Wstępne badania nad wpływem rodzaju modyfikatora na właściwości nanokompozytów epoksyd/bentonit

• Autorzy: Kacperski M.

Warianty tytułu

EN

Preliminary works on influence of modifier type on properties of epoxy/bentonite nanocomposites

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki wstępnych prac dotyczących otrzymywania nanokompozytów polimerowych z udziałem żywicy epoksydowej i bentonitu (montmorillonitu). W pracy stosowano zarówno handlowy organobentonit, jak i bentonity modyfikowane we własnym zakresie za pomocą czwartorzędowych soli amoniowych o różnej budowie chemicznej (tab. 1). Stosowano takie modyfikatory, jak: Kamin RMR-50 (mieszanina chlorków alkilotrimetyloamoniowych - łańcuch alkilowy od C11 do C17), Kamin RM2D-50/A (chlorek didecylodimetylo-amoniowy) - producent: ICSO Chemical Production Sp. z o.o., Kędzierzyn Koźle oraz Barquat MB-50 (mieszanina chlorków alkilodimetylobenzylo amoniowych - łańcuch alkilowy od C11 do C15) i Barquat PQ-2 (polimeryczny chlorek N,N dimetylo-2-hydroksypropyloamoniowy) - producent: Lonza. Porównawczo stosowano klasyczne napełniacze - kredę i talk. Następnie wytwarzano kompozyty epoksydowe z udziałem napełniaczy w ilości 1 i 5 cz. wag. na 100 cz. wag. żywicy. Badano wpływ rodzaju i ilości napełniacza na wybrane właściwości otrzymanych kompozytów, takie jak wytrzymałość na zginanie (rys. 1), moduł sprężystości przy zginaniu (rys. 2), strzałka ugięcia przy zginaniu (rys. 3), wytrzymałość na rozciąganie (rys. 4), moduł sprężystości przy rozciąganiu (rys. 5), wydłużenie względne (rys. 6) i udarność (rys. 7). Stwierdzono, że stosowane jako nanonapełniacze modyfikowane bentonity poprawiają większość badanych właściwości mechanicznych, w tym szczególnie udarność, oraz mają uelastyczniający wpływ na żywicę epoksydową. Najlepsze właściwości osiągnięto, stosując polimeryczny związek kationowy - Barquat PQ-2. W wielu przypadkach lepsze właściwości uzyskano przy mniejszej zawartości napełniacza (1 cz. wag.), co należy wiązać z łatwiejszą eksfoliacją cząstek nanonapełniacza. W kilku przypadkach uzyskano zaskakująco dobre wyniki dla kompozytów zawierających talk, co może być spowodowane wytworzeniem nanokompozytów z udziałem tego minerału. Prace nad przedstawianym zagadnieniem są kontynuowane.

EN

Results of preliminary works on synthesis of epoxy/bentonite (montmorillonite) nanocomposites were presented in this article. Commercial organobentonite and modified in our laboratory (with different types of quaternary ammonium compounds - Tab. 1) bentonite were used. As modifiers were used Kamin RMR-50 (alkyltrimethyl ammonium chloride - alkyl chain from C11 to C17), Kamin RM2D-50/A (didecyldimethylammonium chloride) - producent: ICSO Chemical Production Sp. z o.o., Kędzierzyn Koźle, Poland oraz Barquat MB-50 (alkyldimethylbenzylammonium chloride - alkyl chain from C11 to C15), Barquat PQ-2 (polymeric N,N-dimethyl-2-hydroxypropyloammonium chloride) from Lonza Ltd. Also traditional fillers - calcium carbonate and talc were used for comparison. Epoxy composites with modified bentonite and other fillers (1 and 5 weight part by 100 part of epoxy resin) were synthesised and influence of filler type and quantity on such properties as flexural strength (Fig. 1), flexural modulus (Fig. 2), deflection (Fig. 3), tensile strength (Fig. 4), Young's modulus (Fig. 5), elongation at break (Fig. 6) and impact strength (Fig. 7). Addition of modified bentonites to epoxy resin improves most of tested mechanical properties, particularly impact strength and elasticity were improved. Nanocomposites with bentonite modified with polymeric cationic compound - Barquat PQ-2 shows the best properties. In many cases nanocomposites with lower filler content shows better properties than with higher filler content, what is probably connected with easier exfoliation of filler particles. In some cases composites with talc shows very good mechanical properties. Works on presented subject will be continued.

Słowa kluczowe

PL

żywica epoksydowa; bentonit; montmorillonit; nanokompozyt polimerowy; nanonapełniacz

EN

epoxy resin; bentonite; montmorillonite; polymer nanocomposites; nanofillers

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2004
• Tom: R. 4, nr 9
• Strony: 28--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kacperski M.

• Politechnika Szczecińska, Instytut Polimerów, ul. Pułaskiego 10, 70-322 Szczecin

Bibliografia

• [1] Kacperski M., Polimery 2002, 11-12, 49-55.
• [2] Kacperski M., Polimery 2003, 2, 12-17.
• [3] Kacperski M., Kompozyty (Composites) 2003, 3, 7, 225- -231.
• [4] Pinnavaia T.J., Beall G.W., Polymer-Clay Nanocomposite, John Wiley and Sons Ltd., Chichester 2000.
• [5] Ajayan P.M., Schadler L.S., Braun P.V., Nanocomposite Science and Technology, Wiley-VCH GmbH& Co.KGaA, Weinheim 2003
• [6] Kornmann X., Lindberg H., Berglund L.A., Polymer 2001, 42, 1303.
• [7] Ke Y., Lu J., Yi X., Zhao J., Qi Z., J. Appl. Polym. Sci. 2000, 78, 808.
• [8] Shi H., Lan T., Pinnavaia T.J., J. Chem. Mater. 1996, 8, 1584.
• [9] Kornmann X., Lindberg H., Berglund L.A., Polymer 2001, 42, 4493.
• [10] Chin I.J., Thurn-Albrecht T., Kim H.-C., Russel T.P., Wang J., Polymer 2001, 42, 5947.
• [11] Becker O., Varley R., Simon G., Polymer 2002, 43, 4365-4373
• [12] Wang Z., Massam J., Pinnavaia T.J., Epoxy-clay nanocomposites, (in:) Polymer-clay nanocomposite, ed. T.J. Pinnavaia, G.W. Beall, John Wiley and Sons Ltd., Chichester 2000, 127.
• [13] Zilg C., Muelhaupt R., Finter J., Macromol. Chem. Phys. 1999, 200, 661.
• [14] Salahuddin N., Moet A., Hiltner A., Baer E., European Polymer Journal 2002, 38, 1477-1482.
• [15] Bula K., Janik J., Jesionowski T., Krysztafkiewicz A., Mat. Konf. Eurofillers 03, Alicante 2003
• [16] Kawiak P., Praca dyplomowa, Politechnika Szczecińska, Szczecin 2003.