Modified nanosilica-filled polypropylene composites with glycidyl methacrylate grafted ethylene/n-octene copolymer as compatibilizer

• Autorzy: Studziński M. , Jeziórska R. , Szadkowska A. , Zielecka M.

Identyfikatory

DOI

dx.doi.org/10.14314/polimery.2014.625

Warianty tytułu

PL

Kompozyty polipropylen/nanokrzemionka z udziałem EOC-g-GMA jako kompatybilizatora

• Konferencja: MoDeSt Workshop (8-10.09.2013 ; Warsaw, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Modified nanosilica-filled polypropylene composites were manufactured by in situ reactive processing. The key issue lies that amine functional groups of silica nanoparticles reacted with glycidyl methacrylate grafted ethylene/n-octene copolymer (EOC-g-GMA) in order to improve nanofiller dispersion and increase compatibility between silica and PP matrix. Taking the advantages of rubber-type grafted polymer (ethylene/n-octene copolymer) and reactive compatibilization with NH₂ -SiO₂, a synergetic toughening effect was observed for the PP composites. Just very low concentrations of silica nanoparticles (2 wt %) and EOC-g-GMA (4 or 6 wt %) were sufficient to increase significantly notched impact strength and elongation at break of PP. On the contrary, tensile strength of the composites is slightly decreased. Improved dispersion of silica and increased compatibility between silica and PP matrix were observed in the presence of EOC-g-GMA. The crystalline features of PP have not been influenced greatly by addition of both modified silica and compatibilizer. However, the spherulite size of PP dramatically decreased in all composites. The thermal stability of the composites was significantly better compared to PP. Improved stiffness due to increased both storage and loss moduli indicating very good interfacial adhesion was observed.

PL

Polipropylen modyfikowany nanokrzemionką otrzymywano in situ w procesie reaktywnego wytłaczania. W wyniku reakcji grup aminowych, wprowadzonych do nanocząstek krzemionki (NH₂-SiO₂), z metakrylanem glicydylu szczepionym na kopolimerze etylen/n-oktan (EOC-g-GMA) polepszyła się dyspersja nanonapełniacza w osnowie polipropylenowej oraz zwiększyła się kompatybilność układu krzemionka/PP. Już mała zawartość nanokrzemionki (2 % mas.) i EOC-g-GMA (4—6 % mas.) powodowały zwiększenie udarności i wydłużenia przy zerwaniu, natomiast wytrzymałość na rozciąganie zmieniała się tylko w niewielkim stopniu. Obecność w układzie napełniacza i kompatybilizatora nie wpłynęła w istotnym stopniu na strukturę krystaliczną PP, ale we wszystkich kompozytach znacznie zmniejszyły się rozmiary sferolitów PP. Stabilność termiczna kompozytów była znacznie większa niż osnowy polimerowej PP. Zwiększenie sztywności kompozytu, wyrażone wzrostem modułu zachowawczego i modułu stratności, wskazuje na bardzo dobrą adhezję na granicy faz. Zaobserwowane zmiany są efektem synergii NH₂-SiO₂ z EOC-g-GMA.

Słowa kluczowe

EN

spherical silica nanoparticles; composites; polypropylene; compatibilizers

PL

nanokrzemionka sferyczna; kompozyty; polipropylen; kompatybilizatory

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 59, nr 9
• Strony: 625--635
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., rys.

Twórcy

autor

Studziński M.

• Industrial Chemistry Research Institute; ul. Rydygiera 8, 01-793 Warszawa, Poland

autor

Jeziórska R.

• Industrial Chemistry Research Institute; ul. Rydygiera 8, 01-793 Warszawa, Poland

autor

Szadkowska A.

• Industrial Chemistry Research Institute; ul. Rydygiera 8, 01-793 Warszawa, Poland

autor

Zielecka M.

• Industrial Chemistry Research Institute; ul. Rydygiera 8, 01-793 Warszawa, Poland

