Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wykorzystanie dyfraktometrii rentgenowskiej do badania morfologii polimerów stosowanych do produkcji geosyntetyków

Bączek Marcin, Ślusarczyk Czesław

Polish Journal of Materials and Environmental Engineering

|

2022

|

Vol. 3 (23)

10--20

EN

X-ray methods are very useful tools for the structural characterization of polymer systems. Considering the angular range in which X-ray scattering is registered, one can distinguish wide-angle (WAXS) and small-angle (SAXS) X-ray scattering techniques. WAXS method is most frequently used to characterize crystalline regions in semicrystalline polymers. By means of these method one can estimate the weight fraction of the crystalline regions (i.e. the degree of crystallinity), the mean sizes of crystallites and the orientation of crystallographic planes towards the chosen direction. WAXS can also be used to determination of polymorphism in polymers. Application of SAXS method to the investigation of two-phase polymer systems yields information about the long period of the lamellar structure, the thickness of crystalline regions in lamellar stacks and the thickness of the transition layer between crystalline and amorphous regions. For amorphous two-phase polymers SAXS permits determination of the correlation lenght which is connected with mean sizes one of the phase. In the case of fractal systems SAXS is used to estimate the fractal dimension. This paper will briefly discuss individual X-ray methods and present specific examples of their applications in the evaluation of the supermolecular structure of several selected types of fibers made of polymers used for the production of geosynthetics, i.e. polyester (PES) and polyacrylonitrile (PAN).

2

PET/Cloisite®15A composite fibers – studies on the structure and the flame inhibition mechanism

Fabia Janusz, Gawłowski Andrzej, Rom Monika, Ślusarczyk Czesław, Biniaś Włodzimierz, Brzozowska-Stanuch Anna, Puchalski Michał

Polimery

|

2020

|

T. 65, nr 9

622--631

EN

The improvement of poly(ethylene terephthalate) (PET) fibers flame retardancy is usually achieved by using antipyrenes, which may be incorporated into polyester molecules during polycondensation or are physically mixed with polymer in the fiber formation process. In this article we present an alternative method to reduce the flammability of PET fibers and fabrics which is analogous to dyeing them with a dispersed dyes in a high temperature bath. We have tested this method many times using various modifiers so far. This time, we applied a commercial organophilized montmorillonite Cloisite®15A (C15A). In the presented work, using Limited Oxygen Index (LOI) flammability tests and the thermogravimetric analysis (TGA) method, the effectiveness of the modification used was demonstrated and its optimal variant was determined. Based on Fourier Transform-Infrared Spectroscopy (FT-IR) studies, the existence of interactions between PET macromolecules and the C15A modifier in the entire temperature range of the oxidative degradation was confirmed. Using the Wide-Angle X-ray Scattering (WAXS) and Small-Angle X-ray Scattering (SAXS) methods, the basic parameters of the nanostructure of the studied fibers were determined, and their nanocomposite nature was confirmed. The most important goal, which was successfully achieved, was to explain the mechanism of flame inhibition by the applied modifier C15A.

PL

Poprawę właściwości palnych włókien poli(tereftalanu etylenu) (PET) można uzyskać w wyniku zastosowania uniepalniaczy, które mogą być wprowadzane do mieszaniny reakcyjnej podczas polikondensacji poliestru lub fizycznie mieszane z polimerem w procesie tworzenia włókien. W niniejszym artykule przedstawiono alternatywną metodę zmniejszania palności włókien i wyrobów tekstylnych z PET, analogiczną do procesu ich barwienia rozproszonymi barwnikami w kąpieli wysokotemperaturowej. Metodę tę testowaliśmy już wielokrotnie przy użyciu różnych modyfikatorów. Tym razem zastosowaliśmy handlowo dostępny organofilizowany montmorylonit Cloisite®15A (C15A). Za pomocą testów palności (określano wartość LOI – wskaźnika tlenowego) oraz analizy termograwimetrycznej (TGA) wykazano skuteczność zastosowanej modyfikacji i określono jej optymalny wariant. Na podstawie badań spektroskopowych FT-IR (spektroskopia w podczerwieni z transformacją Fouriera) potwierdzono występowanie oddziaływań między makrocząsteczkami PET i modyfikatora C15A w całym zakresie temperatury, obejmującym proces degradacji oksydacyjnej. Metodami szeroko i mało kątowej dyfrakcji rentgenowskiej (WAXS i SAXS) określono podstawowe parametry nanostruktury badanych włókien oraz potwierdzono ich nanokompozytowy charakter. Wyjaśniono także mechanizm inhibitowania płomienia przez zastosowany modyfikator C15A.

