Influence of the Structure of Nanofibre Based Composites on Their Strength Properties

• Autorzy: Gliścińska E. , Olejnik D. , Krucińska I.

Warianty tytułu

PL

Wpływ struktury kompozytów z udziałem nanowłókien na ich właściwości wytrzymałościowe

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this work, preliminary investigations on the influence of the structure of nanofibre based composites on their strength properties were made. As a 'matrix' material, needle punched nonwoven from classical polypropylene fibres was used. Polyamide 6.6 nanofibres electrospun directly onto 'matrix' nonwoven were used as a reinforcement. In order to obtain composites, the nanofibre/'matrix' multilayer structures of different architecture but with the same weight percentage of nanofibres were pressed. On the basis of the investigations realised, it was found that collecting the nanofibres spun in the electrospinning process directly onto the 'matrix' nonwoven is more advantageous than transferring the layer of nanofibres from the collector onto the nonwoven. The tensile test indicates the influence of the composite structure on its strength properties. The composite obtained from the multilayer structure consisted of two thin layers of nanofibres uniformly arranged between the layers of 'matrix' nonwoven, characterized by a higher value of tensile stress and Young's modulus than a composite based on one thicker layer of nanofibres. From the results comes that the use of a higher number of nanofibre layers between the layers of 'matrix' nonwoven gives a more uniform arrangement of nanofibres in the composite space, favouring more the precise wetting of nanofibres by the matrix.

PL

Przedstawiono sposób formowania płaskich wyrobów włókienniczych zawierających warstwę nanowłókien oraz wstępną analizę wpływu struktury ułożenia warstw nanowłókien i włókniny "osnowowej" w pakiecie na właściwości wytrzymałościowe kompozytu termoplastycznego. Materiał osnowowy stanowiła włóknina igłowana ze standardowych włókien PP. Wzmocnienie stanowiły nanowłókna PA 6.6 wytwarzane w procesie elektroprzędzenia bezpośrednio na włókninę osnowową. Warstwy tworzyły pakiety zawierające procentowo taki sam udział wagowy nanowłókien, ale różnie rozmieszczone w przestrzeni pakietu. Na podstawie przeprowadzonych doświadczeń stwierdzono, że odbiór nanowłókien bezpośrednio na włókninę przeznaczoną na osnowę kompozytu jest znacznie korzystniejszy niż przenoszenie warstwy nanowłókien z kolektora na tę włókninę. W wyniku sprasowania pakietów w prasie hydraulicznej otrzymano gotowe kompozyty. Średnie wartości naprężenia maksymalnego i modułu Younga wyraźnie wykazują znaczny wpływ struktury kompozytu na jego właściwości wytrzymałościowe. Kompozyt ze struktury zawierającej dwie cieńsze warstwy nanowłókien równomiernie rozmieszczone pomiędzy warstwami włókniny, wykazuje większe naprężenie zrywające niż kompozyt na bazie jednej grubszej warstwy nanowłókien. Rezultat taki wskazuje, że użycie większej liczby warstw nanowłókien przedzielonych warstwami włókniny, daje bardziej równomierny rozkład nanowłókien w objętości kompozytu, a więc sprzyja dokładniejszemu ich zwilżaniu poprzez osnowę.

Słowa kluczowe

EN

nanofibres; electrospinning; nonwovens; composite structures; tensile stress

PL

nanowłókna; elektroprzędzenie; włókniny; struktura kompozytowa; naprężenie rozciągające

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 20, no. 3 (92)
• Strony: 26--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Gliścińska E.

autor

Olejnik D.

autor

Krucińska I.

• Poland, Łódź, Technical University of Lodz, Department of Material and Commodity Sciencs and Textile Metrology

Bibliografia

• 1. Chronakis IS. Novel nanocomposites and nanoceramics based on polymer nanofbers using electrospinning process – A review, J Mater Process Tech 2005; 167: 283-293.
• 2. Ramakrishna S, Fujihara K, Teo WE, Lim TCh, Ma Z. An introduction to electrospinning and nanofbres. World Scientifc Publishing Co. Pte. Ltd., Singapore, 2005.
• 3. Huang ZM, Zhang YZ, Kotaki M, Ramakrishna S. A review on polymer nanofbres by electrospinning and their applications in nanocomposites, Compos Sci Technol 2003; 63: 2223-2253.
• 4. Bergshoef MM, Vancso GJ. Transparent nanocomposites with ultrathin, electrospun Nylon-4,6 fber reinforcement, Adv Mater 1999; 11, 16: 1362-1365.
• 5. Ito Y, Hasuda H, Kamitakahara M, Ohtsuki Ch, Tanihara M, Kang IK, Kwon OH. A composite of hydroxyapatite with electrospun biodegradable nanofbers as a tissue engineering material, J Biosci Bioeng 2005; 100, 1: 43-49.
• 6. Borchardt JK. Nanotechnology providing new composites, Reinforced Plastics 2003; 47, 10: 36-39.
• 7. Zhang L, Webster TJ. Nanotechnology and nanomaterials: Promises for improved tissue regeneration, Nano Today 2009; 4: 66-80.
• 8. Supaphol P, Mit-Uppatham Ch, Nithitanakul M. Ultrafne electrospun polyamide-6 fbers: effect of emitting electrode polarity on morphology and average fber diameter, J Poym Sci Pol Phys 2005; 43: 3699-3712.
• 9. Ryu YJ, Kim HY, Lee KH, Park HCh, Lee DR. Transport properties of electrospun nylon 6 nonwoven mats, Eur Polym J 2003; 39: 1883-1889.
• 10. Kluczewski W. Wytwarzanie nanowłókien metodą elektrospinningu, AGH Kraków, 2008.
• 11. Pan ZJ, Liu HB, Wan QH. Morphology and Mechanical Property of Electrospun PA 6/66 Copolymer Filament Constructed of Nanofbers, JFBI 2008; 1: 1 47-54.