Bibliografia

• [1] More E.P., Larson G.A.: “Polypropylene handbook”, Hanser, Munich 1996.
• [2] Qian J., Zhang H., Cheng G., Huang Z., Dang S., Xu Y.: J. Sol-Gel. Sci. Technol. 2010, 56, 300. http://dx.doi.org/10.1007/s10971-010-2306-6
• [3] Dorigato A., Pegoretii A.: J. Appl. Polym. Sci. 2014. http://dx.doi.org/10.1002/app.40242
• [4] Barczewski M., Czarnecka-Komorowska D., Andrzejewski J., Sterzyñski T., Dutkiewicz M., Dudziec B.: Polimery 2013, 58, 805. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2013.805
• [5] “Optimization of polymer nanocomposite properties” (ED. Mittal V.), Wiley-VCH Verlang GmbH & Co. KGaA, Weinheim 2010.
• [6] Lin H.O., Akil H.M., Ishak Z.A.M.: Polym. Compos. 2009, 30, 1693. http://dx.doi.org/10.1002/pc.20744
• [7] Macan J., Brnardiæ I., Oriliæ S., Ivankowiæ H., Ivankowic M.: Polym. Degrad. Stab. 2006, 91, 122. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2005.04.024
• [8] Bikiaris D.N., Vassilou A., Pavildou E., Karayannids C.P.: Eur. Polym. J. 2005, 41, 1965. http://dx.doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2005.03.008
• [9] Barus S., Zanetti M., Lazzari M., Costa L.: Polymer 2009, 50, 2595. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2009.04.012
• [10] Lee J.H., Jung D., Hong C.E., Rhee K.Y., Advani S.G.: Compos. Sci. Technol. 2005, 65, 1996. http://dx.doi.org/10.1016/j.compscitech.2005.03.015
• [11] Chen J.H., Rong M.Z., Ruan W.H., Zhang M.Q.: Compos. Sci. Technol. 2009, 69, 252. http://dx.doi.org/10.1016/j.compscitech.2008.10.013
• [12] Hudgin D.E.: “Handbook of polypropylene and polypropylene composites”, Marcel Dekker, New York 2003.
• [13] Dougnac V.N., Alamillo R., Peoples B.C., Quijada R.: Polymer 2010, 51, 2918: http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2010.02.014
• [14] Lin H.O., Akil H.M., Ishak Z.A.M.: Polym. Compos. 2011, 32, 1568. http://dx.doi.org/10.1002/pc.21190
• [15] Pustak A., Puciæ I., Denac M., Svab I., Pohleven J., Musil V., Smit I.: J. Appl. Polym. Sci. 2013, 128, 3099. http://dx.doi.org/10.1002/app.38487
• [16] Pol. Pat.198 188 (2008).
• [17] Barthel H.: Colloid Surf. A 1995, 101, 217. http://dx.doi.org/10.1016/0927-7757(95)03179-H
• [18] Jeziórska R., OEwierz-Motysia B., Zielecka M., Szadkowska A., Studziñski M.: J. Appl. Polym. Sci. 2012, 125, 4326. http://dx.doi.org/10.1002/app.36579
• [19] Pol. Pat. 211 107 (2012).
• [20] Jeziórska R., OEwierz-Motysia B., Szadkowska A.: Polimery 2010, 55, 748.
• [21] Zielecka M., Bujnowska E., Kêpska B.,Wenda M., Piotrowska M.: Prog. Org. Coat. 2011, 72, 193. http://dx.doi.org/10.1016/j.porgcoat.2011.01.012
• [22] Pol. Pat. 198 188 (2007).
• [23] Zielecka M., Bajdor K., Bujnowska E., Cyruchin K.: Przem. Chem. 2007, 86, 305.
• [24] Jeziórska R.: Int. Polym. Proc. 2007, 22, 122. http://dx.doi.org/10.3139/217.0014
• [25] Zapata P., Quijada R., Benavente R.: J. Appl. Polym. Sci. 2011, 119, 1771. http://dx.doi.org/10.1002/app.32888
• [26] Osman A., Atallah A.: Macromol. Chem. Phys. 2007, 208, 87. http://dx.doi.org/10.1002/macp.200600435
• [27] Zhou R., Burkhart T.: J. Mater. Sci. 2011, 46, 1228. http://dx.doi.org/10.1007/s10853-010-4901-x
• [28] Jeziórska R., Zielecka M., Gutarowska B., Żakowska Z.: Int. J. Polym. Sci. 2014. http://dx.doi.org/10.1155/2014/183724
• [29] RongM.Z., ZhungM.Q., Pun S.L., Lehmann B., Friedrich K.: Polym. Int. 2004, 53, 176. http://dx.doi.org/10.1002/pi.1307
• [30] Benavente R., Perez E., Yazdani-Pedram M., Quijada R.: Polymer 2002, 43, 6821. http://dx.doi.org/10.1016/S0032-3861(02)00611-0
• [31] Paul S.A., Sinturel C., Joseph K., Gen M.G.D., Pothan L.A., Thomas S.: Polym. Eng. Sci. 2010, 50, 384. http://dx.doi.org/10.1002/pen.21522
• [32] Jeziórska R., OEwierz-Motysia B., Zielecka M., Studziński M.: Polimery 2009, 54, 647.
• [33] Vladimirov V., Betchev C., Vassiliou A., Papageorgiou G., Bikiaris D.: Compos. Sci. Technol. 2006, 66, 2935. http://dx.doi.org/10.1016/j.compscitech.2006.02.010
• [34] Way J.L., Atkinson J.R., Nutting J.: J. Mater. Sci. 1974, 9, 293. http://dx.doi.org/10.1007/BF00550954