3

Effect of graphene oxide additive on the structure of composite cellulose fibers

Gabryś Tobiasz, Ślusarczyk Czesław

Polimery

|

2020

|

T. 65, nr 9

646--650

EN

The paper presents results of investigations on the effect of the addition of graphene oxide (GO) on the structural properties of composite cellulose fibers (CEL). GO/CEL fibers were obtained from a solution of CEL in ionic liquid – 1-ethyl-3-methylimidazole acetate – with the addition of GO dispersion in DMF. A classic wet spinning method was used using water and methanol as coagulants. Results have shown that the addition of GO increases the crystallinity of fibers to 31–40.8%. Moreover, these results indicate a significant impact of the coagulant used in the fiber forming process. Methanol coagulated fibers have greater porosity and larger pore sizes than water coagulated fibers.

PL

Przedstawiono badania wpływu dodatku tlenku grafenu (GO) na właściwości strukturalne kompozytowych włókien celulozowych (CEL). Włókna GO/CEL otrzymywano z roztworu CEL w cieczy jonowej – octanie 1-etylo-3-metyloimidazolu – z dodatkiem dyspersji GO w DMF. Zastosowano klasyczną metodę formowania włókien na mokro z zastosowaniem wody oraz metanolu jako koagulantów. Badania wykazały, że dodatek GO wpływa na wzrost stopnia krystaliczności włókien do wartości 31–40,8%. Ponadto wyniki te wskazują na znaczny wpływ koagulantu stosowanego w procesie formowania włókien na ich strukturę. Włókna koagulowane metanolem mają większą porowatość i większe rozmiary porów niż włókna koagulowane wodą.

4

A comparison of the structure of lamellar stacks in a semicrystalline polymer during melting and crystallization by means of the Intensity Superposition Method

Rabiej Stanisław, Rabiej Małgorzata

Polimery

|

2020

|

T. 65, nr 9

632--638

EN

This work presents the results of Small Angle X-ray Scattering (SAXS) investigations of the structure of lamellar stacks in ethylene-1-octene copolymer during heating and cooling. The SAXS curves were analysed using the Intensity Superposition Method (ISM). By means of this method, not only the average values of the parameters of lamellar stacks but also the stacks crystallinity distribution function were determined. Based on this function, the structure of lamellar stacks during crystallization and melting of the copolymer was compared and observed differences were indicated.

PL

Przedstawiono wyniki badań struktury stosów lamelarnych w kopolimerach etylen-1-okten, wykonane metodą małokątowego rozpraszania promieni rentgenowskich (SAXS) w trakcie ogrzewania i chłodzenia. Krzywe SAXS analizowano przy użyciu Metody Superpozycji Intensywności (ISM). Metoda ta pozwoliła wyznaczyć nie tylko średnie wartości parametrów stosów, ale także funkcję rozkładu stopnia krystaliczności stosów. Na podstawie analizy tej funkcji wykazano istotne różnice w strukturze stosów lamelarnych w procesach krystalizacji i topnienia.

5

Inhibitors of thermally induced burn incidents – the examinations of the flammability, TGA, SAXS and SEM methods

Pielesz A., Gawłowski A., Fabia J., Ślusarczyk C., Sarna E.

