BazTech - Yadda

1

The impact of filler thermomechanical modifications on static and dynamic mechanical performance of flexible foamed polyurethane/ground tire rubber/zinc borate composites

Hejna Aleksander, Kosmela Paulina, Olszewski Adam, Formela Krzysztof, Zedler Łukasz, Piasecki Adam, Skórczewska Katarzyna

Composites Theory and Practice

|

2023

|

R. 23, nr 2

76--83

EN

The rapid development of the automotive industry is very beneficial to many aspects of human life, but it is also a very significant environmental burden. The most straightforward impact is related to the generation of exhaust, but the management of post-consumer car parts is also a major challenge. Among them, waste tires are very burdensome due to their enormous numbers. Therefore, it is essential to develop novel, environmentally friendly methods for their disposal, which would reduce their environmental impacts. One of the most promising approaches is shredding, resulting in the generation of ground tire rubber (GTR), which can be introduced into polymeric materials as a filler. The presented work is related to the thermomechanical treatment of GTR in a twin-screw extruder assisted by zinc borate (ZB), whose incorporation is aimed to increase interparticle friction within the extruder barrel. The impact of the treatment conditions on the particle size and Surface development of the GTR/ZB compositions was evaluated. Modified GTR was introduced into flexible polyurethane (PU) foams, and the impact on the static and dynamic mechanical performance of the resulting composites was investigated. Increasing the treatment temperature occurred to have an adverse effect on the tensile performance of the composites due to the agglomeration of GTR particles limiting the efficiency of stress transfer, which was also confirmed by dynamic mechanical analysis. On the other hand, increasing the ZB share in the GTR/ZB compositions limited PU disruptions related to the reactivity of the GTR functional groups with isocyanates, which enhanced the mechanical performance of the composites. It was proven that the proposed method of GTR thermomechanical treatment assisted by ZB might benefit the performance of flexible PU foamed composites, which could broaden the application range of GTR and provide novel ways for its efficient utilization.

2

Enhanced aging resistance of poly(ε-caprolactone)/brewers’ spent grain composites

Hejna Aleksander, Formela Krzysztof, Barczewski Mateusz, Kuang Tairong, Saeb Mohammad Reza

Polimery

|

2022

|

Vol. 67, nr 1

3--12

PL

W prezentowanej pracy zbadano wpływ parametrów wytłaczania młóta browarnianego na odporność fotooksydacyjną kompozytów polimerowo-drzewnych na osnowie poli(ε-kaprolaktonu). Próbki napełniaczy o wyższej zawartości melanoidyn skuteczniej spowalniały degradację polimeru, hamując dekompozycję fazy amorficznej polimeru. W efekcie, obserwowano wyższe wartości współczynnika starzenia dla próbek zawierających młóto browarniane wytłaczane w wyższej temperaturze, co oznacza ograniczone zmniejszenie właściwości mechanicznych.

EN

The presented paper investigated the influence of the brewers’ spent grain (BSG) extrusion parameters on the photo-oxidative resistance of poly(ε-caprolactone)-based wood polymer composites. Filler samples characterized by the higher melanoidin content were more efficient in hindering of polymer degradation, inhibiting the decomposition of the polymer amorphous phase. As a result, deterioration of mechanical performance was limited, which was expressed by the higher values of aging factor for samples containing BSG extruded at higher temperatures.

3

Wpływ modyfikacji napełniacza na właściwości reologiczne kompozytów poliolefin o wysokim stopniu napełnienia węglanem wapnia

Jakubowska P., Kloziński A.

Przemysł Chemiczny

|

2013

|

T. 92, nr 5

757-760

4

Specyficzna hydrofobizacja węglanu wapnia w kompozytach o wysokim stopniu napełnienia

Jakubowska P., Kloziński A., Sterzyński T.

Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej. Budowa Maszyn i Zarządzanie Produkcją

|

2010

|

Nr 12

101-107

PL

Przeprowadzone badania reologiczne trójskładnikowych kompozytów PE-HD/iPP/CaC03 o wysokim stopniu napełnienia (48-64 % wag.) wykazały zmniejszanie się lepkości kompozytów ze wzrastającą szybkością ścinania oraz spadek lepkości ze wzrostem zawartości napełniacza. Spadek ten zauważalny jest zwłaszcza w obszarze niewielkich szybkości ścinania i niemal zanika w warunkach dużych szybkości ścinania, co wynika prawdopodobnie z efektu poślizgu wywołanego przede wszystkim przez substancje modyfikujące napełniacz. Poślizg ten bezpośrednio wpływa na właściwości reologiczne w/w kompozytów. W celu weryfikacji wysuniętej hipotezy przeprowadzono 27 modyfikacji węglanu wapnia kwasem stearynowym wybierając jako optymalne warunki prowadzenia procesu modyfikacji temperaturę 35°C oraz czas 60 min. Stopień modyfikacji oceniono na podstawie badań widm FTIR, sorpcji wody oraz wilgotności próbek zmodyfikowanych, dla których w kolejnym etapie badań planuje się przeprowadzenie badań reologicznych.

