Nanokompozyty z osnową poliolefiinową Część II. Mieszaniny LDPE/PP/krzemian warstwowy

• Autorzy: Janik J. , Krala G. , Królikowski W.

Warianty tytułu

EN

Nanocomposites of polyolefine matrix Part II. LDPE/PP blends/clay

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiona praca dotyczy badań nad nanokompozytami z osnową poliolefinową polietylen/polipropylen z dodatkiem proszkowego nanonapełniacza w postaci krzemianu warstwowego. Celem pracy było otrzymanie nowych materiałów polimerowych w postaci mieszanin LDPE/PP w aspekcie zagospodarowania odpadów z tych tworzyw metodą recyklingu materiałowego bez konieczności ich sortowania. Sporządzono mieszaniny LDPE/PP w trzech różnych stosunkach wagowych PE do PP: 85%PE/15%PP; 50%PE/50%PP; 15%PE/85%PP, z których następnie wytworzono nanokompozyty przez dodanie do nich koncentratu nanonapełniacz (Organobentonit, Nanofil 5)/ kompatybilizator (Polybond X5104 - PB) tak, aby uzyskać układy z 5% wag. nanonapełniacza i 10% wag. kompatybilizatora. Dla porównania sporządzono również mieszaniny PE/PP z udziałem samego kompatybilizatora (10% wag.) i mieszaniny PE/PP z udziałem samego nanonapełniacza (5% wag.). Otrzymane układy polimerowe badano pod kątem właściwości mechanicznych, termicznych (DSC, DMTA) oraz struktury morfologicznej mieszanin i nanokompozytów (TEM, SEM). Po przeanalizowaniu wyników stwierdzono, że nie można dopatrywać się kompatybilizującego działania wprowadzonych nanocząstek: zarówno Organobentonitu, jak i Nanofilu 5. Wprowadzenie do mieszanin 10% kompatybilizatora widocznie poprawia wszystkie mierzone parametry mechaniczne, niezależnie od udziału PP, nie wpływa natomiast na zmianę temperatur zeszklenia i topnienia bazowych polimerów w mieszaninie. Foto-grafie SEM układów LDPE/PP/PBX5104 i LDPE/PP/nanonapełniacz obrazują typowe struktury dwufazowe, co nie potwierdza kompatybilizującego działania tych dodatków na układy LDPE/PP. Wprowadzenie do mieszanin koncentratu nanonapełniacz/kompatybilizator wpływa znacząco (szczególnie w przypadku Nanofilu 5) na podwyższenie parametrów wytrzymałościowych (przewyższających parametry mieszanin z udziałem zarówno samego nanonapełniacza, jak i samego kompatybilizatora), mimo że wg mikrografii TEM nie stwierdzono pełnej eksfoliacji płytek nanokrzemianu w osnowie LDPE/PP.

