Application of in-line rheological measurements for characterization of polypropylene/opoka rock powder composites

• Autorzy: Kloziński Arkadiusz , Jakubowska Paulina , Przybylska Joanna E. , Przekop Robert

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2019.4.6

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie pomiarów reologicznych typu in-line w charakterystyce kompozytów polipropylenu ze skałą opoka jako napełniaczem proszkowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The rheological properties of the composites of polypropylene (PP) with a new natural powder hybrid filler – carbonate-silicate rock called opoka – were investigated. Opoka rock is industrial waste originating (as a subsieve fraction) from the production of sorbents used in water treatment processes. The effect of opoka addition (1, 5 and 10 wt %) on the processability of PP was determined during the extrusion process using an in-line measuring stand. The testing instrument was an extruder rheometer equipped with a rheological measuring head with exchangeable dies. Cylindrical measuring dies with a radius of 1.5 mm and a length of L = 20, 30, 40 and 50 mm, respectively, were used in the measurements. The rheological parameters of the composites were determined based on the Ostwald-de-Waele power--law model at a temperature of 230 °C. The effect of the addition of opoka on the extruder operating characteristic, flow curves, viscosity curves, and the values of power law index (n), consistency factor (K), mass flow rate (MFR) and volume flow rate (MVR) have been determined.

PL

Badano właściwości reologicznych kompozytów polipropylenu (PP) z nowym, naturalnym, proszkowym napełniaczem hybrydowym – skałą węglanowo-krzemionkową zwaną opoką, stanowiącą odpad przemysłowy powstający podczas produkcji sorbentów (frakcja podsitowa), stosowanych w procesach oczyszczania wody. Wpływ dodatku opoki (1, 5 i 10 % mas.) na przetwarzalność PP określano na stanowisku pomiarowym typu in-line w procesie wytłaczania. Urządzenie badawcze stanowił reometr wytłaczarkowy z reologiczną głowicą pomiarową z wymiennymi dyszami. W pomiarach zastosowano cylindryczne dysze pomiarowe o promieniu R = 1,5 mm i długości L = 20, 30, 40 i 50 mm. Parametry reologiczne kompozytów wyznaczano na podstawie modelu potęgowego Ostwalda-de-Waele w temp. 230 °C. Określano wpływ dodatku opoki na charakterystykę pracy wytłaczarki, przebieg krzywej płynięcia oraz krzywej lepkości, a także wartości wykładnika płynięcia (n), współczynnika konsystencji (K), masowego wskaźnika szybkości płynięcia (MFR) oraz objętościowego wskaźnika szybkości płynięcia (MVR).

Słowa kluczowe

EN

polypropylene; polymer composites; opoka; powder filler; natural filler; hybrid filler; in-line rheology; viscosity; viscosity curve

PL

polipropylen; kompozyty polimerowe; opoka; napełniacz proszkowy; napełniacz naturalny; napełniacz hybrydowy; reologia in-line; lepkość; krzywa lepkości

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 64, nr 4
• Strony: 282--289
• Opis fizyczny: Bibliogr. 38 poz., rys.

Twórcy

autor

Kloziński Arkadiusz

• Poznan University of Technology, Institute of Chemical Technology and Engineering, Berdychowo 4, 60-965 Poznań, Poland

autor

Jakubowska Paulina

• Poznan University of Technology, Institute of Chemical Technology and Engineering, Berdychowo 4, 60-965 Poznań, Poland

autor

Przybylska Joanna E.

• Poznan University of Technology, Institute of Chemical Technology and Engineering, Berdychowo 4, 60-965 Poznań, Poland

autor

Przekop Robert

• University of Adam Mickiewicz in Poznan, Center for Advanced Technology, Umultowska 89c, 61-614 Poznań, Poland

