Examinations of properties and structure of polymer composites with quartz filler

• Autorzy: Bałaga Z. , Biedak D. , Gnatowski A.

Warianty tytułu

PL

Badania właściwości i struktury kompozytu polimerowego z napełniaczem ceramicznym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The results of examinations of polyamide 6 with quartz sand and glass fiber composites are presented. A composite was made using an extrusion machine collaborating with a granulator. The samples for the examinations were made using a Krauss Maffei KM65-160C1 screw injection moulding machine. Samples from polyamide 6 were also made to compare the properties of the composites and unfilled polymer. Investigations of the mechanical properties: tensile strength and hardness were carried out, and also the structure was determined by means of scanning electron microscopy. The aim of the investigations is to determine the influence of the filler on the composite properties and to receive a new, cheaper constructional material. The properties of the composite were determined from samples produced by injection moulding. As a result of such a method of sample preparation, the properties were conditioned by the processing parameters. The investigations were performed in order to estimate the processing capability and usability of PA6 composites with quartz sand and glass fiber addition. The lowest value of tensile strength of the polyamide 6/quartz sand composite was obtained. An increase in the hardness value of PA6 filled with quartz sand and glass fiber was obtained. The character of the changes of tensile strength and hardness values for the examined materials was evaluated, which proves the essential influence of the filler addition on the mechanical properties change. The tensile strength of the composite increases, while the hardness increases as the content of quartz sand and glass fiber increases.

PL

W artykule omówiono wyniki badań właściwości mechanicznych oraz badań struktury kompozytu poliamidu 6 z piaskiem kwarcowym i włóknem szklanym. Celem badań materiałoznawczych było określenie wpływu rodzaju i zawartości zastosowanych napełniaczy ceramicznych na strukturę i właściwości wytworzonego trójskładnikowego kompozytu polimerowego. W tym celu przeprowadzono badania skaningowej mikroskopii elektronowej, wytrzymałości na rozciąganie i twardości kompozytu. Badania przeprowadzono na próbkach kompozytów wytworzonych metodą wtryskiwania przy parametrach przetwórstwa, dla których uzyskano najkorzystniejsze właściwości. Badania wykazały wzrost wartości wytrzymałości na rozciąganie w próbkach z dodatkiem włókna szklanego 15 i 30% z 42 MPa dla poliamidu 6 do odpowiednio 76 i 118 MPa. Zastąpienie 7,5 i 15% włókna szklanego piaskiem kwarcowym powoduje spadek wartości wytrzymałości na rozciąganie do odpowiednio 56 i 63 MPa. Stwierdzono słabą przydatność pomiaru twardości metodą Shore’a w określaniu charakterystyki badanych kompozytów. Wszystkie badane próbki kompozytów charakteryzowały się twardością na zbliżonym poziomie, wynoszącą 79÷80 stopni Shore’a. Zarejestrowano wzrost wartości twardości badanych kompozytów, zmierzoną metodą wciskania kulki w porównaniu do poliamidu 6. Dodatek włókna szklanego 15 i 30% powoduje wzrost twardości ze 102 MPa dla poliamidu 6 do odpowiednio 150 i 162 MPa. Zastąpienie 7,5 i 15% włókna szklanego piaskiem kwarcowym powoduje nieznaczny spadek twardości HB do odpowiednio 146 i 159 MPa. W badaniach mikroskopowych zarejestrowano zmiany strukturalne spowodowane zastosowaniem różnego typu napełniaczy. Stwierdzono pewne wady strukturalne związane z adhezją pomiędzy osnową a użytymi napełniaczami.

Słowa kluczowe

EN

polyamide; glass fiber; quartz sand; composites

PL

poliamid; włókno szklane; piasek kwarcowy; kompozyty

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 15, nr 4
• Strony: 228--232
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bałaga Z.

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

autor

Biedak D.

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

autor

Gnatowski A.

• Czestochowa University of Technology, Institute for Mechanical Technologies, al. Armii Krajowej 21, 42-200 Częstochowa, Poland

Bibliografia

• [1] Boczkowska A., Kapuściński J., Lindemann Z., Witemberg-Perzyk D., Wojciechowski S., Kompozyty, Wydanie II zmienione, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warsaw 2000.
• [2] Kapuściński J., Puciłowski K., Wojciechowski S., Kompozyty. Podstawy projektowania i wytwarzania, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warsaw 1993.
• [3] Ozimina D., Madej M., Tworzywa sztuczne i materiały kompozytowe, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce 2010.
• [4] Mlekuschi B., Thermoelastic properties of short-fiber-reinforced thermoplastics, Composite Engineering 1999, 7, 448-457.
• [5] Moriwaki T., Mechanical property enhancement of glass fiber-reinforced polyamide composite made by direct injection moulding process, Composite Engineering 1997, 5, 225-231.
• [6] Królikowski W., Nowoczesne konstrukcyjne polimerowe materiały kompozytowe, Kompozyty 2002, 3, 16-23.
• [7] Sterzyński T., Śledź I., Jednopolimerowe kompozyty polipropylenowe - wytwarzanie, struktura, właściwości, Polimery 2007, 6, 443-452.
• [8] Alonso M., Velasco J.I., de Saja J.S., Constrained crystallization and activity of filler in surface modified talc polypropylene composites. Eur. Polym. J. 1997, 33, 3, 255-262.
• [9] Gnatowski A., Wawrzyniak J., Szymański D., Kula M., Wojciechowska M., Wpływ starzenia elektrochemicznego na właściwości termomechaniczne poddanych cyklicznemu obciążaniu tworzyw polimerowych stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym, Przemysł Chemiczny 2014, 1(93), 79-84.
• [10] Gnatowski A., Caban R., Bałaga Z., Analiza zmian właściwości termicznych i struktury kompozytu poliamidu 6 z kulkami szklanymi po procesie wygrzewania, Inżynieria Materiałowa 2011, 4, 417-419.