Mechanical properties of polyethylene filled with treated Neuburg Siliceous Earth

• Autorzy: Majewski Ł. , Sikora J. W.

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.18.115.8890

Warianty tytułu

PL

Właściwości mechaniczne polietylenu napełnionego modyfikowaną Neuburską Glinką Krzemianową

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper reports the results of research on the mechanical properties of HDPE-matrix composite filled with three types of Neuburg Siliceous Earth (NSE). The HDPE/NSE composites are prepared by twinscrew direct extrusion, with the filler content ranging between 0wt% and 60wt%. Thereby, the prepared molded pieces are subjected to tests in order to determine Young’s modulus and tensile strength, impact strength and hardness. The results are thoroughly examined based on the morphological and geometrical features of the applied fillers, such as particle size (2–10 μm) and specific surface (7–9 m2/g). The effect of the chemical properties of the filler surface on its interaction with the matrix and strength is determined. The effects of the chemical activation of the filler surface by vinyl-functional silanes on their strength properties is described, and the variations in interactions on the matrix-filler interface are explained.

PL

W poniższej pracy przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych kompozytów na osnowie HDPE napełnionych trzema różnymi rodzajami modyfikowanej Neuburskiej Glinki Krzemianowej. Kompozyty HDPE/NGK przygotowano w procesie dwuślimakowego wytłaczania współbieżnego zmieniając zawartość napełniacza w przedziale 0–60% mas. Gotowe wypraski wtryskowe poddano próbie zrywania, w celu wyznaczenia m.in. modułu Younga i wytrzymałości na rozciąganie oraz badaniom udarności i twardości. Dokonano szczegółowej analizy otrzymanych wyników w oparciu o cechy morfologiczne i geometryczne napełniaczy, takie jak wielkość ziarna (2–10 μm) i powierzchnia właściwa (7–9 m2/g). Określono wpływ chemicznych właściwości powierzchni napełniacza na jego interakcje z osnową i właściwości wytrzymałościowe. Opisano efekty chemicznej aktywacji powierzchni napełniaczy środkami sprzęgającymi w postaci winylo-funkcyjnych silanów na właściwości wytrzymałościowe oraz wyjaśniono, w jaki sposób zmieniają oddziaływania na granicy fazowej osnowa-napełniacz.

Słowa kluczowe

EN

mineral filler; polyolefins; coupling agent; high density polyethylene; HDPE

PL

napełniacz mineralny; poliolefiny; środek sprzęgający; polietylen dużej gęstości; PE-HD

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Technical Transactions
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 115, iss. 8
• Strony: 59--72
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., tab., wykr., il.

Twórcy

autor

Majewski Ł.

• Department of Technology and Polymer Processing, Mechanical Engineering Faculty, Lublin University of Technology

autor

Sikora J. W.

• Department of Technology and Polymer Processing, Mechanical Engineering Faculty, Lublin University of Technology

