Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Study on efficiency of solid-state polycondensation on poly(ethylene terephthalate)/carbon nanotube composites

Kwiatkowska M., Kowalczyk I.

Composites Theory and Practice

|

2015

|

R. 15, nr 3

119--123

EN

One of the problems concerning carbon nanotube (CNT)/thermoplastic polyester composites, prepared by in situ synthesis, is usually a lower molecular weight of the polymer matrix when compared to a homopolymer polymerized in the same conditions. It results in lower elongation at break/mechanical strength of the polymer, which may diminish the reinforcing effect coming from polymer/CNT interactions in the composite. Extension of the reaction time brings, in turn, problems with extruding the melted composite from the reactor due to its high viscosity and in consequence material waste. The objective of this study was to evaluate the efficiency of the solid-state polycondensation process (SSP), which is commonly applied to thermoplastic polyesters on an industrial scale, as regards poly(ethylene terephthalate) (PET) filled with single-walled (SWCNT) or multi-walled (MWCNT) carbon nanotubes. The experiments were carried out using a laboratory-made vacuum SSP set-up. The presented results prove the relatively high efficiency of the process, however, the material geometry seems to be a key factor. The best results were achieved for samples with the smallest thickness. Moreover the presence of nanoparticles in the polymer does not prevent or hinder further polymerization in the solid, and the reaction effectiveness is even higher in CNT composites when compared to an unfilled polymer.

PL

Jednym z problemów w pracach badawczych nad wytwarzaniem kompozytów poliestrowych z udziałem nanorurek węglowych (CNT) metodą syntezy in situ jest trudność w uzyskaniu odpowiedniej masy cząsteczkowej osnowy polimerowej w porównaniu z masą poliestru syntezowanego w tych samych warunkach, lecz bez udziału nanonapełniaczy. Może to niwelować spodziewany efekt wzmocnienia, wynikający z oddziaływań polimer-nanonapełniacz. Wydłużenie zaś syntezy kompozytu wiąże się z trudnościami z wytłoczeniem materiału z reaktora na skutek jego dużej lepkości i stratami materiału. Celem prezentowanych badań było zbadanie efektywności procesu polimeryzacji w stanie stałym (SSP), jaki stosuje się w warunkach przemysłowych m.in. do termoplastycznych poliestrów, w zastosowaniu do kompozytów poli(tereftalanu etylenu) z udziałem jedno- i wielościennych nanorurek węglowych. Eksperymenty prowadzono na próbkach o różnej geometrii, tj. granulacie, elementach wyprasek oraz cienkich foliach. Wyniki badań w skali laboratoryjnej wskazują na stosunkowo wysoką efektywność dopolikondensowania, przy czym zarówno w przypadku homopolimeru, jak i kompozytów największy przyrost mas cząsteczkowych uzyskano dla materiałów w postaci folii. Ponadto potwierdzono, iż obecność nanostruktur nie tylko nie stanowi ograniczenia dla reakcji polimeryzacji w stanie stałym, ale również efektywność procesu w przypadku kompozytów jest większa niż dla polimeru bez udziału CNT.

2

Composite zones produced in iron castings by in-situ synthesis of TiC carbides

Olejnik E., Górny M., Tokarski T., Grabowska B., Kmita A., Sikora G.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 2

465--471

EN

The study discusses a method of producing composite zones at the edge of castings made of ferritic-pearlitic ductile iron. Composite zones were produced in castings made of ferritic-pearlitic ductile iron at the casting edge. The reinforcing phase for the composite zone was TiC carbide, obtained by in-situ synthesis of substrates introduced into the mould in the form of compacts. The composition of the substrates of the reaction of the TiC synthesis was next enriched with an Fe filler added in an amount of 10 and 50 wt. % to investigate the possibility of changing the hardness of the composite zone. The addition of filler changed the surface fraction and the average size of TiC precipitates. In the case of the 50 wt. % addition, a tenfold reduction in the dimensions of the carbides was obtained. This increased their surface fraction relative to the compact composition containing only 10 wt. % of the filler. Changes in mechanical properties were analysed within the zone area by the measurement of hardness HV. The study showed a gradual decrease of the zone hardness in function of the amount of the filler added. This trend was also true as regards the composite zone in castings, where a significant refinement and increased surface content of the TiC precipitates was observed.

