The use of modified silica to control the morphology of polyamide 11 and poly(phenylene oxide) blends

• Autorzy: Jeziórska Regina , Szadkowska Agnieszka , Studziński Maciej , Żubrowska Magdalena

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2021.7.3

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie modyfikowanej krzemionki do kontroli struktury mieszanin poliamidu 11 z poli(tlenkiem fenylenu)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Silica having amine functional groups (A-SiO2) obtained by the sol-gel process was used to improve compatibility of polyamide 11 and poly(phenylene oxide) (PA11/PPO 80/20) blend via reactive extrusion in a co-rotating twin screw extruder. Amine functional groups of A-SiO2 can react with the carboxyl groups of PA11 to form graft copolymer with PA11 which can efficiently control the phase morphology of the blend. Silica, thanks to the reinforcing effect, significantly increased stiffness of PA11/PPO blend. On the other hand, it greatly improved impact strength and reduced the crystallinity without affecting the crystallization temperature of PA11due to excellent compatibilizing effect. SEM results showed that despite the lower content of PPO, it formed a continuous phase and PA11 – a dispersed. The addition of A-SiO2 changed the morphology from the droplet-matrix to co-continuous with interpenetrating phases. The greatest size-reduction of both phases, reflecting the highest impact toughness, was observed for the content of 3 wt % A-SiO2. With a higher silica loading, phase inversion was observed with the reappearance of the droplet structure, resulting in a slight decrease in impact strength and significant in elongation at break. TGA showed that the composites exhibited better thermal properties as evidenced by the higher initial degradation temperature (Tonset) and the maximum weight loss rate temperature (Tmax).

PL

Otrzymaną w procesie zol-żel krzemionkę zawierającą aminowe grupy funkcyjne (A-SiO2) zastosowano do poprawy kompatybilności mieszaniny poliamidu 11 z poli(tlenkiem fenylenu) (PA11/ PPO 80/20). Proces prowadzono metodą reaktywnego wytłaczania przy użyciu dwuślimakowej wytłaczarki współbieżnej. Aminowe grupy funkcyjne A-SiO2 mogą reagować z grupami karboksylowymi PA11 i tworzyć kopolimery szczepione z PA11, co może skutecznie kontrolować strukturę mieszaniny. Krzemionka, dzięki efektowi wzmacniającemu, znacznie zwiększyła sztywność mieszaniny PA11/PPO. Natomiast, dzięki doskonałemu efektowi kompatybilizacji poprawiła udarność i zmniejszyła stopień krystaliczności mieszaniny bez wpływu na temperaturę krystalizacji PA11. Wyniki SEM wykazały, że pomimo mniejszego udziału, PPO tworzy fazę ciągłą, a PA11 zdyspergowaną. Dodatek krzemionki zmienił strukturę z kropelkowej na ciągłą z wzajemnie przenikającymi się fazami. Przy zawartości 3% mas. A-SiO2 zaobserwowano największe rozdrobnienie obu faz i najwyższą udarność. Przy większej zawartości A-SiO2 nastąpiła inwersja faz z ponownym pojawieniem się struktury kropelkowej, co skutkowało zmniejszeniem udarności i wydłużenia przy zerwaniu. Badania TGA wykazały, że kompozyty charakteryzują się lepszymi właściwościami termicznymi, o czym świadczy wyższa temperatura początku rozkładu i temperatura maksymalnej szybkości rozkładu.

Słowa kluczowe

EN

modified silica; PA11; PPO; blends; morphology; mechanical properties

PL

modyfikowana krzemionka; PA11; PPO; mieszaniny; struktura; właściwości mechaniczne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2021
• Tom: T. 66, nr 7-8
• Strony: 399--410
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Jeziórska Regina

• Łukasiewicz Research Network – Industrial Chemistry Institute, Rydygiera 8, 01-793 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-6999-6414

autor

Szadkowska Agnieszka

• Łukasiewicz Research Network – Industrial Chemistry Institute, Rydygiera 8, 01-793 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-3144-7422

autor

Studziński Maciej

• Łukasiewicz Research Network – Industrial Chemistry Institute, Rydygiera 8, 01-793 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-7109-496X