Polimery

|

2017

|

T. 62, nr 11-12

806--811

EN

The examinations of the skin flammability, small-angle X-ray scattering (SAXS) and thermogravimetric (TGA) investigations were all carried out in temperature sufficient for simulating a burn incident. Above methods were used to perform assessment of collagen molecular structure changes in conditions of thermal oxidative stress, whereas the scanning electron microscopy analysis (SEM) was used to illustrate skin surface changes. The changes were observed in the presence of active antioxidants such as L-ascorbic acid, sodium ascorbate and hydrogel of orthosilicic acid H4SiO4 • n H2O. Presence of these modifiers of the burn process minimizes external effects of simulated burn incidents for model samples of animal skin and burn wound epidermis extracted from the patients. The examinations of the skin flammability were carried out with the limited oxygen index (LOI) method. In this study, synergy between orthosilicic acid and L-ascorbic acid and sodium ascorbate into animal and human skin has been shown through an increase in LOI values. The treatment by means of L-ascorbic acid affects particular morphological changes in the skin which is visible in SEM method. Skin samples incubated in the solution of the 3.5 %, 5 % L-ascorbic acid, 7 % sodium ascorbate solutions and 7 % orthosilicic acid demonstrate the development of a structure resembling a coherent solid composite. SAXS gives structural information on the assembly of dermal collagen as well as the lamellar organization of stratum corneum (SC) lipids located in the outermost part of the epidermis. Using this technique, two lamellar phases with repeat distance of approximately 4.3 and 6 nm in the SC lipids domains were observed. Moreover, the diameter of the collagen fibrils were extracted. The observed differences in the values of these parameters allowed us to better understand the mechanism of modification of the surface of the burn affected skin and the influence of the modification on the process of skin regeneration.

PL

Miejscowa oraz ogólna odpowiedź organizmu na oparzenie termiczne jest złożona. Nie tylko prowadzi do uszkodzenia skóry, ale wywołuje też głębokie długotrwałe zmiany w metabolizmie organizmu. Na podstawie wyznaczonego granicznego wskaźnika palności (LOI), wyników analizy termograwimetrycznej (TGA) i małokątowej dyfraktometrii rentgenowskiej (SAXS) oceniano zmiany zachodzące w strukturze kolagenu w warunkach stresu oksydacyjnego, a metodą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) określano zmiany topografii powierzchni badanych próbek skóry. Modyfikowany aktywnymi przeciwutleniaczami, takimi jak: pochodne witaminy C (np. kwas L-askorbinowy, askorbinian sodu) oraz hydrożel kwasu ortokrzemowego H4SiO4 • n H2O. Kolagen wykazuje zwiększoną aktywność biochemiczną, a obecność niniejszych modyfikatorów procesu oparzeniowego minimalizuje zewnętrzne skutki symulowanych incydentów oparzeniowych.

6

FePt3 nanosuspension synthesized from different precursors – a morphological comparison by SAXS, DLS and TEM

Sarmphim P., Soontaranon S., Sirisathitkul C., Harding P., Kijamnajsuk S., Chayasombat B., Pinitsoontorn S., Chingunpitak J.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2017

|

Vol. 65, nr 1

79--84

EN

Annealed iron-platinum (FePt) is ferromagnetic in a nanoscale regime which is necessary for energy and data storage, whereas the as-synthesized form of FePt-based nanoparticles exhibits superparamagnetism useful for biomedical applications. In this study, as-synthesized nanosuspensions from the reaction of Pt(acac)2 with Fe(acac)3 and Fe(hfac)3 are compared. X-ray diffraction (XRD) peaks for both samples are assigned to the FePt3 phase. As shown by transmission electron microscopy (TEM) and small angle X-ray scattering (SAXS), nanoparticles synthesized by using Fe(acac)3 have a smaller average diameter, but larger polydispersity index and particle agglomerations. On the other hand, the nanoparticles synthesized by using Fe(hfac)3 can self-assemble into a longer range of patterned monolayer. Dynamic light scattering (DLS), measuring the size of cluster of nanoparticles as well as oleic acid and oleylamine at their surface, confirms that larger agglomerations in the sample were synthesized by using Fe(acac)3. In addition to the size distribution, magnetic properties were influenced by the composition of these nanoparticles.