PL

W pracy omówiono metodę wytwarzania stref kompozytowych w odlewach z ferrytyczno-perlitycznego żeliwa sferoidalnego. Faza wzmacniająca strefy kompozytowej był węglik tytanu (TiC), uzyskany w wyniku syntezy in situ substratów wprowadzonych do formy w postaci wyprasek. Do kompozycji substratów reakcji syntezy TiC wprowadzono wypełniacz, proszek Fe w ilości 10 i 50 %mas. w celu zbadania możliwości zmiany twardości strefy kompozytowej. Dodatek wypełniacza spowodował zmiane udziału powierzchniowego oraz średniej wielkości TiC. W przypadku 50 %mas. dodatku wypełniacza otrzymano dziesięciokrotne zmniejszenie wymiarów węglików. Analizowano zmiany mechaniczne w obrębie strefy, badając jej twardość HV. Badana wykazały stopniowy spadek twardości strefy wraz z ilością dodawanego wypełniacza. Tendencja ta dotyczyła również strefy kompozytowej odlewu, w którym stwierdzono znaczne rozdrobnienie wydzieleń TiC i wzrost ich udziału powierzchniowego.

3

Wpływ udziału cząstek TiB2 syntezowanych in situ na mechaniczne rozdrabnianie cyrkoniowych proszków kompozytowych

Moskała N., Tylek N., Pyda W.

Materiały Ceramiczne

|

2010

|

T. 62, nr 2

203-206

PL

W pracy przedstawiono badania nad wpływem udziału objętościowego cząstek dwuborku tytanu w proszkach kompozytowych ZrO2/TiB2 na ich podatność na rozdrabnianie oraz na domiał materiału mielników (3Y-TZP) w trakcie rozdrabniania w mieszadłowym młynie kulowym na mokro. Proszki kompozytowe ZrO2/TiB2 otrzymano metodą in situ wykorzystującą wysokotemperaturową reakcję w fazie stałej z udziałem TiO2 rozpuszczonego w roztworze stałym z ZrO2, amorficznego boru i węgla, przeprowadzoną w temperaturze 1300°C. Skład fazowy proszków i rozmiar krystalitów TiB2 oznaczono ilościowo metodami dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego. Badania podatności na mielenie oparto na analizie wielkości rozwinięcia powierzchni właściwej, wyznaczonej metodą adsorpcyjną (BET) przed i po procesie rozdrabniania. Domiał mielników wyznaczono metodą wagową. Stwierdzono hamujący wpływ udziału cząstek dwuborku tytanu syntezowanych in situ na wzrost powierzchni właściwej cyrkoniowych proszków kompozytowych, a zatem na obniżenie podatności na rozdrabnianie, po przekroczeniu wartości ∼29% obj. TiB2. Zaobserwowano znaczny domiał mielników cyrkoniowych, niezależny od udziału wtrąceń TiB2 w zakresie 21-38% obj. Sugeruje się, że takie zachowanie ma związek z rozmiarem wtrąceń TiB2 i morfologią cząstek kompozytowych proszków cyrkoniowych otrzymywanych w procesie in situ.

EN

In the work, an effect of volume content of titanium diboride particles in the ZrO2/TiB2 composite powders on comminution susceptibility and admixture of the grinding media material (3Y-TZP) during wet attrition grinding was studied. The composite ZrO2/TiB2 powders were manufactured by the in situ method, using the high temperature reaction, which proceeded in solid state among TiO2 dissolved in the zirconia solid solution, amorphous boron and carbon at 1300°C. The phase composition of the powders and TiB2 crystallite sizes were determined qualitatively by X-ray diffractometry. The study was based on an analysis of the specific surface area determined by the BET adsorption method before and after comminution. The admixture of grinding media was measured with the gravimetric method. It was observed that titanium diboride particles synthesized in situ inhibit an increase of the specific surface area of the zirconia composite powders above a content of ∼29 vol.%, decreasing the comminution susceptibility. The significant admixture of zirconia grinding media was found independently on the TiB2 content in a range of 21-38 vol.%. This behaviour is suggested to be related to the TiB2 particle size and the morphology of composite particles of the zirconia powders, manufactured in the in situ process.

