Influence of thermally exfoliated graphite on physicochemical, thermal and mechanical properties of copolyester nanocomposites

• Autorzy: Staniszewski Z. , El Fray M.

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2016.482

Warianty tytułu

PL

Wpływ termicznie eksfoliowanego grafitu na właściwości fizykochemiczne, termiczne i mechaniczne nanokompozytów kopoliesterowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

New materials which were composites filled with thermally exfoliated graphite (tEG) were prepared. In these composites segmented multi-block thermoplastic elastomer containing 60 wt % of hard segments as in poly(ethylene terephthalate) (PET) and 40 wt % of soft segments comprising amorphous sequences of ethylene ester of dilinoleic acid (DLA) was used as a polymer matrix. The filler, i.e. tEG, which is graphene-like material, was introduced into the polymer matrix in various content (0.1, 0.2, 0.3 and 0.5 wt %) during in situ polycondensation. Scanning electron microscope images of the nanocomposites showed very good nanofiller dispersion in the polymer matrix with few agglomerates. The addition of nanofiller affected the degree of polymer crystallinity as well as the mechanical properties of PET-DLA nanocomposites. Importantly, thermally exfoliated graphite reduced the water contact angle of nanocomposites thus making their surface more hydrophilic and potentially more attractive in medical applications.

PL

Otrzymano nowe kompozyty kopoliestrowe napełnione termicznie zredukowanym grafitem (tEG). Jako matrycę polimerową zastosowano segmentowy elastomer termoplastyczny, zawierający 60 % mas. segmentów sztywnych [poli(tereftalan etylenu)] oraz 40 % mas. segmentów giętkich, będących sekwencjami pochodzącymi od dimeru kwasu linolowego (DLA). Napełniacz – tEG, o strukturze podobnej do grafenu, wprowadzono do matrycy polimerowej w różnych ilościach (0,1, 0,2, 0,3 lub 0,5 % mas.) podczas polikondensacji in situ. Obrazy nanokompozytów otrzymane za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego pokazały bardzo dobre rozproszenie nanonapełniacza w matrycy polimerowej z występującymi nielicznie aglomeratami. Stwierdzono, że dodatek nanonapełniacza powodował zmniejszenie stopnia krystaliczności nanokompozytów PET-DLA oraz zwiększenie granicy plastyczności praktycznie nie wpływając na moduł Younga. Ponadto obecność tEG w kompozycie zmniejszała kąt zwilżania, dzięki czemu uzyskana powierzchnia stawała się bardziej hydrofilowa. Zmiana właściwości nanokompozytów na skutek wprowadzenia tEG wpływa korzystnie na możliwości ich zastosowania do celów medycznych.

Słowa kluczowe

EN

thermoplastic elastomers; poly(ethylene terephthalate); graphene; dilinoleic acid; thermal analysis

PL

elastomery termoplastyczne; poli(tereftalan etylenu); grafen; kwas dilinoleinowy; analiza termiczna

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 61, nr 7-8
• Strony: 482--489
• Opis fizyczny: Bibliogr. 46 poz., rys.

Twórcy

autor

Staniszewski Z.

• West Pomeranian University of Technology, Division of Biomaterials and Microbiological Technologies, Szczecin, Al. Piastow 45, 71-311 Szczecin, Poland

autor

El Fray M.

• West Pomeranian University of Technology, Division of Biomaterials and Microbiological Technologies, Szczecin, Al. Piastow 45, 71-311 Szczecin, Poland

