Percolation behavior and mehanical properties of polycarbonate composites filled with carbon black/carbon nanotube systems

• Autorzy: Pötschke P. , Arnaldo M. H. , Radusch H.-J.

Warianty tytułu

PL

Perkolacja i właściwości mechaniczne kompozytów poliwęglanu napełnianych mieszaninami sadza/nanorurki węglowe

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The effect of a mixed filler system consisting of carbon black (CB) and multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) on electrical, rheological and mechanical properties of melt compounded composites with polycarbonate (PC)was investigated. Pure CB orMWCNTs or mixtures of CB and MWCNTs in mass ratio 50/50 or 75/25 were added to PC using a small scale DACA Micro-Compounder in order to get the filler concentration between 0.5 and 5 wt. %. Comparison of the theoretical percolation concentration for composites with the mixed filler systems with corresponding experimental values allows to state that no synergistic effect occurs. SEM and TEM investigations on thin sections showed a good distribution of quite small CB aggregates and good dispersion of the MWCNTs in composites. Rheological properties of the melted composites are more influenced by MWCNTs than by CB content. The stress-strain behavior of the composites compared at loadings leading to a composite conductivity of 10-4 S/cm is the best for composites filled with MWCNTs and better for that with mixed filler systems than for composites with CB only

PL

Badano wpływ mieszanego układu napełniaczy złożonego z sadzy (CB) i wielościennych nanorurek węglowych (MWCNT) na elektryczne, reologiczne i mechaniczne właściwości kompozytów z poliwęglanem (PC). Czyste CB lub MWCNT albo mieszanki CB i MWCNT o stosunku masowym 50/50 lub 75/25 były dodawane do PC w ilości od 0,5 do 5 % mas. Zależności przewodności właściwej przygotowanych kompozytów od zawartości napełniacza opisywano funkcjami, których parametr dobieralny odpowiadał wartościom elektrycznego progu perkolacji (pc). Porównanie tak wyznaczonych teoretycznych stężeń perkolacji kompozytów zawierających różne układy napełniaczy z odpowiednimi wartościami doświadczalnymi pozwoliło stwierdzić, że nie występuje tu żaden efekt synergiczny. Badania SEM i TEM cienkich przekrojów kompozytów wykazały dobrą dyspersję stosunkowo małych agregatów CB i dobry rozkład MWCNT w kompozytach. Właściwości reologiczne stopionych kompozytów są bardziej zależne od zawartości MWCNT niż od zawartości CB jako napełniacza. Charakterystyka naprężenie–odkształcenie jest najlepsza w przypadku kompozytów napełnionych MWCNT, nieco słabsza w przypadku kompozytów z mieszanym układem napełniaczy, a najsłabsza gdy kompozyt napełniono samym CB.

Słowa kluczowe

EN

carbon nanotube; polycarbonate; nanocomposite; dispersion; electrical conductivity; melt rheological properties; stress-strain behavior

PL

nanorurki węglowe; poliwęglan; nanokompozyt; dyspersja; przewodność elektryczna; właściwości reologiczne stopu; charakterystyka naprężeniowo-odkształceniowa

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2012
• Tom: T. 57, nr 3
• Strony: 204--211
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz.

Twórcy

autor

Pötschke P.

autor

Arnaldo M. H.

autor

Radusch H.-J.

• Leibniz Institute of Polymer Research Dresden (IPF Dresden), Hohe Str. 6, 01069 Dresden, Germany,

Bibliografia

• 1. Stauffer D., Aharony A.: „Introduction in percolation theory”, Taylor and Francis, London 1994.
• 2. Huang J. C.: Adv. Polym. Technol. 2002, 21, 299.
• 3. Bauhofer W., Kovacs J. Z.: Compos. Sci. Technol. 2009, 69, 1486.
• 4. Breuer O., Sundararaj U.: Polym. Compos. 2004, 25, 630.
• 5. Popov V. N.: Mater. Sci. Eng., R 2004, 43, 61.
• 6. Nagy J. B., Coleman J. N., Fonseca A., Destrée A., Mekhalif Z., Moreau N., Vast L., Delhalle J.: Nanopages 2006, 1, 121.
• 7. Byrne M. T., Gun’ko Y. K.: Adv. Mater. 2010, 22, 1672.
• 8. Ma P. C., Siddiqui N. A., Marom G., Kim J. K.: Composites Part A 2010, 41, 1345.
• 9. Spitalsky Z., Tasis D., Papagelis K., Galiotis C.: Prog. Polym. Sci. 2010, 35, 357.
• 10. Swain S. K., Jena I.: Asian J. Chem. 2010, 22, 1.
• 11. Sun Y., Bao H.-D., Guo Z.-X., Yu J.: Macromolecules 2009, 42, 459.
• 12. Fan Z. J., Zheng C., Wei T., Zhang Y. C., Luo G. L.: Polym. Eng. Sci. 2009, 49, 2041.
• 13. Ma P. C., Liu M. Y., Zhang H.,Wang S. Q.,Wang R.,Wang K., Wong Y. K., Tang B. Z., Hong S. H., Paik K. W., Kim J. K.: ACS Appl. Mater. Interfaces 2009, 1, 1090.
• 14. Li J.,Wong P. S., Kim J. K.: Mater. Sci. Eng., A2008, 483, 660.
• 15. Kumar S., Sun L. L., Caceres S., Li B.,WoodW., Perugini A., Maguire R. G., Zhong W. H.: Nanotechnology 2010, 21, 9.
• 16. Lee J. H., Jang Y. K., Hong C. E., Kim N. H., Li P., Lee H. K.: J. Power Sources 2009, 193, 523.
• 17. Sumfleth J., Adroher X. C., Schulte K.: J. Mater. Sci. 2009, 44, 3241.
• 18. Bokobza L., Rahmani M., Belin C., Bruneel J. L., El Bounia N. E.: J. Polym. Sci., Part B 2008, 46, 1939.
• 19. Yan N.,Wu J. K., Zhan Y. H., Xia H. S.: Plast. Rubber Compos. 2009, 38, 290.
• 20. Drubetski M., Siegmann A., Narkis M.: J. Mater. Sci. 2007, 42, 1.
• 21. Calleja F. J. B., Bayer R. K., Ezquerra T. A.: J. Mater. Sci. 1988, 23, 1411.
• 22. Lee J. H., Kim S. K., Kim N. H.: Scripta Materialia 2006, 55, 1119.
• 23. Socher R., Krause B., Hermasch S.,Wursche R., Pötschke P.: Compos. Sci. Technol. 2011, 71, 1053.
• 24. Konishi Y., Cakmak A.: Polymer 2006, 47, 5371.
• 25. Pötschke P., Fornes T. D., Paul D. R.: Polymer 2002, 43, 3247.