The effect of polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) on morphology and mechanical properties of polyoxymethylene (POM)

• Autorzy: Czarnecka-Komorowska D. , Sterzynski T. , Maciejewski H. , Dutkiewicz M.

Warianty tytułu

PL

Wpływ polisilseskwioksanu (POSS) na strukturę i właściwości mechaniczne polioksymetylenu (POM)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Polyoxymethylene nanocomposites with octakis (dimethylsiloxy, ethyl epoxycyclohexy) octasilsesquioxanes (POSS) were obtained during melt blending. The influence of the POSS nanoparticles on the morphology and mechanical properties of polyoxymethylene (POM) nanocomposites properties was investigated. POM/POSS nanocomposites were produced by means of melt mixing of POM with POSS; with a POSS content of 0.5, and 1 wt.%. The uniaxial elongation test of polyoxymethylene has been performed to determine the influence of POSS on the mechanical properties of the new hybrid material. The dispersion of POSS in the POM nanocomposites was studied by scanning electron microscopy (SEM). According to the mechanical investigation, it was found that the process of polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) addition leads to an enhancement of both the tensile strength and stiffness, where the most encouraging results were achieved for the POM/POSS nanocomposites with 0.5 wt.% POSS. The SEM studies allowed us to provide direct evidence of better interfacial adhesion between the POSS particles and POM matrix, which may lead to better mechanical properties, specially tensile strength, elongation and stiffness. The obtained polymer composites POM/POSS are an interesting group of materials of construction, showing very good performance.

PL

Nanokompozyty polioksymetylenu z oktakis (dimetylosiloksy, etyloepoksycykloheksylo) oktasilseskwioksanem (POSS) otrzymano w procesie przetwórstwa. Określono wpływ nanocząstek POSS na strukturę i właściwości mechaniczne nanokompozytów na bazie polioksymetylenu (POM). Badaniom poddano kompozyty POM z POSS wytworzone poprzez homogenizację w stanie stopionym, dodawanymi w ilościach 0,5 i 1% wag. W próbie jednoosiowego rozciągania dokonano oceny wpływu POSS na właściwości mechaniczne nowego materiału hybrydowego. Stopień zdyspergowania POSS w matrycy POM określono metodą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Na podstawie badań mechanicznych stwierdzono, że proces modyfikacji polioksymetylenu nanocząstkami POSS prowadzi do poprawy zarówno wytrzymałości na rozciąganie, jak i sztywności, gdzie najbardziej zadowalające wyniki uzyskano dla nanokompozytów POM/POSS z 0,5% wag. zawartością POSS. Badania SEM okazały się bezpośrednim dowodem występowania lepszych oddziaływań międzyfazowych pomiędzy nanocząstkami POSS a matrycą polioksymetylenową, co może prowadzić do poprawy właściwości mechanicznych, w tym w szczególności wytrzymałości na rozciąganie, wydłużenie i sztywność. Uzyskane kompozyty polimerowe POM/POSS stanowią interesującą grupę materiałów konstrukcyjnych, wykazujących wyjątkowo korzystne właściwości użytkowe.

Słowa kluczowe

EN

polyoxymethylene; polyhedral oligomeric silsesquioxanes; POSS; nanocomposites; morphology; mechanical properties

PL

polioksymetylen; polisilseskwioksan; POSS; nanokompozyty; struktura; właściwości mechaniczne

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 12, nr 4
• Strony: 232--236
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Czarnecka-Komorowska D.

autor

Sterzynski T.

autor

Maciejewski H.

autor

Dutkiewicz M.

• Poznan University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Management, Institute of Materials Technology, Division of Plastics Processing, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznan, Poland,

Bibliografia

• [1] Li G., Wang L., Ni H., Pittman C.U., Polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) polymers and copolymers (A Review), J. Inorg. An Organometallic Polymer Chem. 2001, 11(3), 123-154.
• [2] Fina A., Tabuani D., Carniato F., Frache A., Boccaleri E., Camino G., Polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS) thermal degradation, Thermochimica Acta 2006, 440, 36-42.
• [3] Sanchez-Soto M., Silvia Illescas S., Milliman H., Schiraldi D.A., Asier Arostegui A., Morphology and thermomechanical properties of melt-mixed polyoxymethylene/polyhedral oligomeric silsesquioxane nanocomposites, Macromolecular Materials and Engineering 2010, 295, 846-858.
• [4] Baldi F., Bignotti F., Fina A., Tabuani D., Ricco T., Mechanical characterization of polyhedral oligomeric silsesquioxane/ polypropylene blends, J. Appl. Polym. Sci. 2007, 105, 935-943.
• [5] Hasegawa N., Okamoto H., Kato M., Preparation and mechanical properties of polypropylene-clay hybrids based on modified polypropylene and organophilic clay, J. Appl. Polym. Sci. 2000, 11, 1918-1922.
• [6] LeBaron P.C., Wang Z., Pinnavaia T., Polymer-layered silicate nanocomposites: an overview, J. Applied Clay Science 1999, 15, 1-2, 11-29.
• [7] Hong-Un K., Hyuk Bang Y., Myung Choi S., Morphology and mechanical properties of PET by incorporation of aminepolyhedral oligomeric silsesquioxane, Composites Science and Technology 2008, 68, 13, 2739-2747.
• [8] Siengchin S., Karger-Kocsis J., Psarra G.C.S, Thomann R., Polyoxymethylene/polyurethane/alumina ternarycomposites: structure, mechanical, thermal and dielectrical properties, J. Appl. Polym. Sci. 2008, 110, 1613-1623.
• [9] Provatas A., Matisons J.G., Silsesquioxanes: Synthesis and applications, Trends Polymer Science 1997, 5(10), 327-332.
• [10] Joshi M., Butola S., The morphology and properties of melt-mixed polyoxymethylene/monosilanolisobutyl-POSS composites, J. Macromol. Sci. Polym. Rev. C44 2004, 389-410.
• [11] Maitra P., Wunder S.L., Structural characterization of POSS siloxane dimer and trimer, Chem. Mater, 2002, 14, 4494-4497.
• [12] Mei Wang L., Preparation and characterization of polypropylene/clay nanocomposites, Applied Mechanics and Materials, 2011, 55-57, 1584-1587.
• [13] Illescas S., Arostegui D., Schiraldi A., Sanchez-Soto M., Velasco J.I., The morphology and properties of melt-mixed polyoxymethylene/monosilanolisobutyl-POSS composites, J. Nanosci. Nanotechnology 2001, 23, 457-467.
• [14] Maciejewski H., Szubert K., Marciniec B., Technologie otrzymywania funkcjonalizowanych polisiloksanów, Polimery 2009, 10, 706-711.
• [15] Marciniec B., Maciejewski H., Dutkiewicz M., Karasiewicz J., New fluorocarbofunctional spherosilicates: synthesis and characterization, Organometallics 2011, 30, 2149-2153.
• [16] Broza G., Piszczek K, Schulte K., Sterzynski T., Nanocomposites of poly(vinyl chloride) with carbon nanotubes (CNT), Comp. Sci. Tech. 2010, 70, 6, 966-969.
• [17] Mencel K., Kelar K., Jurkowski B., Influence of shear stress on the structures and properties of polyamide 6/montmorillonite nanocomposites, Polimery 2009, 54, 5, 361-369.