autor

Żubrowska Magdalena

• Łukasiewicz Research Network – Industrial Chemistry Institute, Rydygiera 8, 01-793 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Mutlu H., Meier M.A.R.: European Journal of Lipid Science and Technology 2010, 112, 10. https:doi.org/10.1002/ejlt.200900138
• [2] Oliver-Ortega H., Granda L.A., Espanish F.X. et al: European Polymer Journal 2016, 84, 481. https://doi.org/10.1016/.eurpolymj.2016.09.062
• [3] Bourmaud A., Le Duigou A., Gourier C., Baley C.: Industrial Crops and Products 2016, 84, 151. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2016.02.007
• [4] Le Duigou A., Bourmaud A., Gourier C., Baley C.: Composites: Part A 2016, 85, 123. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2016.03.014
• [5] Gourier C., Bourmaud A., Le Duigou A., Baley C.: Polymer Degradation and Stability 2017, 136, 1. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2016.12.003
• [6] He X., Yang J., Zhu L. et al.: Journal of Applied Polymer Science 2006, 102, 542. https://doi.org/10.1002/app.24281
• [7] Mancic L., Pontón P.I., Letichevsky S. et al.: Composites Part B 2016, 93, 153. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2016.03.028
• [8] Sahnoune M., Taguet A., Otazaghine B. et al.: European Polymer Journal 2017, 90, 418. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2017.03.008
• [9] Li Y., Yang G.: Journal of Materials Science 2010, 45, 987. https://doi.org/10.1007/s10853-009-4029-z
• [10] Jeziórska R., Wielgosz Z., Szadkowska A. et al.: Polimery 2016, 61, 710. https://doi.org/10.14314/polimery.2014.201
• [11] Oliveira M.J., Cramez M.C., Garcia C.B. et al.: Journal of Applied Polymer Science 2008, 108, 939. https://doi.org/10.1002/app.27344
• [12] Martino. L., Basilissi L., Farina H et al.: European Polymer Journal 2014, 59, 69. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2014.07.012
• [13] Chiang C.R., Chang F.C.: Journal of Polymer Science 1996, 61, 2411. h t t p s : / /d o i . o r g / 1 0 . 1 0 0 2 / ( S IC I ) 1 0 9 7 -4628(19960926)61:13<2411::AID-APP21>3.0.CO;2-5
• [14] Chiang C.R., Chang F.C.: Polymer 1997, 38, 4807. https://doi.org/10.1016/S0032-3861(96)00015-8
• [15] Jeziorska R., Abramowicz A., Szadkowska A. et al.: Journal of Renewable Materials 2018, 6(7), 772. https://doi.org/10.7569/JRM.2018.634114
• [16] Jeziorska R., Swierz-Motysia B. et al.: Polimery 2009, 54, 647. https://doi.org/10.14314/polimery.2009.647
• [17] Jeziorska R., Swierz-Motysia B., Zielecka M. et al.: Journal of Applied Polymer Science 2012, 125, 4326. https://doi.org/10.1002/app.36579
• [18] Studzinski M., Jeziorska R., Szadkowska A., Zielecka M.: Polimery 2014, 59, 625. https://doi.org/10.14314/polimery.2014.625
• [19] Pat. PL 198 188 (2008).
• [20] Zielecka M., Bujnowska E., Suwala K., Wenda M.: Sol-Gel-Derived Silicon-Containing Hybrids. In Recent Applications in Sol-Gel Synthesis, 1st ed.; Editor: Chandra, U.; InTech, USA, 2017, pp. 1 23, ISBN 978-953-51-3246-2, 05.07.2017.
• [21] Pat. PL 224 607 (2017).
• [22] Ricou P., Pinel E., Juhasz N.: Advances in X-ray Analysis 2005, 48, 170.
• [23] Sahnoune M., Taguet A., Otazaghine B. et al.: European Polymer Journal 2017, 90, 418. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2017.03.008
• [24] Zou H., Wang, K., Zhang Q. et al.: Polymer 2006, 47, 7821. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2006.09.008
• [25] Bikiaris D. N., Vassiliou A., Pavlidou E., Karayannidis G.P.: European Polymer Journal 2005, 41, 1965. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2005.03.008
• [26] Li Y.J., Shimizu H.: Polymer 2004, 45, 7381. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2004.09.018
• [27] Fu S.Y., Feng X.Q., Lauke B. et al.: Composites Part B: Engineering 2008, 39, 933. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2008.01.002
• [26] Mancic L., Osman R.F.M., Costa A.M.L.M. et al.: Materials & Design 2015, 83, 459. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2015.06.059
• [29] Sallem-Idrissi N., Van Veltchem P., Sclavons M.: Journal of Polymers and the Environment 2018, 26, 4405. https://doi.org/10.1007/s10924-018-1311-7
• [30] Nanni A., Messori M.: Composites Science and Technology 2020, 188, 107974 https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2019.107974
• [31] Sangroniz L., Palacios J.K., Fernández M. et al.: European Polymer Journal 2016, 83, 10. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2016.07.026
• [32] Shen Y., Guo Z., Cheng J., Fang Z.: Journal of Applied Polymer Science 2010, 116, 1322. https://doi.org/10.1002/app.31540
• [33] Hoseini A.H.A., Arjmand M., Sundararaj U., Trifkovic M.: European Polymer Journal 2017, 95, 418. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2017.08.037
• [34] Jeziorska R., Swierz-Motysia B., Szadkowska A. et al.: Polimery 2011, 56, 809. https://doi.org/10.14314/polimery.2011.809
• [35] Zhou R. J., Burkhart T.: Journal of Materials Science 2011, 46, 1228. https://doi.org/10.1007/s10853-010-4901-x
• [36] Chiang C.R., Chang F.C.: Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics 1998, 36, 1805. h t t p s : / /d o i . o r g / 1 0 . 1 0 0 2 / ( S IC I ) 1 0 9 9 -0488(199808)36:11<1805:AID-POLB2>3.0.CO;2-P
• [37] Ray S.S., Okamoto M.: Progress in Polymer Science 2003, 28, 1539. https://doi.org/ 10.1016/j.progpolymsci.2003.08.002
• [38] Pelech I., Kwiatkowska M., Jedrzejewska A. et al.: Polimery 2017, 62, 101. DOI: dx.doi.org/10.14314/polimery.2017.101
• [39] Wu D., Wang X. Jin R.: European Polymer Journal 2004, 40, 1223. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2004.01.004

Uwagi

PL

Błąd w numeracji bibliografii jest 26, powinno być 28.

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).