Otrzymywanie i charakterystyka nanokompozytów polimerowych PBT/nanorurki węglowe

• Autorzy: Kwiatkowska M. , Broza G. , Męcfel J. , Sterzyński T. , Rosłaniec Z.

Warianty tytułu

EN

Preparation and characterisation of PBT/carbon nanotubes polymer nanocomposites

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem tej pracy jest zbadanie możliwości wykorzystania metody in situ otrzymywania nanokompozytów PBT/CNT oraz zbadanie wpływu nanorurek węglowych (CNT) na zmianę właściwości fizycznych poli(tereftalanu butylenu). Badane nanokompozyty zostały otrzymane przez wprowadzenie nanonapełniacza w polimer w trakcie jego syntezy. Zastosowano trzy rodzaje nanorurek węglowych: wielościenne i wielościenne animowane oraz jednościenne oksydowane. Do zbadania wpływu dodatku CNT wykonano analizę termiczną z wykorzystaniem różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC) oraz termicznej analizy dynamicznych właściwości mechanicznych (DMTA). Zmianę właściwości mechanicznych określono na podstawie prób statycznego rozciągania. Strukturę badanych nanokompozytów zbadano z wykorzystaniem skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM).

EN

The objective of this report is to evaluate the effect of carbon nanotubes (CNT) on the properties of polybutylene terephthalate (PBT) thermoplastic matrix. Three different kind of CNT were used: multiwalled carbon nanotubes (MWCNT), multiwalled carbon nanotubes with amine groups (MWCNT-NH2) and oxidized single walled carbon nanotubes (oSWCNT). The nanocomposites were obtained by introducing CNT into the reaction mixture during the synthesis of PBT (the in situ method) (Fig. 1). In order to ensure the uniform distribution of CNT in polymer system the nanofillers were dispersed in 1,4-butanediol just before starting the synthesis. Scanning electron microscopy (SEM) confirms good dispersion of CNT, but the presence of agglomerates is also identified (Fig. 4). The thermal analysis (DSC) indicates that the incorporation of every kind of CNT improves a crystallization ability of PBT and MWCNT accelerate crystal growth mechanisms (Fig. 2, Tab. 1). An addition of CNT changes the dynamic - mechanical properties of PBT as show DMTA measurements (Fig. 3). Slight increase of mechanical properties has been also observed for the additive of MWCNT and MWCNT-NH2. However in a case of oSWCNT a significant increase of elasticity modulus has been demonstrated (Fig. 5). No distinct differences in changes of PBT properties have been observed in connection with using multi walled carbon nanotubes and multi walled carbon nanotubes with amine groups.

Słowa kluczowe

PL

poli(tereftalan butylenu); nanorurka węglowa; nanokompozyt polimerowy

EN

poly(butylene terephthalate); carbon nanotube; polymer nanocomposite

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2005
• Tom: R. 5, nr 2
• Strony: 99--104
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kwiatkowska M.

• Politechnika Szczecińska, Instytut Inżynierii Materiałowej, al. Piastów 19, 70-310 Szczecin

autor

Broza G.

• Technical University Hamburg-Harburg, Polymer Composites, Denickestrasse 15, D-21 071 Hamburg, Germany

autor

Męcfel J.

• Akademia Techniczno-Rolnicza, Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej, ul. Seminaryjna 3, 85-326 Bydgoszcz

autor

Sterzyński T.

• Akademia Techniczno-Rolnicza, Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej, ul. Seminaryjna 3, 85-326 Bydgoszcz

autor

Rosłaniec Z.

• Politechnika Szczecińska, Instytut Inżynierii Materiałowej, al. Piastów 19, 70-310 Szczecin

Bibliografia

• [1] Thostenson E.T., Ren Z., Chou T.W., Advances in the science and technology of carbon nanotubes and their composites: a review, Comp. Sci. Techn. 2001, 60, 1899-1912.
• [2] Dresselhaus M.S., Dresselhaus G., Avouris Ph. (eds.), Carbon Nanotubes: Synthesis, Structure, Properties and Application, Topics Appl. Phys. 2001, 80.
• [3] Huczko A., Nanorurki węglowe, czarne diamenty XXI wieku, Wyd. BEL Studio, Warszawa 2004.
• [4] Sandler J.K.W., Kirk J.E., Kinloch I.A., Shaffer M.S.P., Windle A.H., Ultra-low electrical percolation treshhold in carbon-nanotube epoxy composites, Polymer 2003, 44 (19), 5893.
• [5] Nogales, Broza G., Roslaniec Z., Schulte K., Sics I., Hsiao B.S., Sanz A., Garcia-Gutierres M.C., Rueda D.R., Domingo C., Ezquerra T.A., Low percolation treshold in nanocomposites based on oxidized single wall carbon nanotubes and poly(butylenes terephthalate), Macromolecules 2004, 37, 7669-7672.
• [6] Królikowski W., Rosłaniec Z., Nanokompozyty polimerowe, Kompozyty (Composites) 2004, 4, 9, 3-15.
• [7] Lau K.T. et al., Micro-mechanical properties and morphological observation on fracture surfaces of carbon nanotube composites pre-treated at different temperatures, Comp. Sci. Techn. 2003, 63, 1161.
• [8] Gojny F.H., Nastalczyk J., Roslaniec Z., Schulte K., Chem. Phys. Lett. 2003, 370, 820.
• [9] Valentini L., Biagiotti J., Kenny J.M., Santucci S., Morphological characterization of single-walled carbon nanotubes-PP composites, Comp. Sci. Techn. 2003, 63, 1149.
• [10] Cooper et al., Distribution and alignment of carbon nanotubes and nanofibrils in a polymer matrix, Comp. Sci. Techn. 2002, 62, 1105.
• [11] Poetschke P. et al., Rheological and dielectrical characterization of melt mixed polycarbonate-multiwalled carbon nanotube composites, Polymer 2004, 45, 8863.
• [12] Meincke O. et al., Mechanical properties and electrical conductivity of carbon-nanotube filled polyamide-6 and its blends with acrylonitrile/butadiene/styrene, Polymer 2004, 45, 739.
• [13] Jia Z. et al., Study on poly(methyl methacrylate)/carbon nanotube composites, Mat. Sci. Eng. 1999, A271, 395-400.
• [14] Roslaniec Z., Broza G., Schulte K., Nanocomposites based on multiblock polyester elastomers (PEE) and carbon nanotubes (CNT), Comp. Inter. 2003, 10, 195.
• [15] Cheng S.Z.D., Pan R., Wunderlich B., Thermal analysis of poly(butylene terephthalate) for heat capacity, rigidamor- phous content, and transition behaviour, Macromol. Chem. 1988, 189, 2443-2458.
• [16] Sandler J.K.W. et al., A comparative study of melt spun polyamide-12 fibres reinforced with carbon nanotubes and nanofibres, Polymer 2004, 45, 2001.
• [17] Lozano K., Barrera E.V., Nanofiber-reinforced thermoplastic composites I. Thermoanalytical and mechanical analyses, J. Appl. Polym. Sci. 2000, 79(1), 125.