BazTech - Yadda

1

Polypropylene-Matrix Polymer Composites with Natural Filler

Włodarczyk-Fligier Anna, Polok-Rubiniec M., Chmielnicki B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2021

|

Vol. 66, iss. 1

313--319

EN

Polymer composite materials based on the Moplen HP400R polypropylene matrix with a filler from walnut shell flour with 30, 40 and 50% content and 200-315 μm and 315-443 μm fraction were produced by the injection method. The effect of filler content was analysed on the processing properties of the composites such as: MFR Melt Flow Rate and the MVR Melt Volume-flow Rate, as well as the temperature of the filler flour decomposition using the TGA thermogravimetric analysis method. The following was also determined: density, hardness, tensile strength and stiffness modulus of elasticity of the materials in question. The obtained composite material was characterised by low density, which increased with the rising filler content. It was found that the applied natural filler has increased the hardness and stiffness modulus of the composite and decreased the tensile strength.

2

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

Kloziński Arkadiusz, Jakubowska Paulina, Przybylska Joanna E., Przekop Robert

Polimery

|

2019

|

T. 64, nr 4

282--289

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).

3

Kompozyty polimerowe z napełniaczem naturalnym

Włodarczyk-Fligier A., Polok-Rubiniec M., Chmielnicki B.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2018

|

T. 24, Nr 5 (185)

50--57

PL

W ostatnich kilkunastu lat można zauważyć wzrost zainteresowania materiałami kompozytowymi WPC. W artykule przedstawiono charakterystykę tych materiałów wzmacnianych naturalnymi surowcami. Istotną ich zaletą jest między innymi możliwość otrzymywania kompozytów tradycyjnymi metodami przetwórstwa plastycznego (wytłaczania i wtryskiwania). Ze względu do dobre własności wytrzymałościowe i użytkowe, a także atrybuty wizualne, znalazły zastosowanie na deski tarasowe, place zabaw, balustrady, pokrycia dachowe itp.

EN

During last years a growing interest could be noticed in WPC composite materials. It is characteristics of these materials reinforced with natural raw materials presented in this article. Definitelly crucial advantage is, among others, the possibility of obtaining composites by traditional methods of plastic processing (extrusion and injection). Due to the good mechanical and functional properties, as well as visual attributes, they were applied to patio boards, playgrounds, balustrades, roof coverings, etc.

4

Effect of wood flour addition and modification of its surface on the properties of rotationally molded polypropylene composites

Barczewski M., Szostak M., Nowak D., Piasecki A.

Polimery

|

2018

|

T. 63, nr 11-12

772--784

EN

The aim of this study was to assess the effect of wood flour addition and the treatment of its surface on the properties and structure of rotationally molded (rotomolded) polypropylene. In this study, a random polypropylene copolymer (rPP) micropellet was rotationally molded with the direct addition of 5 wt % of commercial grade of wood flour Lignocel C120, untreated (WF) and chemically treated (mWF). Part of the natural filler was chemically modified by a silanization process using 3-aminopropyltriethoxysilane (3-APS). The structure, quality and mechanical properties of the polypropylene and composite rotomolded parts were discussed in terms of changes in the material’s thermal properties, evaluated by differential scanning calorimetry (DSC), thermomechanical properties, obtained by dynamic mechanical-thermal analysis (DMTA), and dynamic rheological properties, assessed by oscillatory rheometry. The structure of composites and fillers was analyzed by means of a scanning electron microscopy (SEM), while the analysis of the chemical structure of materials and final products was carried out by a Fourier transform infrared spectrometry (FT-IR). It was found that adding the natural filler, despite the application of a preliminary drying and chemical treatment caused creation of the pores and decreased the overall mechanical properties of the composites. The lower processing ability of the composites was ascribed to a higher complex viscosity and an increase in the elastic behavior of molten composite materials in comparison to pure rPP.

PL

Kompozyty polipropylenowe napełniane mączką drzewną otrzymywano metodą odlewania rotacyjnego. Rotowaniu poddawano kopolimer polipropylenowy (rPP) w postaci mikrogranulatu wraz z dodatkiem 5 % mas. niemodyfikowanej (WF) oraz modyfikowanej chemicznie (mWF) mączki drzewnej Lignocel C120, wprowadzonej razem z polipropylenem bezpośrednio do formy. Mączkę drzewną modyfikowano chemicznie w procesie silanizacji z zastosowaniem 3-aminopropylotrietoksysilanu (3-APS). Strukturę, jakość oraz właściwości mechaniczne odlewów polipropylenowych i kompozytowych omówiono w odniesieniu do zmodyfikowanych właściwości cieplnych ocenianych metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC), właściwości termomechanicznych badanych za pomocą dynamiczo-mechanicznej analizy termicznej (DMTA) oraz właściwości reologicznych określanych techniką reometriirotacyjnej. Strukturę kompozytów oraz napełniaczy badano z zastosowaniem skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Zmiany struktury chemicznej napełniaczy oraz odlewów oceniano na podstawie rejestrowanych widm spektroskopii w podczerwieni z transformatą Fouriera (FT-IR). Stwierdzono, że mimo wstępnego suszenia i modyfikacji chemicznej napełniaczy naturalnych, ich dodatek dopolipropylenu spowodował powstanie porowatej struktury w odlewach kompozytowych. Ograniczenie przetwarzalności kompozytów polipropylenowych napełnionych mączką drzewną przypisano zmianom ich właściwości reologicznych.