Bibliografia

• [1] Matabola K.P., De Vries A.R., Moolman F.S., Luyt A.S.: Journal of Materials Science 2009, 44, 6213. http://dx.doi.org/10.1007/s10853-009-3792-1
• [2] Friedrich K., Fakirov S., Zhang Z.: “Polymer composites: from nano- to macro-scale”, Springer 2005. http://dx.doi.org/10.1007/b137162
• [3] Yang X., Zhang X., Ma Y., Huang Y. et al.: Journal of Materials Chemistry 2009, 19, 2710. http://dx.doi.org/10.1039/b821416f
• [4] Eda G., Chhowalla M.: Nano Letters 2009, 9, 814. http://dx.doi.org/10.1021/nl8035367
• [5] Liu H., Li Y., Dai K. et al.: Journal of Materials Chemistry C 2016, 4, 157. http://dx.doi.org/10.1039/C5TC02751A
• [6] Ma L., Yu B., Qian X. et al.: Polymers for Advanced Technologies 2014, 25, 605. http://dx.doi.org/10.1002/pat.3257
• [7] Paszkiewicz S., Pawelec I., Szymczyk A., Rosłaniec Z.: Polish Journal of Chemical Technology 2015, 17, 74. http://dx.doi.org/10.1515/pjct-2015-0071
• [8] Webster T.J., Siegel R.W., Bizios R.: Biomaterials 2000, 21, 1803. http://dx.doi.org/10.1016/S0142-9612(00)00075-2
• [9] Miller D.C., Thapa A., Haberstroh K.M., Webster T.J.: Biomaterials 2004, 25, 53. http://dx.doi.org/10.1016/S0142-9612(03)00471-X
• [10] Wei T., Luo G., Fan Z. et al.: Carbon 2009, 47, 2296. http://dx.doi.org/10.1016/j.carbon.2009.04.030
• [11] Morozov S.V., Novoselov K.S., Katsnelson M.I. et al.: Physical Review Letters 2008, 100, 016602. http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.100.016602
• [12] Zhang Y., Tang T.T., Girit C. et al.: Nature 2009, 459, 820. http://dx.doi.org/10.1038/nature08105
• [13] Balandin A.A., Ghosh S., Bao W.Z. et al.: Nano Letters 2008, 8, 902. http://dx.doi.org/10.1021/nl0731872
• [14] Ramanathan T., Abdala A.A., Stankovich S. et al.: Nature Nanotechnology 2008, 3, 327. http://dx.doi.org/10.1038/nnano.2008.96
• [15] Lee C., Wei X., Kysar J.W., Hone J.: Science 2008, 321, 385. http://dx.doi.org/10.1126/science.1157996
• [16] Ghadami A., Ehsani M., Hossein A.K.: Journal of Vinyl and Additive Technology 2015. http://dx.doi.org/10.1002/vnl.21530
• [17] Ansari S., Giannelis E.P.: Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics 2009, 47, 888. http://dx.doi.org/10.1002/polb.21695
• [18] Shen H., Zhang L., Liu M., Zhang Z.: Theranostics 2012, 2, 283. http://dx.doi.org/10.7150/thno.3642
• [19] Adhikari A.R., Rusakova I., Haleh A. et al.: Journal of Applied Physics 2014, 115, 054701. http://dx.doi.org/10.1063/1.4864263
• [20] Sayyar S., Murray E., Thompson B.C. et al.: Carbon 2013, 52, 296. http://dx.doi.org/10.1016/j.carbon.2012.09.031
• [21] Zuo P., Feng H., Xu Z. et al.: Chemistry Central Journal 2013, 7, 39. http://dx.doi.org/10.1186/1752-153X-7-39
• [22] Santos C.M., Mangadlao J., Ahmed F. et al.: Nanotechnology 2012, 23, 395 101. http://dx.doi.org/10.1088/0957-4484/23/39/395101
• [23] Paul W., Sharma C.P.: Trends in Biomaterials and Artificial Organs 2011, 25, 91.
• [24] Chen Q., Liang S., Thouas G.A.: Progress in Polymer Science 2013, 38, 584. http://dx.doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2012.05.003
• [25] El-Sonbati A.: “Thermoplastic elastomers”, InTech 2012. http://dx.doi.org/10.5772/2038
• [26] Prowans P., El Fray M., Slonecki J.: Biomaterials 2002, 23, 2973. http://dx.doi.org/10.1016/S0142-9612(02)00026-1
• [27] El Fray M., Czugala M.: WIREs Nanomedicine and Nanobiotechnology Journal 2012, 4, 322. http://dx.doi.org/10.1002/wnan.175
• [28] El Fray M., Boccaccini A.R.: Materials Letters 2005, 59, 2300. http://dx.doi.org/10.1016/j.matlet.2005.03.008
• [29] El Fray M., Altstädt V.: Polymer 2003, 44, 4635. http://dx.doi.org/10.1016/S0032-3861(03)00417-8
• [30] El Fray M.: Polimery 2011, 56, 571.
• [31] El Fray M., Rybko M.: Przetwórstwo Tworzyw 2012, 3, 184.
• [32] Cauich-Rodríguez J.V., Chan-Chan L.H., Hernandez-Sánchez F., Cervantes-Uc J.M.: “Advances in Biomaterials Science and Biomedical Applications. Chapter 3: Degradation of Polyurethanes for Cardiovascular Applications”, InTech 2013. http://dx.doi.org/10.5772/56420
• [33] Henry D.: “Materials and Coatings for Medical Devices: Cardiovascular”, ASM International 2009, p. 151.
• [34] Hernandez Y., Nicolosi V., Lotya M. et al.: Nature Nanotechnology 2008, 3, 563. http://dx.doi.org/10.1038/nnano.2008.215
• [35] Patole A.S., Patole S.P., Kang H. et al.: Journal of Colloid and Interface Science 2010, 350, 530. http://dx.doi.org/10.1016/j.jcis.2010.01.035
• [36] van Krevelen D.W.: “Properties of Polymers, their Estimation and Correlation with Chemical Structure”, Elsevier Sci. Pub. Co. 1996.
• [37] Inuwa I.M., Hassan A., Wang D. et al.: Polymer Degradation and Stability 2014, 110, 137. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2014.08.025
• [38] Akbari M., Zadhoush A., Haghigh M.: Journal of Applied Polymer Science 2007, 104, 3986. http://dx.doi.org/10.1002/app.26253
• [39] Karevan M., Kalaitzidou K.: Composite Interfaces 2013, 20, 255. http://dx.doi.org/10.1080/15685543.2013.795752
• [40] Lee H., Jeong H.M.: “Physics and Applications of Graphene – Experiments. Physics and Applications of Graphene – Experiments”, InTech 2011. http://dx.doi.org/10.5772/590
• [41] Cingolani R.: “Bioinspired Approaches for Human--Centric Technologies”, Springer 2014. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-04924-3
• [42] Lourenço B.N., Marchioli G., Song W. et al.: Biointerphases 2012, 7, 1. http://dx.doi.org/10.1007/s13758-012-0046-6
• [43] Miwa M., Nakajima A., Fujishima A. et al.: Langmuir 2000, 16, 5754. http://dx.doi.org/10.1021/la991660o
• [44] Kutz M.: “Applied Plastics Engineering Handbook: Processing and Materials”, Elsevier 2011.
• [45] Brown R.: “Handbook of Polymer Testing: Physical Methods”, Marcel Dekker Inc. 1999.
• [46] Milani M.A., Quijada R., Basso N.R.S. et al.: Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry 2012, 50, 3598. http://dx.doi.org/10.1002/pola.26149

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.