EN

The decrease of the viscosity of the composites as a function of shear rate and also as a function of the filler content was found for highly filled (48-64 % wt.) polyolefins composites. This effect was observed specially in the low shear rate region and hardly noticeable under high shear rate. Probably the slippage caused basically by the modifying filler was the origin of this observation. This slippage influences directly the rheological properties of above mention composites. In order to verify this hypothesis 27 modification of calcium carbonate by stearic acide were done. The temperature 35°C and the mix time 60 min were selected as the most convenient for this modification. The degree of modification was estimated on the basis of the FTIR spectrum, sorption curve and humidity measurements.

5

Badania reologiczne kompozytów poliolefinowych o wysokim stopniu napełnienia z uwzględnieniem charakterystyk p-v-T

Jakubowska P., Sterzyński T., Samujło B.

Polimery

|

2010

|

T. 55, nr 5

379-389

PL

W części wstępnej publikacji podano obszerną ogólną charakterystykę napełniaczy oraz omówiono możliwości ich modyfikacji i jej wpływ na właściwości uzyskiwanych z nich kompozytów. Przedstawiono wyniki własnych pomiarów reologicznych wysokonapełnionych (48-64% mas.) kompozytów poliolefinowych, w których napełnienie stanowił węglan wapnia wprowadzany w postaci koncentratu i-PP/CaCO3 do osnowy, którą był PE-HD (tabela 1). Zastosowano przy tym tradycyjne urządzenia pomiarowe, mianowicie reometr obrotowy typu stożek/płytka (por. tabela 3), plastometr obciążnikowy o zmiennym obciążeniu tłoka, oraz dwuotworowy reometr kapilarny. Przebiegi uzyskiwanych za ich pomocą krzywych lepkości kompozytów (metody typu off-line) porównywano z odpowiednimi przebiegami krzywych lepkości otrzymanymi na drodze pomiarów prowadzonych bezpośrednio w linii wytłaczarskiej (metoda typu in line, reometr wytłaczarkowy z głowicą pomiarową o wymiennych dyszach, rys. 3-9). Badania dotyczyły trzech rodzajów materiału: mieszanin PE-HD z i-PP (tabela 2, grupa R), kompozytu zawierającego koncentrat handlowy (tabela 2, grupa H) oraz kompozytu zawierającego koncentrat własny wytworzony w warunkach laboratoryjnych (tabela 2, grupa M). Zaobserwowano zjawisko tzw. rozrzedzania ścinaniem, czyli zmniejszania się lepkości kompozytów ze wzrastającą szybkością ścinania, jak również spadek tej lepkości ze wzrostem zawartości napełniacza. Ta druga zależność jest zauważalna zwłaszcza w obszarze niewielkich szybkości ścinania, a niemal zanika w warunkach dużych szybkości ścinania. Porównanie krzywych lepkości otrzymanych metodami off-line i in-line wykazało istnienie analogicznych w obydwu przypadkach zależności, pozwoliło jednak na wykazanie znaczenia uwzględnienia zmian gęstości badanych materiałów w toku pomiarów, a także wskazało na istotne znaczenie efektu poślizgu wywołanego przede wszystkim przez substancje modyfikujące napełniacz (tu kwas stearynowy i woski). Poślizg ten bezpośrednio wpływa na właściwości reologiczne kompozytów o wysokim stopniu napełnienia modyfikowanym węglanem wapnia.

EN

A general characteristic of fillers, the various modification possibilities and the consequences of their modification on the properties of composites prepared with their participation was initially presented. The results of rheological studies of highly-filled (48-64 wt. %) polyolefin composites, in which calcium carbonate in the form of i-PP/CaCO3 was used as filler for PE-HD, have been presented (Table 1). Common analysis instruments - rotational cone/plate rheometer, extrusion plastometer of varying piston load and a twin-barrel capillary rheometer were used for rheological measurements. The viscosity curves (off-line method) of the composites were compared to those obtained directly during extrusion (in-line) in an extrusion rheometer, equipped with an rheological head with removable nozzles (Figs. 3-9). The studies were carried out on three types of composites comprising mixtures of PE-HD with i-PP, commercial concentrates and concentrates produced under laboratory conditions, depicted as R, H and M groups, respectively. The shear thinning phenomenon which can be described as an observed decrease in the viscosity of the composites caused by an increase in the shear rate and also in the filler content. The latter was observed especially in the low shear rate region and barely noticeable under high shear rate conditions. A comparison of the viscosity curves obtained for the studied materials in the off-line and in-line methods reveals a similar dependence in both cases. This clearly emphasizes the importance of taking into consideration the changes in density as well as the slippage effect caused basically by the modifying filler (in this case stearic acid and waxes) occurring during analysis. This slippage directly influences the rheological properties of components with a high filling degree of modified calcium carbonate.