EN

Introduced work refers research over nanocomposites with the polyolefine matrix polyethylene/polypropylene with of powder nanofiller, clays-montmorillonites. Poliolefine (the main of polyethylene LDPE, HDPE and polypropylene PP) are dominating in postconsumer wastes. The aspect of this research is recycling of PP and PE wastes without segregation necessity. Polymer blends produced from those unseparated polymer wastes seem to be one of the ways to receive utilisable products. Three different mixtures of LDPE/PP blends are prepared (% wt.): 85%LDPE/15%PP; 50%LDPE/50%PP and 15%LDPE/85%PP. Using this blends the nanocomposites by adding to them the concentrates - "master batch" was produced. To the blends the concentrates of nanofiller (Organobentonit, Nanofil 5)/compatybilizer (Polybond X5104 - PB) was added. The content of nanofiller and compatybilizer in nanocomposites was properly 5 and 10% weights. For the comparison one prepared also LDPE/PP blends with the participation alone of compatybilizer (10wt. %) and LDPE/PP blends with the participation alone nanofiller (5wt. %). Blends of LDPE/PP and nanocomposites were compounded by melt mixing using the corotating, twin-screw Mapre's extruder having an L = 32D, by screw speed 300 rpm. Normalized samples for evaluation of the mechanical properties by using BOY's type 15S screw injection moulding machine were moulded. Present paper shows results of mechanical properties - tensile strength [delta]fm) and flexural strength ([delta]fm), elasticity modulus (Et) and flexural modulus(Ef), elongation at break ([epsilon]B, thermal properties (DSC, DMTA) and morphological structure of blends and of nanocomposites (TEM, SEM). The SEM of rupture surfaces of the samples stretched at the liquid nitrogen (brittle fracture) were taken. Polyolefine blends (LDPE/PP) are thermodynamically immiscible, DSC and DMTA of them demonstrated measurement of two glass transition temperatures (Tg) respectively for: LDPE and PP independently of the composition. One ascertained that one could not discern compatybilizing of the activity-introduced nanofilers: Organobentonit as and Nanofil 5. The introduction to blend 10 wt. % compatybilizer apparently improves all measured mechanical parameters, aside from the participation PP, does not influence instead on the change of glass temperatures and melt of base polymers in the blend. The morphological analysis (SEM) showed that mixtures of LDPE/PP/PBX5104 and LDPE/PP/nanofiller are immiscible (obtained structures are heterogeneous). The addition to blends of the concentrate nanofiller/compatybilizer influences significantly the increasing of mechanical parameters. TEM image did not show full exfoliation of plate's clay in the matrix LDPE/PP.

Słowa kluczowe

PL

nanokompozyt polimerowey; mieszanina; poliolefiny; polipropylen; polietylen; krzemian warstwowy; montmorylonit; kompatybilizator

EN

nanocomposite; blend; polyolefine; polypropylene; polyethylene; clay; montmorillonite; compatibilizer

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 9, nr 3
• Strony: 276--281
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Janik J.

autor

Krala G.

autor

Królikowski W.

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Instytut Polimerów, ul. Pułaskiego 10, 70-322 Szczecin,

Bibliografia

• [1] Datta S., Lohs D.J., Polymeric compatibilizers, Uses and benefits in polymer blends, Hanser Publ., Monachium 1996.
• [2] Królikowski W., Polimerowe materiały specjalne, Politechnika Szczecińska, Szczecin 1998.
• [3] Folkes M.J., Hope P.S., Polymer Blends and Alloys, Blackie Academic and Professional 1993.
• [4] Pawlak A., Morawiec J., Gałęski A., Polimery 2002, 47, 491.
• [5] Janik J., Królikowski W., Penczek P., Patent PL 195111 B1.
• [6] Janik J., Lenart S., Królikowski W., Penczek P., Polimery 2004, 49,432.
• [7] Kacperski M., Polimery, cz. I, 2002, 47, 801.
• [8] Gołębiewski J., Materiały XVII Konferencji Naukowej Modyfikacja Polimerów, Wrocław 2005, 294.
• [9] Gołębiewski J., Badania procesu wytwarzania nanokompozytu polipropylenu z montmorylonitem metodą wytłaczania dwuślimakowego, (w:) Materiały polimerowe i ich przetwórstwo, red. J. Koszkul, E. Bociąga, Wyd. Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2004, 146-154.
• [10] Utracki L.A., Clay-Containing Polymeric Nanocomposites, Rapra Technology Limited 2004.
• [11] Soulestin J., JEC Composites Magazine 2007, 30, 46.
• [12] Ray S.S., Okamoto M., Prog. Polym. Sci. 2003, 28, 1539.
• [13] Maniar K.K., Polimer-Plastics Technology and Engineering 2004, 43, 427.
• [14] Krala G., Janik J., Królikowski W., Fijałkowska A., Mat. Konf. Pomerania-Plast 2007, Kołobrzeg 23-25.05.2007, 127.
• [15] Fijałkowska A., praca magisterska, Politechnika Szczecińska, Instytut Polimerów 2005.