [11] Saleh T.A., Sari A., Tuzen M.: Chemical Engineering Journal 2017, 307, 230. https://doi.org/10.1016/j.cej.2016.08.070
• [12] Zhou S., Wang J., Wang S. et al.: Materials Chemistry and Physics 2018, 217, 315. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2018.06.080
• [13] Ren Y., Zhang Y., Guo H. et al.: Composites Part A 2019, 126, 105578. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2019.105578
• [14] Paseta L., Alled J.M.L., Malankowska M. et al.: Separation and Purification Technology 2020, 247, 116995. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2020.116995
• [15] Ren Y., Ren L., Li J. et al.: Composites Science and Technology 2020, 199, 108340. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2020.108340
• [16] Fu X., Zhao X., Li L. et al.: Composites Part C 2020, 2, 100043. https://doi.org/10.1016/j.jcomc.2020.100043
• [17] Chen Y., Li D., Yang W., Xiao C.: Composites Part B 2018, 138, 55. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2017.09.058
• [18] Sabet M., Soleimani H., Mohammadian E., Hosseini S.: Plastics, Rubber and Composites 2020, 50, 61. http://dx.doi.org/10.1080/14658011.2020.1833557
• [19] Zhang Y., Lu Y., Yan X. et al.: Composites Part A 2019, 123, 149. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2019.05.008
• [20] Gomez J., Villaro E., Karagiannidis P.G., Elmarakbi A.: Results in Materials 2020, 7, 100105. https://doi.org/10.1016/j.rinma.2020.100105
• [21] Sabet M., Soleimani H., Mohammadian E.: Iran Polymer Journal 2020, 29, 1099. https://doi.org/10.1007/s13726-020-00864-y
• [22] Allahbakhsh A., Khodabadi F.N., Hosseini F.S., Haghighi A.H.: European Polymer Journal 2017, 94, 417. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2017.07.031
• [23] Scaffaro R., Maio A.: Composites Part B 2020, 165, 55. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.11.107
• [24] Sabet M., Soleimani H., Hosseini S.: High Performance Polymer 2020, 33, 165. https://doi.org/10.1177/0954008320943929
• [25] Li R., Shi K., Ye L., Li G.: Composites Part B 2019, 162, 11. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.10.091
• [26] Sabet M., Soleimani H., Mohammadian E., Hosseini S.: Materials Performance and Characterization 2020, 9 (1), 284. https://doi.org/10.1520/MPC20190256
• [27] Ding P., Su S., Song N. et al.: Carbon 2014, 66, 576. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2013.09.041
• [28] Zheng D., Tang G., Zhang H.B. et al.: Composites Science and Technology 2012, 72, 284. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2011.11.014
• [29] Sabet M., Soleimani H., Hosseini S.: Bulletin of Materials Science 2020, 43, 38. https://doi.org/10.1007/s12034-019-2021-z
• [30] Chiu F.C., Huang I.-N.: Polymer Testing 2012, 31, 953. https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2012.06.014
• [31] Chatterjee S., Nüesch F.A., Chu B.T.T.: Chemical Physics Letters 2013, 557, 92. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2012.11.091
• [32] Wang Y.S., Li S.M., Hsiao S.T. et al.: Carbon 2014, 73, 87. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2014.02.043
• [33] Cai Z., Meng X., Han Y. et al.: Composites: Part A 2015, 69, 115. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2014.11.011
• [34] Sabet M., Soleiman H.: Polymer Science Series A 2019, 61, 922. https://doi.org/10.1134/S0965545X20010095
• [35] Li X., Shao L., Song N. et al.: Composites Part A 2016, 88, 305. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2016.06.007
• [36] Sabet M., Soleimani H., Hosseini S.: Polymer Bulletin 2020, 77, 459. https://doi.org/10.1007/s00289-019-02759-2
• [37] Ma M., Zhu Z., Wu B. et al.: Materials Letters 2017, 190, 71. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2016.12.140

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).