4

Wpływ prekursorów TiB2 na właściwości kompozytowych proszków cyrkoniowych syntezowanych metodą " in situ "

Pyda W., Moskała N., Bućko M. M.

Kompozyty

|

2008

|

R. 8, nr 4

354-359

PL

Cyrkoniowe proszki kompozytowe zawierające wtrącenia nietlenkowe wytworzono metodą in situ polegającą na reakcji TiO2 rozpuszczonego w ZrO2 z borem pierwiastkowym lub tlenkiem boru w obecności węgla. Tlenek boru pochodził z dehydratacji H3BO3, natomiast węgiel z pirolizy żywicy fenolowo-formaldehydowej. Wykorzystano nanoproszek cyrkoniowy otrzymany metodą hydrotermalną o składzie 2,5% mol. Y2O3 - 18% mol. TiO2 - 79,5% mol. ZrO2. Jednorodne mieszaniny substratów ogrzewano w próżni w temperaturach 1100+1600°C przez 4 h. Określono wpływ rodzaju prekursora boru i temperatury syntezy na skład fazowy proszków (XRD), strukturę wybranych faz (XRD), wielkość krystalitów (XRD) i powierzchnię właściwą (BET). Proszki syntezowane z udziałem kwasu ortoborowego zawierały znaczną ilość TiC oraz innych faz nietlenkowych, będących roztworami stałymi o składzie zależnym od warunków krystalizacji i składu chemicznego użytej mieszaniny substratów. Jedynie w przypadku użycia boru pierwiastkowego i temperatury 1300°C otrzymano proszki cyrkoniowe zawierające wyłącznie cząstki TiB2. Zastosowanie kwasu ortoborowego sprzyjało otrzymaniu proszków kompozytowych o rozmiarze wtrąceń TiB2 wynoszącym 60+80 nm, natomiast użycie boru amorficznego dawało nanokrystality TiB2 o rozmiarach 60+145 nm.

EN

An in situ method was used to prepare zirconia powders containing nonoxide particles. The method involved a reaction among TiO2 dissolved in the zirconia solid solution, elementary boron or boron oxide originated from H3BO3 dehydration and carbon originated from pyrolysis of phenol-formaldehyde resin. The zirconia nanopowder stabilized with 2.5 mol. % Y2O3 and doped with 18 mol. % TiO2 was used. The nanopowder was prepared by using a co-precipitation method followed by hydrothermal crystallization of a zirconia hydrogel for 4 h at 240°C under 3.4 MPa. Uniform mixtures of zirconia nanopowder, phenol-formaldehyde resin and boric acids or elementary boron were preheated for 0.5 h at 800°C in flow of argon and then heat treated for 4 hrs at the temperatures ranging from 1100°C to 1600°C under 2ź10-4 mbar. The effect of TiB2 precursors on properties of the resultant zirconia composite powders was studied. The phase composition of the powders and a structure of the selected nonoxide phase were determined by\X-ray diffractometry. Crystallite sizes of TiB2 and TiC particles were determined from (011) and (002) X-ray line broadening. Specific surface area was measured by the BET method. The following phases were detected in the studied powders: monoclinic, tetragonal and cubic zirconia polymorphs, TiB2, TiC, ZrB2, ZrSi, YBO3 i Y2O3, Zr(C,B)-I, Zr(C,B)-II, Zr(C,B)-III. The last three phases are isostructural between each other and with ZrC and TiC. They are most probably solid solutions of carbon in ZrB or boron in TiC. TiB2 and TiC were main inclusion phases observed. The powders originated from boric acid contained TiB2 beside a significant amount of TiC. The powders originated from elementary boron showed mainly TiB2 embedded in the zirconia phases. In case of the powder synthesized at 1300°C there were only TiB2 inclusions present. The amount of secondary phases such as ZrB2, Zr(C,B)-I, Zr(C,B)-II and Zr(C,B)-III increased with temperature reaching maximums at 1600°C. The monoclinic phase content decreased with temperature from a value of ~80 vol. % to < 30 vol. % independently on the TiB2 precursor used. Simultaneously, the sum of tetragonal and cubic zirconia increased. The elementary cell volume measurements indicated an increase of the TiB2 and TiC cell volume with temperature when the boric acid was used. The TiB2 cell volume remained practically unchanged when the elementary boron was used. This confirms that the studied secondary phases were the solid solutions or nonstoichiometric phases of composition depended on the crystallization conditions and boron precursor used. TiB2 crystallites increased the size by 3 times with synthesis temperature when elementary boron was used. In case of the zirconia powders of boron acid origin, the TiB2 crystallites increased only by 50% in size. It can be concluded that boron acid favours crystallization of the TiB2 and TiC nanocrystallites of 60+80 nm and 25+40 nm in size, respectively and elementary boron favours only TiB2 nanocrystallites of 60+145 nm in size.