7

The Microstructural Evolution in HMX Based Plastic-bonded Explosive During Heating and Cooling Process: an in situ Small-angle Scattering Study

Yan G., Tian Q., Liu J., Fan Z., Sun G., Zhang C., Wang Y., Chen B., Gong J., Zhou X., Yang Z., Nie F., Li J., Li X.

Central European Journal of Energetic Materials

|

2016

|

Vol. 13, no. 4

916--926

EN

The thermal damage in octahydro-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazocine (HMX) based plastic-bonded explosive (PBX) was investigated using in situ small-angle neutron and X-ray scattering techniques. The microstructural evolution was quantitatively characterized by the model fitting parameters of total interfacial surface area (Sv) and void volume distribution. The Sv of HMX-PBX decreased markedly above 100 °C, indicating the movement of binder into the voids. After subsequent cooling to room temperature, the scattering intensity increased significantly with increasing storage time, and a new population of voids with average diameter of 20 nm was observed, accompanied by the gradual phase transition of HMX from δ- to β-phase. The experimental results implied that serious damage within the HMX-PBX was developed during storage after heating.

8

Układy nanohybrydowe poliuretan (PUR)/funkcjonalizowany silseskwioksan (PHIPOSS). Cz. II. Rentgenowskie badania strukturalne metodami WAXD i SAXS

Janowski B., Pielichowski K., Kwiatkowski R.

Polimery

|

2014

|

T. 59, nr 2

147--159

PL

Metodami analizy WAXD i SAXS scharakteryzowano strukturę układów nanohybrydowych poliuretan/polisilseskwioksan (PUR/POSS) o zawartości PHIPOSS: 2, 4, 6, 8 i 10 % mas. Krzywe dyfrakcyjne WAXD analizowano rozdzielając je na maksima dyfuzyjnego rozpraszania przez fazy twardą i miękką matrycy poliuretanowej badanych układów oraz pik dyfrakcyjny odpowiadający płaszczyznom krystalograficznym (101) heksagonalnej komórki elementarnej POSS. Korzystając z równania Scherrera wyznaczano wymiary D101 krystalitów POSS, uformowanych w elastomerach PUR/PHIPOSS. Stwierdzono wyraźne zróżnicowanie wartości D101 (34—22 nm) odpowiadającej różnej zawartości PHIPOSS oraz nieregularność zmian D101. Zaobserwowano też, że występujący na dyfraktogramach WAXD prepik głównego halo amorficznego przesuwa się w stronę mniejszych kątów rozpraszania wraz ze wzrostem zawartości silseskwioksanu w układzie, co odpowiada wzrostowi długości korelacji przypisanej temu pikowi, z 0,75 nm dla niemodyfikowanego PUR do ok. 1,18 nm dla elastomeru o zawartości 10 % mas. PHIPOSS. Na podstawie krzywych dyfrakcyjnych SAXS wyznaczono jednowymiarowe funkcje korelacyjne K(r) i CF(r) lamelarnej struktury nadcząsteczkowej badanych układów. Analiza tych funkcji umożliwiła określenie wielkiego okresu lamelarnej struktury nadcząsteczkowej, udziału objętościowego fazy twardej i fazy miękkiej, średniej grubości warstwy twardej i warstwy miękkiej oraz zmiany mocy rozpraszania poliuretanów hybrydowych o zawartości PHIPOSS 4 i 10 % mas. poliuretanu niemodyfikowanego. Stwierdzono, że po dokonaniu modyfikacji łańcuchów poliuretanowych cząsteczkami PHIPOSS, wielki okres lamelarnej struktury nadcząsteczkowej badanych poliuretanów nie ulega zmianie, zmniejszeniu natomiast ulega grubość warstw twardych (z 4,1 nm do 3,8—3,4 nm) i zwiększa się jednocześnie grubość warstw miękkich (z 7,0 nm do 7,4—7,8 nm). Wstosunku do niemodyfikowanego PUR, moc rozpraszania małokątowego elastomerów modyfikowanych o zawartości silseskwioksanu 4 i 10 % mas., zmniejsza się, odpowiednio, o ok. 11 % i 22 %. Efekt ten przypisano lokowaniu się krystalitów PHIPOSS w obszarach pomiędzy stosami lamelarnymi poliuretanowej matrycy nanohybrydowych elastomerów.