5

Modification of microcrystalline cellulose filler with succinic anhydride : effect of microwave and conventional heating

Szefer E., Leszczyńska A., Pielichowski K.

Composites Theory and Practice

|

2018

|

R. 18, nr 1

25--31

EN

In this work the microcrystalline cellulose (MCC) filler was chemically modified by esterification with succinic anhydride(SA) in order to improve the compatibility of MCC with the hydrophobic polymer matrix. The effect of the microwave irradiation and conventional heating on the chemical structure, particle morphology and thermal stability of the cellulosic filler was evaluated by FTIR/ATR, TGA and light microscopy. The extent of surface modification of microcrystalline cellulose gradually increased with an increasing reaction time up to 90 min, and the effect was significantly pronounced under microwave irradiation as compared to conventional heating. A decreasing decomposition temperature was observed for the samples modified with SA as compared to the reference sample as a result of introducing functional side groups into the cellulose backbone and developing the surface of the MCC powder. A decrease in MCC particle sizes was observed as a result of chemical modification, especially under microwave irradiation, indicating partial hydrolysis of the amorphous regions of cellulose in an acidic environment. Smaller particles can be more equally dispersed in a polymer matrix. Applying microwave irradiation enhanced the efficiency of surface modification and produced MCC with a wider range of surface properties. Microcrystalline cellulose with adjusted surface properties can be applied as a reinforcing filler for fully biodegradable ‘green’ composites.

PL

Przedstawiono wstępne badania nad chemiczną modyfikacją mikrokrystalicznej celulozy przez estryfikację bezwodnikiem bursztynowym w celu poprawy jej kompatybilności z hydrofobowymi osnowami kompozytów polimerowych. Określono wpływ prowadzenia syntezy w polu promieniowania mikrofalowego oraz w warunkach ogrzewania konwencjonalnego na strukturę chemiczną, rozmiary cząstek i stabilność termiczną napełniacza celulozowego, stosując metody FTIR/ATR, TGA oraz mikroskopię optyczną. Efektywność estryfikacji MCC bezwodnikiem bursztynowym rosła z czasem reakcji do 90 min i była wyraźnie większa w warunkach pola promieniowania mikrofalowego w porównaniu z ogrzewaniem konwencjonalnym. Obserwowano obniżenie temperatur degradacji modyfikowanej MCC w porównaniu z materiałem niemodyfikowanym na skutek wprowadzenia bocznych grup funkcyjnych w łańcuch celulozy i rozwinięcia powierzchni ziaren MCC. Zmniejszenie rozmiarów ziaren napełniacza na skutek modyfikacji chemicznej, szczególnie w warunkach ogrzewania mikrofalowego, wskazywało na zachodzenie częściowej hydrolizy obszarów amorficznych celulozy w kwaśnym środowisku reakcji. Mniejsze cząsteczki potencjalnie umożliwiają uzyskanie bardziej równomiernej dyspersji napełniacza w osnowie polimeru. Prowadzenie reakcji estryfikacji w warunkach pola mikrofalowego umożliwia uzyskanie napełniacza o większym stopniu zmodyfikowania powierzchni, a przez to wytwarzanie MCC o szerszym zakresie właściwości powierzchniowych i jej zastosowanie jako napełniacza wzmacniającego w całkowicie biodegradowalnych kompozytach polimerowych.

6

Properties of moldings prepared from LDPE-pumpkin seed hulls blend

Głogowska K., Sikora J., Dulebova L.

