Thermal and mechanical properties of polyamide 12/modified carbon nanotubes composites prepared via the in situ ring-opening polymerization

• Autorzy: Pełech I. , Kwiatkowska M. , Jędrzejewska A. , Pełech R. , Kowalczyk I.

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2017.101

Warianty tytułu

PL

Termiczne i mechaniczne właściwości kompozytów poliamid 12/modyfikowane­ nanorurki węglowe otrzymanych in situ metodą polimeryzacji z otwarciem pierścienia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this study polyamide 12 (PA12) based composites prepared in situ via an ring-opening polymerization of lauryl lactam in the presence of raw and functionalized carbon nanotubes (CNTs) are characterized. This method has been widely applied for thermoplastic based composites, resulting in materials with relatively small amounts and uniform nanofiller distribution. The effect of multi-wall carbon nanotubes chemically modified with hydroxyl or amine groups on PA12 matrix is discussed in terms of the phase structure, thermal, mechanical, and water vapor barrier properties as well as the state of CNTs dispersion in composites. The obtained results confirm, that in general the physical properties of PA12 are noticeably affected by the presence of 0.35 wt % CNTs, whilst the benefits from nanotubes modification are observed in changes of phase transition temperatures and composite mechanical performance, whilst the thermooxidative stability and water absorption the CNTs chemical modification is less pronounced.

PL

Określono właściwości kompozytów na osnowie poliamidu 12 (PA12), napełnionych niemodyfikowanymi lub modyfikowanymi nanorurkami węglowymi (CNTs), otrzymanych in situ w polimeryzacji z otwarciem pierścienia. Metoda ta, szeroko stosowana do wytwarzania kompozytów na osnowie termoplastów, daje możliwość uzyskania materiałów o względnie małej zawartości i jednorodnej dyspersji nanonapełniacza. Omówiono wpływ modyfikacji wielościennych nanorurek węglowych grupami hydroksylowymi lub aminowymi na strukturę fazową, właściwości termiczne, mechaniczne i barierowe osnowy poliamidowej oraz na stopień dyspersji nanocząstek w kompozycie. Wyniki badań potwierdziły wpływ dodatku 0,35 % mas. nanorurek na właściwości fizyczne PA12, przy czym korzyści wynikające z modyfikacji chemicznej obserwowano w wypadku temperatury przemian fazowych oraz wytrzymałości mechanicznej kompozytów, natomiast w odniesieniu do stabilności termooksydacyjnej i właściwości barierowych wpływ funkcjonalizacji był mniejszy.

Słowa kluczowe

EN

polymer composites; carbon nanotube; chemical modification; polyamide 12; in situ polymerization

PL

kompozyty polimerowe; nanorurki węglowe; modyfikacja chemiczna; poliamid 12; polimeryzacja in situ

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 62, nr 2
• Strony: 101--108
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., rys.

Twórcy

autor

Pełech I.

• West Pomeranian University of Technology, Institute of Chemical and Environmental Engineering, Pułaskiego 10, 70-322 Szczecin, Poland

autor

Kwiatkowska M.

• West Pomeranian University of Technology, Institute of Material Science and Engineering, al. Piastów 19, 70-310 Szczecin, Poland

autor

Jędrzejewska A.

• West Pomeranian University of Technology, Institute of Chemical and Environmental Engineering, Pułaskiego 10, 70-322 Szczecin, Poland

autor

Pełech R.

• West Pomeranian University of Technology, Institute of Organic Chemical Technology, Pułaskiego 10, 70-322 Szczecin, Poland

autor

Kowalczyk I.

• West Pomeranian University of Technology, Institute of Material Science and Engineering, al. Piastów 19, 70-310 Szczecin, Poland