EN

The structure of the nanohybrid PUR/POSS systems containing 2, 4, 6, 8 and 10 wt. % PHIPOSS has been characterized by WAXD and SAXS methods. WAXD diffraction patterns of the hybrid elastomers were analyzed by deconvolution into diffuse scattering maxima of the hard phase or soft phase and the diffraction peak corresponding to the (101) crystallographic plane of the POSS hexagonal unit cell. The dimension D101 of the POSS crystallites formed in PUR/PHIPOSS elastomers, was determined using the Scherrer equation. Clear differences in the values of D101 (34—22 nm), with changes not occurring on aregular basis, were found for various PHIPOSS contents. Moreover, for all the systems investigated, it was observed that the so-called ‘prepeak' of the main amorphous halo in WAXD patterns was shifted to lower diffraction angles with an increase in PHIPOSS content. This was corresponding to an increase of correlation length associated with this peak, from 0.75 nm in case of the unmodified PUR to about 1.18 nm for the elastomer containing 10 wt.% PHIPOSS. One-dimensional correlation functions K(r) and CF(r) for the lamellar supramolecular structure of the investigated systems were determined from SAXS diffraction patterns. Based on the analysis of these functions, the following parameters have been determined: the long period of the lamellar supramolecular structure, the volume fraction and average thickness of the hard and soft phases, and the changes in the scattering power for hybrid polyurethane containing 4 and 10 wt. % of PHIPOSS compared to unmodified polyurethane. It was found that after the modification of polyurethane chains with PHIPOSS molecules the long period of the lamellar supramolecular structure of the investigated elastomers was not changed, whereas the thickness of the hard layers was reduced (from 4,1 nm to 3,8—3,4 nm) and the thickness of the soft layers was simultaneously increased (from 7,0 nm to 7,4—7,8 nm). It was also observed that the scattering power for the elastomers with POSS mass fractions of 4 and 10 % is reduced by 11 % and 22 %, respectively. This effect has been attributed to the location of PHIPOSS crystallites in the regions between the lamellar stacks in the polyurethane matrix of nanohybrid elastomers.

9

Modeling of the lamellar structure of ethylene-1-octene copolymers

Rabiej S., Rabiej M.

Polimery

|

2014

|

T. 59, nr 7-8

549--556

EN

The parameters of the lamellar structure of melt crystallized ethylene-1-octene copolymers were determined with the usage of model calculations. Two models were employed: classical model of Hosemann and a variable local structure model. In the second model it was assumed that the crystallinity of stacks varies from stack to stack according to some distribution function P(j). Theoretical SAXS curves related to the assumed models were best fitted to the experimental curves and the parameters of stacks were determined. It was found that the second model gave much better fits then the model of Hosemann. Generally, the distribution function P(j) is asymmetric and positively skewed but its shape changes for the stacks crystallized at various temperatures. At higher temperatures, starting from the melting point, the crystallinity distribution can be well approximated by the Reinhold function. At lower temperatures, closer to the final solidification, the split Gauss function is a better approximation.

PL

Badano strukturę lamelarną kopolimerów etylen-1-okten podczas ich chłodzenia od temperatury topnienia do temperatury pokojowej. Parametry struktury wyznaczano na podstawie obliczeń modelowych, polegających na optymalnym dopasowywaniu teoretycznej krzywej rozpraszania SAXS, odpowiadającej założonemu modelowi struktury, do krzywej eksperymentalnej. W obliczeniach stosowano klasyczny model Hosemanna, zgodnie z którym wszystkie stosy lamelarne występujące w polimerze są statystycznie identyczne, oraz model zakładający niejednorodność struktury polimeru. Ten ostatni model zakładał, że stopień krystaliczności stosów jest zróżnicowany, a jego występowanie w objętości polimeru opisuje pewna funkcja rozkładu P(j). Badania wykazały, że nie jest możliwe uzyskanie dobrego dopasowania krzywych teoretycznych, opisanych zależnościami podanymi przez Hosemanna, do krzywych eksperymentalnych, co tym samym świadczy o nieadekwatności tego modelu w odniesieniu do badanych struktur. Zastosowanie drugiego modelu pozwoliło na uzyskanie bardzo dobrego dopasowania w całym zakresie rejestracji krzywych SAXS. Otrzymane wyniki świadczą o niejednorodnej strukturze stosów lamelarnych w badanych kopolimerach oraz o asymetrycznym charakterze rozkładu stopnia krystaliczności w stosach. W zakresie wysokich wartości temperatury, rozkład ten może być bardzo dobrze opisany za pomocą funkcji Reinholda. W zakresie niższych wartości temperatury, bliskich temperaturze końcowego zestalenia się kopolimeru, lepszym przybliżeniem jest tzw. składana funkcja Gaussa.

