The Effect of Water Acrylate Dispersion on the Properties of Polymer-Carbon Nanotube Composites

• Autorzy: Zygoń P. , Gwoździk M. , Peszke J. , Nitkiewicz Z.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0437

Warianty tytułu

PL

Wpływ wodnej dyspersji akrylanowej na właściwości kompozytów polimer-nanorurki węglowe

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents properties of polymer composites reinforced with carbon nanotubes (CNT) containing various mixtures of dispersion. Acrylates of different particle size and viscosity were used to produce composites. The mechanical strength of composites was determined by three-point bending tests. The roughness parameter of composites was determined with a profilometer and compared with the roughness parameter determined via atomic force microscopy (AFM). Also X-ray studies (phase composition analysis, crystallite sizes determination) were carried out on these composites. Measurements of the surface topography using the Tapping Mode method were performed, acquiring the data on the height and on the phase imaging. The change of intensity, crystallite size and half-value width of main reflections originating from carbon within the composites have been determined using the X-ray analysis. The density of each obtained composite was determined as well as the resistivity at room temperature. The density of composites is quite satisfactory and ranges from 0.27 to 0.35 g/cm³. Different composites vary not only in strength but also in density. Different properties were achieved by the use of various dispersions. Carbon nanotubes constituting the reinforcement for a polymer composite improve the mechanical properties and conductivity composite.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości kompozytów polimerowych wzmacnianych nanorurkami węglowymi zawierających różne dyspersje akrylanowe. Do wytworzenia kompozytów zastosowano akrylany o różnych rozmiarach cząstek i lepkości. Wytrzymałość mechaniczną określono za pomocą próby trójpunktowego zginania. Chropowatość została wyznaczona za pomocą profilometru i porównana z chropowatością wyznaczoną za pomocą mikroskopu sił atomowych (AFM). Na kompozytach przeprowadzono również badania rentgenowskie (analiza fazowa, wielkość krystalitów). Pomiary topografii powierzchni przeprowadzono za pomocą metody Tapping Mode, zbierając dane z wysokości i obrazowania fazowego. Zmiana intensywności, wielkość krystalitów oraz szerokość połówkowa głównego refleksu pochodzącego od węgla została wyznaczona za pomocą analizy rentgenowskiej. W pracy określono również gęstość oraz rezystywność każdego z kompozytów. Gęstość kompozytów jest zadawalająca, gdyż waha się w granicach od 0.27 od 0.35 g/cm³. Kompozyty różnią się zarówno gęstością jak i wytrzymałością a różnice wynikają z zastosowania różnych dyspersji akrylanowej. Nanorurki węglowe dodane do kompozytów poprawiają ich własności wytrzymałościowe oraz przewodność.

Słowa kluczowe

EN

carbon; nanotubes; AFM; polymer composites; resistivity

PL

węgiel; nanorurki; AFM; kompozyty polimerowe; oporność

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 4
• Strony: 2715--2720
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Zygoń P.

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Production Engineering and Materials Technology, Institute of Materials Engineering 19 Armii Krajowej Av., 42-201 Czestochowa, Poland

autor

Gwoździk M.

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Production Engineering and Materials Technology, Institute of Materials Engineering 19 Armii Krajowej Av., 42-201 Czestochowa, Poland

autor

Peszke J.

• University of Silesia in Katowice , Faculty of Mathematics, Physics and Chemistry, Department of Solid State Physics, 4 Uniwersytecka Str., 40-007 Katowice, Poland

autor

Nitkiewicz Z.

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Production Engineering and Materials Technology, Institute of Materials Engineering 19 Armii Krajowej Av., 42-201 Czestochowa, Poland

Bibliografia

• [1] S. Ijima, Helical microtubules of graphitic carbon, Nature 54, 56 - 58 (2001)
• [2] P. Zygoń, M. Gwoździk, J. Peszke, Z. Nitkiewicz, Surface topography of carbon nanotubes posing a reinforcing phase in composite materials, Kompozyty 4, 262-265 (2012)
• [3] A. Huczko, Nanorurki węglowe, Czarne diamenty XXI wieku, Warszawa 2004
• [4] P. Zygoń, J. Peszke, M. Gwoździk, Z. Nitkiewicz, M. Malik, Characteristic of Carbon Nanotubes Modified with Cobalt, Copper and Bromine, Archives of Metallurgy and Materials 59, 2, 675-679 (2014)
• [5] M. S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, Ph. Avouris, Carbon nanotubes, Advanced Topics in the Synthesis, Structure, Properties and Applications, Topics Appl. Phys. 80, 1-9, 2001
• [6] J. K. W. Sandler, J. E. Kirk, I.A. Kinloch, M. S. P. Shaffer, A. H. Windle, Ultra-low electrical percolation threshold in carbon-nanotube-epoxy composites, Polymer 44, 5893-5899 (2003)
• [7] J. Gou, B. Minaie, B. Wang, Z. Liang, C. Zhang, Computational and Experimental. Study of Interfacial Bonding of Singlewalled Nanotube Reinforced Composites. Comp. Mat. Sc. 31, 3-4, 225-236 (2004)
• [8] M. Kwiatkowska, G. Broza, J. Męcfel, T. Sterzyński, Z. Rosłaniec, Otrzymywanie i charakterystyka nanokompozytów polimerowych PBT/nanorurki węglowe, Kompozyty 2, 99-104 (2005)
• [9] R. A. Vaia, H. D. Wagner, Framework for nanocomposites. Mater. Today 7, 11, 32-37 (2004)
• [10] Z. Rosłaniec, Nanorurki węglowe i Nanokompozyty polimerowe z ich udziałem, Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej 4, 211-215 (2007)

Uwagi

PL

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