Structure, Thermal and Mechanical Properties of PP/Organoclay Composite Fibres

• Autorzy: Marcinčin A. , Marcinčin K. , Hricová M. , Ujhelyiová A. , Janicki J. , Ślusarczyk C.

Warianty tytułu

PL

Właściwości strukturalne, termiczne i mechaniczne włokien kompozytowych PP/krzemiany warstwowe

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper, the effect of the uniaxial deformation of PP/organoclay composite fibers in spinning and drawing on their supermolecular structure as well as thermal and mechanical properties is presented. Commercial organoclays Cloisite C15A and Cloisite C30B, both based on montmorillonite (MMT), were used as inorganic fillers in the experimental work. The supermolecular structure of fibers was investigated by DSC analysis and X-ray dif-fraction (WAXS). The DSC measurements were carried out using the conventional method (CM) and constant length method (CLM), in which fibers of constant length were assured during measurement. The average orientation of fibers was evaluated by the sonic velocity method. The intercalation of polypropylene in interlayer galleries of the organoclay was evaluated by the SAXS method. The tenacity and Young’s modulus of composite fibers were evaluated and discussed with regard to their thermal properties and supermolecular struc-ture, as well as the intercalation and exfoliation of the (nano)filler in the polymer matrix.

PL

W pracy przedstawiono wpływ jednoosiowego odkształcenia włókien kompozytowych PP/krzemiany warstwowe w procesie przędzenia i rozciągania na ich strukturę nadczasteczkową oraz właściwości termiczne i mechaniczne. Jako wypełniacze ceramiczne w badaniach zastosowano Cloisite C15A i Cloisite C30B, wytworzone na bazie montmorylonitu (MMT). W celu zbadania nadcząsteczkowej struktury włókien zastosowano analizę DSC i dyfrakcję promieniowania rentgenowskiego (WAXS). Pomiary DSC przeprowadzono stosując metody konwencjonalne (CM) i metodę opartą na zachowaniu stałej długości włókien (CLM). Średnią orientację włókien oceniono metodą pomiaru prędkości dźwięku. Interkalacja polipropylenu w międzywarstwowe galerie krzemianów warstwowych była oceniona za pomocą metody SAXS. Wytrzymałość na rozciąganie i moduł Younga włókien kompozytowych również zostały wyznaczone i przeanalizowane w zależności od właściwości termicznych i nadcząsteczkowej struktury, jak również interkalacji i eksfoliacji (nano)wypełniaczy w macierzy polimeru.

Słowa kluczowe

EN

nanocomposites; fibers; SAXS; thermal properties; mechanical properties

PL

właściwości strukturalne; właściwości termiczne; właściwości mechaniczne; włókna kompozytowe; krzemiany warstwowe

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 21, no. 1 (97)
• Strony: 18–--23
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Marcinčin A.

• Department of Fibers and Textile Chemistry, Facul-ty of Chemical and Food Technology, Slovak University of Technology in Bratislava, Radlinskeho 9, 812 37 Bratislava, Slovak Republic

autor

Marcinčin K.

• Department of Fibers and Textile Chemistry, Facul-ty of Chemical and Food Technology, Slovak University of Technology in Bratislava, Radlinskeho 9, 812 37 Bratislava, Slovak Republic

autor

Hricová M.

• Department of Fibers and Textile Chemistry, Facul-ty of Chemical and Food Technology, Slovak University of Technology in Bratislava, Radlinskeho 9, 812 37 Bratislava, Slovak Republic

autor

Ujhelyiová A.

• Department of Fibers and Textile Chemistry, Facul-ty of Chemical and Food Technology, Slovak University of Technology in Bratislava, Radlinskeho 9, 812 37 Bratislava, Slovak Republic

autor

Janicki J.

• Institute of Textile Engineering and Polymer Materials, University of Bielsko-Biala, Willowa 2, 43 309 Bielsko-Biala, Poland

autor

Ślusarczyk C.

