Struktura nadcząsteczkowa i własności termiczne kompozytów na osnowie polipropylenu wzmacnianych włóknem szklanym

• Autorzy: Sobczak R. , Nitkiewicz Z. , Koszkul J.

Warianty tytułu

EN

Supermolecular structure and thermal properties of polypropylene composites reinforced glass fibre

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przeanalizowano wpływ zawartości włókna szklanego na stopień krystaliczności i własności termiczne kompozytów na osnowie polipropylenu. Badaniom poddano polipropylen oraz kompozyty o zawartości 30 i 50% włókna szklanego. Przeprowadzono badania metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC) oraz badania mikroskopowe z wykorzystaniem przystawki temperaturowej. Badania DSC przeprowadzono na urządzeniu DSC 200 PC Phox firmy Netzsch. Próbki (ok. 10 mg) ogrzano do temperatury 200°C, wytrzymano je w tej temperaturze przez 4 min w celu wyeliminowania termicznej historii materiału. Następnie próbki schłodzono do temperatury krystalizacji Tc osnowy. Badania prowadzono w atmosferze azotu z szybkością skanowania 10°C/min. Po krystalizacji próbki byty ogrzewane do temperatury topnienia osnowy kompozytów. Temperatury topnienia Tm i krystaliczność kompozytów wyznaczono dla maksymalnej powierzchni endotermicznego piku. Tcrmogramy DSC przedstawiono na rysunkach 1 i 2. Parametry termiczne, takie jak: temperatura topnienia Tm, temperatura krystalizacji Tc, entalpia topnienia [delta]H oraz stopień krystaliczności badanych próbek zestawiono w tabeli 1. Badania morfologii osnowy polimerowej przeprowadzono za pomocą zestawu do mikroskopowej obserwacji przemian fazowych (Mettler Toledo FP82HT) z wykorzystaniem optycznego mikroskopu polaryzacyjnego. Wzrost sferolitów polipropylenu zarejestrowano na mikrofotografiach. Na rysunkach 3 i 4 przedstawiono morfologię polipropylenu oraz kompozytów na osnowie polipropylenu z włóknem szklanym. Stopień krystaliczności kompozytów obniża się wraz ze wzrostem zawartości włókien szklanych w badanych kompozytach, co wskazuje, że włókna szklane nie działają jako czynnik zarodkujący proces krystalizacji polipropylenu. W kompozytach sferolity polipropylenu nie są dobrze określone, a ich rozmiary są mniejsze niż w czystym polipropylenie. Powodem tego są włókna szklane, które ograniczają rozwój sferolitycznej struktury.

EN

The effect of glass fibre content on degree of crystallinity and thermal properties of polypropylene composites nas been examined. The polypropylene and its composites filled with 30 and 50% of the glass fibre have been tested. The study has been carried out by means of the differential scanning calorymetry (DSC) and the thermal microscopy. The thermal analysis measurements were performed using a DSC 200 PC Phox by Netzsch. The samples of about 10 mg were heated to 200°C at then held for 4 min in order to eliminate any thermal history in the material. Then the samples were cooled to the crystallization temperature Tc. The experiments were carried out in nitrogen atmosphere and the seans were obtained at 10°C/min. After crystallization, the samples were heated to the melting point of the matrix composites. The melting temperatures Tm and the degree of crystallinity of the composites were obtained from the maximum and the area of the endothermic peaks. The DSC thermograms are shown in Figures 1-2. Thermal parameters such as: melting temperature Tm, crystallization temperture Tc, heat of fusion [delta]H and the degree of crystallinity of the studied samples are reported in Table 1. The morphology of the polymer matrix was studied by using an optical polaryzing microscopy with Mettler Toledo FP82HT automatic stage thermal control. The PP spherulitic growth was observed by taking photomicrographs. Figures 3 and 4 show the morphology of polypropylene and polypropylene with the glass fibre composites. The degree of crystallinity of the composites decrease as fibre content increases which is indicating that the glass fibres doesn't as act as nucleant agents. In the composites, the PP spherulites are not well defined and their size decreases which could be attributed to restrictions created by the glass fibres on the development of a spherulitic structure.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt; osnowa; polipropylen; stopień krystalizacji; temperatura; krystalizacja; topnienie

EN

composite; polypropylene; glass fibre; degree of crystallinity; melting temperature; crystallization temperature

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2003
• Tom: R. 3, nr 8
• Strony: 343--348
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sobczak R.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Materiałowej, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Nitkiewicz Z.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Materiałowej, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Koszkul J.

• Politechnika Częstochowska, Katedra Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych i Zarządzania Produkcją, al. Armii Krajowej 19c, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Groenick G., Berghmans H., Overbergh N., Smets G., J. Polymer. Sci. Polym. Phys. Edn. 1974, 12, 303.
• [2] Janicki J., Nanostruktura i właściwości termiczne wybranych materiałów polimerowych, Wydawnictwo ATH, Bielsko-Biała 2002.
• [3] Koszkul J., Materiały polimerowe, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 1998.
• [4] Ahmad Fuad M.Y., Mustafah J., Mansor M.S., Mohd Ishak Z.A., Mohd Omar A.K., Polym. Intern. 1995, 38, 33.
• [5] Arroyo M., Avalos F., Polym. Compos. 1991, 12, 1.
• [6] Arroyo M., Lopez-Manchado M.A., Avalos F., Polymer 1997, 38, 22.
• [7] Nitkiewicz Z., Koszkul J., Sobczak R., Mikro- i rentgeno-strukturalne badania polipropylenu i jego kompozytów z włóknem szklanym, Kompozyty 2001, 1, 2, 127-129.