Bibliografia

• [1] Koszkul J.: „Materiały polimerowe”, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 1999.
• [2] Żuchowska D.: „Polimery konstrukcyjne”, WNT, Warszawa 2000.
• [3] Hornsby P.R.: “Mineral Fillers in Thermoplastics I. Advances in Polymer Science” (Eds. Jancar J., Fekete E., Hornsby P.R., Jancar J., Pukánszky B., Rothon R.N.), vol. 139, p. 155, Springer, Berlin, Heidelberg 1999 https://dx.doi.org/10.1007/3-540-69220-7_4
• [4] Shenoy A.V.: “Rheology of Filled Polymer Systems”, Kluwer, Dordrecht 1999.
• [5] Szwarc-Rzepka K., Walkowiak M., Osińska-Broniarz M. et al.: Polimery 2013, 58, 748.
• [6] Tomaszewska J., Klapiszewski Ł., Skórczewska K. et al.: Polimery 2017, 62, 19 https://dx.doi.org/10.14314/polimery.2017.019
• [7] Ambrożewicz D., Jakubowska P., Kloziński A. et al.: Polish Journal of Chemical Technology 2013, 15, 42.
• [8] Sreelekshmi R.V., Sudha J.D., Ravindranatha Menon A.R.: Polymer Bulletin 2017, 74, 783 https://dx.doi.org/10.1007/s00289-016-1745-9
• [9] Kozłowski S.: „Surowce skalne Polski”, Wydawnictwo Geologiczne, Warszawa 1986.
• [10] Bus A., Karczmarczyk A.: Infrastruktura i ekologia terenów wiejskich, Polska Akademia Nauk, Kraków 2014, 2, 227.
• [11] Pinińska J.: Górnictwo i Geoinżynieria 2008, 32, 293.
• [12] Bernat-Hunek D.: „Hydrofobizacja opoki wapnistej w obiektach zabytkowych Kazimierza Dolnego”, Politechnika Lubelska, Lublin 2010.
• [13] Brogowski Z., Renman G.: Polish Journal of Environmental Studies 2004, 13, 15.
• [14] Jóźwiakowski K., Gajewska M., Pytka A. et al.: Ecological Engineering 2017, 98, 290 http://dx.doi.org/10.1016/j.ecoleng.2016.11.006
• [15] Kotlyar V.D., Lapunova K.A., Kozlow G.A.: Procedia Engineering 2016, 150, 1452 http://dx.doi.org/10.1016/j.proeng.2016.07.080
• [16] Marzec M., Pieńko A., Gizińska-Górna M. et al.: Journal of Water and Land Development 2017, 34, 197. http://dx.doi.org/10.1515/jwld-2017-0054
• [17] Li H.Y., Tan Y.Q., Zhan L. et al.: Journal of Hazardous Materials 2012, 217–218, 256 https://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2012.03.028
• [18] Lin Z., Guan Z., Chen Ch. et al.: Thermochimica Acta 2013, 551, 149 https://dx.doi.org/10.1016/j.tca.2012.10.009
• [19] Yao Z.T., Chen T., Li H.Y. et al.: Journal of Hazardous Materials 2013, 262, 212 https://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2013.08.062
• [20] Srisawat N., Nithitanakul M., Srikulkit K.: Journal of Metals, Materials and Minerals 2009, 19, 53.
• [21] Wu Ch.L., Zhang M.Q., Rong M.Z., Friedrich K.: Composites Science and Technology 2001, 62, 1327 https://doi.org/10.1016/S0266-3538(02)00079-9
• [22] Kloziński A.: Polimery 2016, 61, 788 http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2016.788
• [23] Barczewski M., Lewandowski K., Schmidt M., Szostak M.: Polymer Engineering and Science 2017, 57, 998 https://dx.doi.org/10.1002/pen.24477
• [24] Kloziński A., Jakubowska P.: Polymer Engineering and Science 2019, 59, 155 http://dx.doi.org/10.1002/pen.24894
• [25] Mazzanti V., Mollica F.: Journal of Polymers and the Environment 2017, 25, 1044 http://dx.doi.org/10.1007/s10924-016-0876-2
• [26] Steller R.T.: Journal of Applied Polymer Science 2005, 97, 1401 https://dx.doi.org/10.1002/app.21156
• [27] Da Silva A.L.N., Rocha M.C.G., Moraes M.A.R. et al.: Polymer Testing 2002, 21, 57.
• [28] Dangtungee R., Yun J., Supaphol P.: Polymer Testing 2005, 24, 2 https://dx.doi.org/10.1016/j.polymertesting.2004.08.006
• [29] Lewandowski K., Piszczek K., Zajchowski S., Mirowski J.: Polymer Testing 2016, 51, 58 http://dx.doi.org/10.1016/j.polymertesting.2016.02.004
• [30] Kloziński A., Jakubowska P.: Polymer Engineering and Science 2018 http://dx.doi.org/10.1002/pen.24941
• [31] Sykutera D., Wajer Ł., Kościuszko A. et al.: Macromolecular Symposia 2018, 378, 1700056 http://dx.doi.org/10.1002/masy.201700056
• [32] Kloziński A., Sterzyński T., Samujło B.: Polimery 2009, 54, 57.
• [33] Wilczyński K.: „Reologia w przetwórstwie tworzyw sztucznych”, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2001.
• [34] Kloziński A., Sterzyński T.: Polimery 2005, 50, 455.
• [35] Liang J.Z.: Polymer Testing 2002, 21, 307.
• [36] Kloziński A., Sterzyński T.: Polimery 2007, 52, 855.
• [37] Rocha M.C.G., Silva A.H.M.F.T., Coutinho F.M.B., Silva A.L.N.: Polymer Testing 2005, 24, 1049 http://dx.doi.org/10.1016/j.polymertesting.2005.05.008
• [38] Wang Q., Sun X., Wu Z.: Advances Materials Research 2014, 1053, 231 http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.1053.231

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).