Bibliografia

• [1] Al-Saleh M.H., Saadeh W.H., Sundararaj U.: Carbon 2013, 60, 146. http://dx.doi.org/10.1016/j.carbon.2013.04.008
• [2] Paszkiewicz S., Kwiatkowska M., Roslaniec Z. et al.: Polymer Composites 2016, 37, 1949. http://dx.doi.org/10.1002/pc.23373
• [3] Sun X., Sun H., Li H., Peng H.: Advanced Materials 2013, 25, 5153. https://dx.doi.org/10.1002/adma.201301926
• [4] Paszkiewicz S., Pawelec I., Szymczyk A., Rosłaniec Z.: Polimery 2016, 61, 172. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2016.172
• [5] Hu Y., Shen J., Li N. et al.: Composites Science and Technology 2010, 70, 2176. http://dx.doi.org/10.1016/j.compscitech.2010.08.020
• [6] Park S.H., Bandaru P.R.: Polymer 2010, 51, 5071. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2010.08.063
• [7] Sahooa N.G., Rana S., Cho J.W. et al.: Progress in Polymer Science 2010, 35, 837. http://dx.doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2010.03.002
• [8] Ma P.-Ch., Siddiqui N.A., Marom G., Kim J.-K.: Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 2010, 41, 1345. http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesa.2010.07.003
• [9] Badamshina E.R., Gufurova M.P., Estrin Y.I.: Russian Chemical Reviews 2010, 79, 945. http://dx.doi.org/10.1070/RC2010v079n11ABEH004114
• [10] Roy N., Sengupta R., Bhowmick A.K.: Progress in Polymer Science 2012, 37, 781. http://dx.doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2012.02.002
• [11] Zhang A.B., Luan J.F., Zheng Y.P. et al.: Applied Surface Science 2012, 258, 8492. http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2012.04.167
• [12] Li X., Wong S.Y., Tjiu W.C. et al.: Carbon 2008, 46, 829. http://dx.doi.org/10.1016/j.carbon.2008.02.022
• [13] Blondeau P., Rius-Ruiz F.X., Düzgün A. et al.: Materials Science and Engineering C 2011, 31, 1363. http://dx.doi.org/10.1016/j.msec.2011.05.001
• [14] Xu G.D., Zhu B., Han Y., Bo Z.S.: Polymer 2007, 48, 7510. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2007.11.012
• [15] Kumar N.A., Ganapathy H.S., Kim J.S. et al.: European Polymer Journal 2008, 44, 579. http://dx.doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2007.12.009
• [16] Peng Z., Feng C., Luo Y.: Carbon 2010, 48, 4497. http://dx.doi.org/10.1016/j.carbon.2010.08.025
• [17] Cui L.-J., Wang Y.-B., Xiu W.-J. et al.: Materials and Design 2013, 49, 279. http://dx.doi.org/10.1016/j.matdes.2013.01.050
• [18] Osuna S., Torrent-Sucarrant M., Sola M. et al.: The Journal of Physical Chemistry C 2010, 117, 3340. http://dx.doi.org/10.1021/jp908887n
• [19] Pełech I., Narkiewicz U., Moszyński D., Pełech R.: Journal of Materials Research 2012, 27, 2368. http://dx.doi.org/10.1557/jmr.2012.243
• [20] Lewandowski G., Rytwińska E., Milchert E.: Polimery 2006, 51, 251.
• [21] Lewandowski G., Rytwińska E., Milchert E.: Polimery 2006, 51, 829.
• [22] Aharoni S.M.: “n-Nylons: Their synthesis, structure, and properties”, John Willey & Sons, Chichester 1997.
• [23] Socher R., Krause B., Boldt R. et al.: Composites Science and Technology 2011, 71, 306. http://dx.doi.org/10.1016/j.compscitech.2010.11.015
• [24] Socher R., Krause B., Hermasch S. et al.: Composites Science and Technology 2011, 71, 1053. http://dx.doi.org/10.1016/j.compscitech.2011.03.004
• [25] Chatterjee S., Nuesch F.A., Chu B.T.T.: Nanotechnology 2011, 22, 275 714. http://dx.doi.org/10.1088/0957-4484/22/27/275714
• [26] Rahimi-Razin S., Haddadi-Asl V., Salami-Kalajahi M. et al.: Journal of the Iranian Chemical Society 2012, 9, 877. http://dx.doi.org/10.1007/s13738-012-0104-5
• [27] Szymczyk A.: Journal of Applied Polymer Science 2012, 126, 796. http://dx.doi.org/10.1002/app.36961
• [28] Hänsch S., Socher R., Pospiech D. et al.: Composites Science and Technology 2012, 72, 1671. http://dx.doi.org/10.1016/j.compscitech.2012.07.008
• [29] Amiri A., Maghrebi M., Baniadam M., Zeinali Heris S.: Applied Surface Science 2011, 257, 10 261. http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2011.07.039
• [30] Ran M., Sun W., Liu Y. et al.: Journal of Solid State Chemistry 2013, 197, 517. http://dx.doi.org/10.1016/j.jssc.2012.08.014
• [31] Piesowicz E., Irska I., Bryll K. et al.: Polimery 2016, 61, 24. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2016.024
• [32] Maryniak M., Guskos N., Typek J. et al.: Polimery 2009, 54, 546.
• [33] Ehrenstein G.W.: “Polymeric Materials: Structure, Properties, Applications”, Hanser Publishers, Munich 2001.
• [34] Levchik S., Weil E.D., Lewin M.: Polymer International 1999, 48, 532. http://dx.doi.org/10.1002/(SICI)1097-0126(199907)48:7<532::aid-pi214>3.0.co;2-r

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).