5

Właściwości karboksylowanego kauczuku butadienowo-akrylonitrylowego zawierającego "in situ" zsyntetyzowane napełniacze krzemionkowe

Zaborski M., Pietrasik J.

Polimery

|

2002

|

T. 47, nr 9

643-648

PL

Z prekursorów krzemoorganicznych metodą "zol-żel" zsyntetyzowano napełniacze krzemionkowe w środowisku karboksylowanego kauczuku butadienowo-akrylonitrylowe-go (XNBR). Tworzą one agregaty o wymiarach kilku |xm. Prekursorami były N-2-aminoetylo-3-aminopropylotrimetoksysi-lan (DAMS) oraz tetraetoksysilan (TEOS). Stwierdzono, że DAMS jest substancją sieciującą XNBR. Węzłami sieci są domeny silseskwioksanowe zawierające wiązania zarówno amidowe, jak i jonowe. Część węzłów sieci (ok. 30%) ulega rozpadowi pod wpływem etylenodiaminy. W miarę wzrostu zawartości DAMS zwiększa się gęstość usieciowania elastomeru, jak również naprężenie w warunkach odpowiednich wydłużeń oraz wytrzymałość na rozciąganie. Z pomiarów dynamicznych właściwości wulkanizatów wynika, że związki krzemoorganiczne nie wpływają na temperaturę zeszklenia, lecz w przedziale temperatury 30-40°C występuje przejście związane z ruchliwością agregatów jonowych. Wprowadzenie do elastomeru mieszaniny DAMS + TEOS powoduje, że domeny silseskwioksanowe stają się bardziej usieciowane, a napełniacz wykazuje tendencję do tworzenia własnej struktury. Z pomiarów 2 Si NMR wynika, że gdy wzajemny stosunek silanów wynosi 1:1 uzyskuje się w przeważającej części struktury trójfunkcyjne Q3, ale obecne są również struktury czterofunkcyjne Q . Zwiększanie zawartości struktury czterofunkcyjnej Q (czyli synteza napełniacza z mieszanin DAMS + TEOS) prowadzi do wzrostu naprężeń w warunkach oddziaływania określonych wydłużeń oraz zwiększenia wytrzymałości na rozciąganie.

EN

From silica precursors we synthesized silica fillers in sol-gel reaction in the carboxylated acrylonitrile/butadiene rubber (XNBR). N-2-aminoethyl-3-aminopropyl-trimethoxysilane (DAMS) and tetraethoxysilane (TEOS) were used as fillers' precursors. It has been found that DAMS is a substance crosslinking XNBR. The network points are silsesquioxanes' domains containing amide as well as ionic bonds. Some part of points (similar to30%) decompose under ethylenediamine treatment. The bigger DAMS content the bigger crosslinking density of elastomer as ell as the stress at suitable elongation and tensile strength Tables 2 and 4). The dynamic properties measurements show that rganosilica compounds do not influence glass transitiontemperature of elastomer (Table 6) but in the range of 30-40degreesC the second maximum appears which is a transition connected to ionic aggregates activity. Addition of a mixture of DAMS + TEOS to the elastomer causes the increase of crosslinking of silsesquioxanes' domains and the filler shows tendency to creation of its own structure (Fig. 2). Si-29 NMR results show that mostly trifunctional structures Q(3) are obtained for equal ratio of silanes (1:1) but tetrafunctional structures Q(4) are also present (Table 1). The increasing of tetrafunctional structure Q(4) content, that is a synthesis of a filler with DAMS + TEOS mixture, leads to the increase of stress at suitable elongation, and tensile strength (Table 5).