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2017

|

Vol. 11, no 4

318--325

EN

In recent decades, standard polymer blends for different applications have been more and more often replaced by blends containing raw materials. The use of natural materials as filler in thermoplastics brings both economic and environmental benefits. The use of a given vegetable filler depends on the geographic location and natural occurrence of the vegetables in a given geographic region. In Poland, for instance, the pumpkin is one of such vegetables. They are used for producing oil which is pressed from pumpkin seeds. Pumpkin seeds are then collected, dried and purified to produce waste material in hull form. Particles of ground pumpkin seed hulls with varying sizes and weight-in-weight concentration ranging from 0% to 20% relative to the matrix are used as filler in low-density polyethylene. Pumpkin seed hulls are ground and sieved. Four fractions of hulls with different particle sizes are produced: <0.2 mm, 0.2-0.4 mm, 0.4-0.6 mm, 0.6-0.8 mm. The paper reports the results of investigation of the mechanical properties, i.e., strength properties determined by static tensile testing and hardness measurement, of injection molds produced at constant processing parameters. In addition, the cross sections of the obtained products are subjected to microscopic examination. Relationships are determined between tensile modulus, maximum tensile stress, tensile stress at yield, maximum tensile strain, tensile strain at yield as well as Shore hardness and weigh-in-weight concentration of the powdered natural filler and its grain sizes. Finally, relevant conclusions are drawn.

7

Assessment of the resistance to external factors of low-density polyethylene modified with natural fillers

Głogowska K., Majewski Ł., Gajdoš I., Mitaľ G.

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2017

|

Vol. 11, no 4

35--40

EN

The study reports the results of investigation of basic processing and thermal properties of low-density polyethylene modified with two types of natural filler: wheat bran and pumpkin seed hulls, their content ranging from 5% to 15% relative to the matrix. In addition, physical properties of the produced granulates are determined, i.e. the relationship between their density and the applied contents of the tested fillers. Furthermore, the study reports the results concerning longitudinal shrinkage, abrasion resistance and cold water absorption of injection molded tensile specimens.

8

Mączka drzewna jako napełniacz karboksylowanego kauczuku butadienowo-akrylonitrylowego

Olejnik A., Smejda-Krzewicka A., Dmowska-Jasek P., Strzelec K.

Elastomery

|

2016

|

T. 20, nr 3

8--16

PL

Zbadano i porównano wpływ ilości i rodzaju napełniacza na sieciowanie karboksylowanego kauczuku butadienowo-akrylonitrylowego (XNBR) oraz na właściwości wytworzonych wulkanizatów. Jako napełniacz zastosowano mączkę drzewną pochodzącą z drzew iglastych (MDI) lub liściastych (MDL). Stwierdzono, że mieszanki XNBR/MDI oraz XNBR/MDL ogrzewane przez 30 min w obecności tlenku magnezu (MgO) osiągnęły znaczny stopień usieciowania malejący wraz z ilością dodawanego napełniacza. Obecność napełniacza wpływa na właściwości mechaniczne wytworzonych wulkanizatów. Wulkanizaty napełnione mączką drzewną pochodzącą zarówno z drzew iglastych, jak i liściastych odznaczały się zadowalającą wytrzymałością na rozciąganie przy zerwaniu. Wartość wytrzymałości na rozciąganie przy zerwaniu wulkanizatu zawierającego 20 cz. mas. MDI lub MDL wyniosła ok. 21 MPa. Wulkanizaty charakteryzowały się również bardzo dobrą odpornością na starzenie termooksydacyjne. Dodatkowo zarówno wprowadzenie MDI, jak i MDL do mieszanki XNBR wyraźnie i długotrwale poprawia walory zapachowe wulkanizatów.

EN

The effect of the amount of natural fillers on the crosslinking of carboxylated acrylonitrile-butadiene rubber (XNBR) and the properties of the obtained vulcanizates were examined and compared. Wood flour derived from coniferous (MDI) or deciduous trees (MDL) was used as the filler. It has been found that blends of XNBR/MDI and XNBR/MDL heated for 30 minutes in the presence of magnesium oxide (MgO) achieved high crosslinking degree, decreasing slightly with the amount of the filler. The presence of the filler affects the mechanical properties of obtained vulcanizates. Vulcanizates filled with wood flour derived from coniferous and deciduous trees are characterized by satisfactory tensile strength. The value for tensile strength was to 21 MPa for the vulcanizate containing 20 phr of MDI or MDL. The vulcanizates exhibit good resistance to thermo-oxidative aging. The addition of both MDI or MDL clearly and lastingly improves the smell in the vulcanizates.

