Mechanical and Thermal Behaviors of Polypropylene - Multi-Walled Carbon anotube Nanocomposite Monofilaments

• Autorzy: Ersoy M. S. , Onder E.

Warianty tytułu

PL

Mechaniczne i termiczne właściwości polipropylenowych monofilamentów wzmocnionych wielościennymi nanorurkami węglowymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this work, multi-walled carbon nanotube (MWCNTs) reinforced polypropylene (PP) monofilaments were prepared by the melt extrusion method. The effect of MWCNTs on the mechanical behaviour of nanocomposite monofilaments was studied by tensile testing and dynamic mechanical analysis (DMA) to understand the mechanism in both the elastic and plastic regions. The results obtained from tensile tests showed that incorporating MWCNTs reduced the tensile strength but increased the Young Modulus of the PP. The Young modulus of the nanocomposite was greatly enhanced to 4587 MPa, compared to 3987 MPa for pristine PP. DMA results are compatible with tensile test results. Thermal analysis showed that the crystallization temperature (Tp), melting temperature (Tm) and degradation temperatures(Td) are increased by about 15, 2.5, and 8 °C, respectively, with the addition of MWCNTs. Scanning electron microscopy (SEM) observations of the cross section of the nanocomposite monofilaments showed good dispersion of the MWCNTs in the PP matrix.

PL

Przygotowano metodą wytłaczania, polipropylenowe monofilamenty (PP) wzmocnione wielościennymi nanorurkami węglowymi (MWCNT). Zbadano wpływ MWCNT na właściwości mechaniczne nanokompozytowych monofilamentów z zastosowaniem testu na rozciąganie i dynamicznej analizy mechanicznej (DMA) w celu poznania mechanizmu zachowania się włókien w zakresie elastycznym i plastycznym. Uzyskane wyniki wykazały, że wprowadzenie MWCNT zmniejszyło wytrzymałość na zerwanie, ale zwiększyło moduł Younga. Wartość modułu Younga nanokompozytu znacznie wzrosła do 4587 MPa, w porównaniu do 3987 MPa dla pierwotnych monofilamentów PP. Wyniki DMA są zgodne z wynikami uzyskanymi w testach na rozciąganie. Analiza termiczna wykazała, że wraz z dodatkiem MWCNT temperatura krystalizacji (TP), temperatura topnienia (Tm) i temperatura degradacji (Td) zwiększyły się kolejno o około 15 °C, 2,5 °C i 8 °C. Analiza obrazów SEM przekroju poprzecznego nanokompozytowych monofilamentów wykazała dobrą dyspersję MWCNT w matrycy PP.

Słowa kluczowe

EN

nanocomposite monofilament; polypropylene; carbon nanotube; mechanical properties; dynamic mechanical analysis; thermal stability

PL

nanokompozytowy monofilament; polipropylen; nanorurki węglowe; właściwości mechaniczne; analiza dynamiczno-mechaniczna; stabilność termiczna

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 21, no. 2 (98)
• Strony: 22--27
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ersoy M. S.

• Textile Engineering Department, Istanbul Technical University, Istanbul, Turkey

autor

Onder E.

• Textile Engineering Department, Istanbul Technical University, Istanbul, Turkey

Bibliografia

• 1. Fereidoon A, Ghorbanzadeh M, Saedodin A, Saedodin S. J. Macr. Sci. Part B: Phys. 2008; 48: 196–211.
• 2. Mina MdF, Haque MdA, Bhuiyan MdKH, Gafur MdA, Tamba Y, Asano T. J. Appl. Polym. Sci. 2010; 118: 312–319.
• 3. Winey KI, Du F, Haggenmueller R, Kashiwagi T. U.S. Patent 7,265,175, 2007.
• 4. Iijima S. Nature 1991; 354: 56–58. 5. Feng XQ, Shi DL, Huang YG, Hwang KC. Multiscaling in Molecular and Continuum Mechanics: Interaction of Time and Size from Macro to Nano, Sih GC. Ed. Springer 2007, 103–139.
• 6. Shokrieh MM, Rafiee R. Mech. Comp. Mater. 2010; 46(2): 155-172.
• 7. Salvetat JP, Bonard JM, Thomson NH, Kulik AJ, Forr´o L, Benoit W, Zuppiroli L. Appl. Phys. A. 1999; 69: 255–260.
• 8. Lau KT, Hui D. Carbon 2002; 40: 1605– 1606.
• 9. Collins PG, Avouris P. Scientific American 2000; 283(6): 62–69.
• 10. Dondero WE, Gorga RE. J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys. 2006; 44: 864–878.
• 11. Ahir SV, Huang YY, Terentjev EM. Polymer 2008; 49: 3841–3854.
• 12. Chow WS, Mohd Ishak ZA, Karger-Kocsis J, Apostolov AA, Ishiaku, U.S. Polymer 2003; 44(24): 7427–7440.
• 13. Harmon JP, Muisener PAO, Clayton L, D’Angelo J, Sikder AK, Kumar A, Meyyaooan M, Cassell AM. Mater. Res. Society Symposium Proceedings, Boston, USA, November, 2001; 697: 425–435.
• 14. Schadler LS, Giannaris SC, Ajayan PM. Appl. Phys. Lett. 1998; 73(26): 3842– 3844.
• 15. Vargas AF, Orozco VH, Rault F, Giraud S, Devaux E, López BL. Composites Part A: Appl. Sci. & Manuf. 2010; 41: 1797–1806.
• 16. Tjong SC, Bao SP, Liang GD. J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys. 2005; 43: 3112–3126.
• 17. McNally T, Pötschke P, Halley P, Murphy M, Martin D, Bell SEJ, Brennan GP, Bein D, Lemoine P, Quinn JP. Polymer 2005; 46: 8222–8232.