Bibliografia

• [1] Osswald T., Turng L., Gramann P., Injection molding handbook, Hanser Publishers, Munich 2001.
• [2] Katz H., Milewski J., Handbook of fillers for plastics, Van Nostrand Reinhold, New York 1987.
• [3] Rothon R., Particulate-filled polymer composites, Second Edition, Rapra Technology Limited, Shawbury 2003.
• [4] Rothon R., Mineral fillers in thermoplastics, filler manufacture and characterisation, Advances in Polymer Science, 139, 1999, 67–107.
• [5] Xiang B., Jiang G., Zhang J., Surface modification of TiO2 nanoparticles with silane coupling agent for nanocomposite with poly(butyl acrylate), Plastics, Rubber and Composites, 44, 2015, 148–154.
• [6] Hidayah N., Mariatti M., Ismail H., Kamarol M., Evaluation of PP/EPDM nanocomposites filled with SiO2, TiO2 and ZnO nanofillers as thermoplastic elastomeric insulators, Plastics, Rubber and Composites, 44, 2015, 259-264.
• [7] Samujło B., Sikora J. W., The impact of selected granulometric properties of poly(vinyl chloride) on the effectiveness of the extrusion process, Journal of Polymer Engineering, 28, 2013, 77–85.
• [8] Sikora J. W., Sasimowski E., Influence of the length of the plasticating system on selected characteristics of an autothermal extrusion process, Advances in Polymer Technology, 24, 2005, 21–28.
• [9] Chou T., Structure and properties of composites. Materials science and technology, Volume 13, Structure and properties of composites, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim 1993.
• [10] Mareri P., Bastide S., Binda N., Crespy A., Mechanical behaviour of polypropylene composites containing fine mineral filler, Effect of filler surface treatment, Composite Science and Technology, 58, 1998, 747–752.
• [11] Głogowska K., Sikora J. W., Duleba B., Effect of mechanical properties of metal powderfilled hybrid moulded products, Journal of Polymer Engineering, 7, 36, 2016, 705-712.
• [12] Pukanszky B., Fekete E., Adhesion and surface modification, Advances in Polymer Science, 139, 1999, 109-217.
• [13] Heckl S., Oggermüller H., Zehnder M., Neuburg Siliceous Earth in MS-polymer based Sealants, Hoffman Mineral GmbH, www.hoffman-mineral.com, access 15.11.2017.
• [14] Göske J., Kachler W., Morphology, physicochemistry and phase analysis of Neuburg Siliceous Earth, Microscopy and Analysis, 22, 2008, 23-24.
• [15] Functional fillers for coatings, Hoffman Mineral GmbH, www.hoffman-mineral.com (access 15.11.2017).
• [16] Zuiderduin W., Westzaan C., Huetink J., Gaymans R. J., Toughening of polypropylene with calcium carbonate particles, Polymer, 44, 2003, 261–275.
• [17] Fu S., Feng X., Lauke B., Mai Y., Effects of particle size, particle/matrix interface adhesion and particle loading on mechanical properties of particulate-polymer composites, Composites, Part B, 39, 2008, 933–961.
• [18] Tjong S., Structural and mechanical properties of polymer nanocomposites, Materials Science and Engineering, R. Reports, 53, 2006, 73–197.
• [19] Liu Q., Spears D., Liu Q., MAS NMR study of surface-modified calcined kaolin, Applied Clay Science, 19, 2001, 89–94.
• [20] Zuhua Z., Xiao Y., Huajun Z., Yue C., Role of water in the synthesis of calcined kaolin-based geopolymer, Applied Clay Science, 43, 2009, 218–223.
• [21] Kim G., Michler G., Micromechanical deformation processes in toughened and particle filled semicrystaline polymers, Part 2, Model representation for micromechanical deformation processes, Polymer, 39, 1998, 5699–5703.
• [22] Liu P., Polymer modified clay minerals, A review, Applied Clay Science, 38, 2007, 64–76.
• [23] Fischer H., Polymer nanocomposites, from fundamental research to specific applications, Materials Science and Engineering C, 23, 2003, 763–772.
• [24] Alexandre M., Dubois P., Polymer-layered silicate nanocomposites, preparation, properties and uses of a new class of materials, Materials Science and Engineering, 28, 2000, 1–63.
• [25] Suberlyak O.V., Krasins’kyi V.V., Moravs’kyi V.V., Gerlach H., Jachowicz T., Influence of aluminosilicate filler on the physicomechanical properties of polypropylene-polycaproamide composites, Materials Science, 50, 2014, 296–302.
• [26] PN-EN ISO 294-1, 2002 Tworzywa sztuczne – Wtryskiwanie kształtek do badań z tworzyw termoplastycznych – Część 1, Zasady ogólne, formowanie uniwersalnych kształtek do badań i kształtek w postaci beleczek.
• [27] PN-EN ISO 527-1, 2012 Tworzywa sztuczne – Oznaczanie właściwości mechanicznych przy statycznym rozciąganiu – Część 1, Zasady ogólne.
• [28] PN-EN ISO 179-1, 2010 Tworzywa sztuczne – Oznaczanie udarności metodą Charpy’ego – Część 1, Nieinstrumentalne badanie udarności.
• [29] PN-EN ISO 868, 2005, Tworzywa sztuczne i ebonit – Oznaczanie twardości metodą wciskania z zastosowaniem twardościomierza (twardość metodą Shore’a).

Uwagi

EN

Section "Chemistry"

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).