9

Właściwości przetwórcze kompozytów polipropylenowych z napełniaczem w postaci rozdrobnionej słomy ryżowej

Tartakowska D., Tartakowski Z.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2014

|

[R.] 20, nr 6 (162)

572--576

PL

Podstawowym problemem kompozytów z napełniaczami pochodzenia naturalnego, jest ich duża podatność na działanie wilgotności oraz wrażliwość na temperaturę przetwarzania. Przeprowadzono badania nad możliwością zastosowania w charakterze napełniacza rozdrobnionej słomy ryżowej, która spośród napełniaczy organicznych wykazuje się dużą zawartością SiO2 (krzemionki), co ograniczy absorpcję wilgoci przez kompozyt. Kompozyty z tym napełniaczem mogą mieć zastosowanie na wyroby techniczne pracujące w środowisku o zwiększonej wilgotności. Dla przyszłej aplikacji materiału analizowano wpływ zawartości napełniacza na właściwości przetwórcze kompozytów takie jak: wskaźnik szybkości płynięcia, stopień wypełnienia formy z gniazdem formującym w kształcie spirali oraz skurcz powtryskowy. Określono również wytrzymałość na rozciąganie statyczne oraz udarność. Stwierdzono, że zastosowany napełniacz korzystnie wpływa na właściwości kompozytu, zmniejsza skurcz powtryskowy, zaś wypełnienie form uzależnione jest do koncentracji napełniacza w kompozycie oraz warunków przetwarzania (ciśnienie wtrysku, temperatura wtrysku).

EN

The basic problem with composites filled with fillers of natural origin is the high susceptibility to humidity and processing temperature. The studies on the possibility of use of grinded rice straw as a particulate filler, which characterizes an especially high content of SiO2 (silica), which probably will reduce the moisture absorption of the composite were done. The composites of the filler could be then applied for the technical products working in an environment of high humidity. For future applications the influence of the filler content on the processing and the processing properties of the composites such as melt flow index, degree of filling a spiral mold and shrinkage were analyzed. The static tensile strength and impact strength have been measured. It has been found that the use of these fillers preferably affects the properties of the composite, reduced shrinkage and mold filling is subjected to the filler concentration in the composite and processing conditions (injection pressure, the injection temperature).

10

Modyfikacja recyklatu z folii poliamidowo-polietylenowej trawą morską

Tartakowski Z., Lewandowska-Kosyl J., Kosyl M.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2013

|

[R.] 19, nr 5 (155)

549--553

PL

Kompozyty polimerowe z napełniaczami pochodzenia naturalnego stanowią jedną z najbardziej dynamicznie rozwijających się grup materiałów konstrukcyjnych. Najczęściej wytwarzane są z użyciem osnowy tworzyw takich jak: PE, PP, PVC, PLA, zaś jako napełniacze stosuje się: pył drzewny, włókna celulozowe, łuski zbożowe, włókna lnu, konopi, sizalu, juty, abaki, kokosu czy też kenafu. W pracy przedstawiono wyniki badań nowych kompozytów polimerowych, wytworzonych na osnowie recyklatów z wielowarstwowych folii poliamidowo-polietylenowych oraz napełniaczy odnawialnych w postaci rozdrobnionej trawy morskiej. Zastosowany napełniacze ze względu na swój skład (np. krzemionka) posiada szereg specyficznych cech mogących korzystnie wpłynąć na właściwości eksploatacyjne wyrobów technicznych pracujących w różnych środowiskach. Dla celów aplikacyjnych wytworzono kompozyty o różnej zawartości napełniacza i poddano je badaniom mechanicznym, przetwórczym oraz starzeniowym. Stwierdzono, że zastosowanie napełniacza w postaci trawy morskiej, korzystnie wpłynęło na poprawę właściwości mechanicznych oraz na zmniejszenie skurczu wtryskowego. Jednocześnie wykazano, że proces starzenia w niewielkim stopniu wpłynął na zmianę właściwości mechanicznych badanych kompozytów. Na podstawie otrzymanych wyników stwierdzono, że nowe kompozyty z napełniaczem z trawy morskiej mogą mieć zastosowanie na wyroby techniczne o specjalnym przeznaczeniu.

EN

Polymer composites with fillers of natural origin are one of the fastest growing groups of rnaterials. Most are prepared using matrix materials such as PE, PP, PVC, PLA, and fillers which are used include: wood dust, cellulose fibers, cereal hulls, flax, hemp, sisal, jute, abaca, coconut or kenaf. This paper presents the results of new polymer composites, made on the base of recyclates from multilayer films of polyethylene and polyamide with renewable fillers in particulate form of sea grass. Fillers used in compositions (eg silica) have a number of specific features which could have a positive impact on the performance characteristics of technical products in different environments. For the purposes of application, composites were prepared with different contents of fillers and subjected to mechanical testing, processing, and aging. It was found that the use of a filler in the form of sea grass, improved mnechanical properties and reduced shrinkage in injection. At the same time, the aging process showed to have little effect on the change of mechanical properties of the composites. Based on the obtained results, the new composites with a filler of sea grass may be applied in technical products for special purposes.