• Institute of Textile Engineering and Polymer Materials, University of Bielsko-Biala, Willowa 2, 43 309 Bielsko-Biala, Poland

Bibliografia

• 1. Wang K, Xiao Y, Na B, Tan H, Zhang Q, Fu Q. Shear amplification and re-crystallization of isotactic polypropylene from an oriented melt in presence of oriented clay platelets. Polymer 2005; 46(21): 9022-9032.
• 2. Ma J, Zhang S, Qi Z, Li G, Hu Y. Crystallization behaviors of polypropylene/ montmorillonite nanocomposite. J. App. Polym. Sci. 2002; 83(9): 1978-1985.
• 3. Zhang QX, Yu ZZ, Yang M, Ma J, Mai YW. Multiple melting and crystallization of nylon-66/montmorillonite nanocomposites. J. Polym. Sci. Part B: Polymer Physics 2003; 41(22): 2861-2869.
• 4. Maiti P, Nam PH, Okamoto M, Hasegawa N, Usuki A. Influence of Crystallization on Intercalation, Morphology, and Mechanical Properties of Polypropylene/Clay Nanocomposites. Macromolecules 2002; 35(6): 2042-2049.
• 5. Somwangthanaroj A, Lee EC, Solomon MJ. Early Stage Quiescent and Flow-Induced Crystallization of Intercalated Polypropylene Nanocomposites by Time-Resolved Light Scattering. Macromolecules 2003; 36(7): 2333-2342.
• 6. Nowacki R, Monasse B, Piorkowska E, Galeski A, Handin JM. Spherulite nucleation in isotactic polypropylene based nanocomposites with montmorillonite under shear. Polymer 2004; 45(14): 4877-4892.
• 7. Choi WJ, Kim SCH. Effects of talc orientation and non-isothermal crystallization rate on crystal orientation of polypropylene in injection-molded polypropylene/ethylene–propylene rubber/talc blends. Polymer 2004; 45(7): 2393-2401.
• 8. Hambir S, Bulakh N, Jog JP. Polypropylene/Clay nanocomposites: Effect of compatibilizer on the thermal, crystallization and dynamic mechanical behaviour. Polym. Eng. Sci. 2002; 42(9): 1800-1807.
• 9. Peterlin A. Molecular model of drawing polyethylene and polypropylene. J. Mater. Sci. 1971; 6(6): 490-508.
• 10. Chatterjee A, Deopura BL. High modulus and high strength PP nanocomposite filament. Composites, Part A. 2006; 37(5): 813-817.
• 11. Tomio K, Seiichi M. Preparation of easily dyeable polyethylene terephthalate fibre. JP57161120, 1982.
• 12. Young RJ, Eichhorn SJ. Deformation mechanisms in polymer fibres and nanocomposites. Polymer 2007; 48(1): 2-18.
• 13. Young RJ. Monitoring Deformation Processes in High-performance Fibres using Raman Spectroscopy. J. Text. Inst. 1995; 86(2): 360-381.
• 14. Grebowicz JS, Brown H, Chuah H, Olvera JM, Wasiak A, Sajkiewicz P, Ziabicki A. Deformation of undrawn poly(trimethylene terephthalate) (PTT) fibres. Polymer 2001; 42(16): 7153-7160.
• 15. Lyon RE, Farris RJ, MacKnight WJ. A differential scanning calorimetry method for determining strain-induced crystallization in elastomeric fibres. J. Polym. Sci. Polym. Lett. Ed. 1983; 21(5): 323-328
• 16. Marcinčin A, Hricová M, Marcinčin K, Hoferíková A. Spinning of Polypropylene/Organoclay Composites, Thermal and Mechanical Properties of Fibres. Tekstil: Časopis za tekstilnu techniku i konfekciju 2008; 57(4): 141-148.
• 17. Marcinčin A, Hricová M, Marcinčin K, Hoferíková A. Study of Rheological, Thermal and Mechanical Properties of Polypropylene/Organoclay Composites and Fibres. Fibres and Textiles in EE 2009; 17(6): 22-28.
• 18. Rabiej M. Determination of the degree of crystallinity of semicrystalline polymers by means of the „OptiFit” komputer softwa re. Polimery 2002; 47: 423.