10

Structure, Thermal and Mechanical Properties of PP/Organoclay Composite Fibres

Marcinčin A., Marcinčin K., Hricová M., Ujhelyiová A., Janicki J., Ślusarczyk C.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2013

|

Vol. 21, no. 1 (97)

18–-23

EN

In this paper, the effect of the uniaxial deformation of PP/organoclay composite fibers in spinning and drawing on their supermolecular structure as well as thermal and mechanical properties is presented. Commercial organoclays Cloisite C15A and Cloisite C30B, both based on montmorillonite (MMT), were used as inorganic fillers in the experimental work. The supermolecular structure of fibers was investigated by DSC analysis and X-ray dif-fraction (WAXS). The DSC measurements were carried out using the conventional method (CM) and constant length method (CLM), in which fibers of constant length were assured during measurement. The average orientation of fibers was evaluated by the sonic velocity method. The intercalation of polypropylene in interlayer galleries of the organoclay was evaluated by the SAXS method. The tenacity and Young’s modulus of composite fibers were evaluated and discussed with regard to their thermal properties and supermolecular struc-ture, as well as the intercalation and exfoliation of the (nano)filler in the polymer matrix.

PL

W pracy przedstawiono wpływ jednoosiowego odkształcenia włókien kompozytowych PP/krzemiany warstwowe w procesie przędzenia i rozciągania na ich strukturę nadczasteczkową oraz właściwości termiczne i mechaniczne. Jako wypełniacze ceramiczne w badaniach zastosowano Cloisite C15A i Cloisite C30B, wytworzone na bazie montmorylonitu (MMT). W celu zbadania nadcząsteczkowej struktury włókien zastosowano analizę DSC i dyfrakcję promieniowania rentgenowskiego (WAXS). Pomiary DSC przeprowadzono stosując metody konwencjonalne (CM) i metodę opartą na zachowaniu stałej długości włókien (CLM). Średnią orientację włókien oceniono metodą pomiaru prędkości dźwięku. Interkalacja polipropylenu w międzywarstwowe galerie krzemianów warstwowych była oceniona za pomocą metody SAXS. Wytrzymałość na rozciąganie i moduł Younga włókien kompozytowych również zostały wyznaczone i przeanalizowane w zależności od właściwości termicznych i nadcząsteczkowej struktury, jak również interkalacji i eksfoliacji (nano)wypełniaczy w macierzy polimeru.

11

Thermally induced damage in hexanitrohexaazaisowurtzitane

Tian Q., Yan G., Sun G., Huang C., Xie L., Chen B., Huang M., Li H., Liu X., Wang J.

Central European Journal of Energetic Materials

|

2013

|

Vol. 10, no. 3

359--369

EN

The evolution of the microstructure of hexanitrohexaazaisowurtzitane (CL-20) after a thermal stimulus plays a key role in the performance of CL-20. In the current work, microstructural variations of CL-20 caused by thermal treatment were investigated by X-ray diffraction, in situ variable-temperature optical microscopy, atom force microscopy, and small-angle X-ray scattering. A wave-like process, an abrupt volume expansion, movement, and fragmentation of CL-20 particles during phase transition were observed. After the phase transition (160 °C) the CL-20 sample acquired a very rough surface with numerous dimple depressions, and during the thermal decomposition stage (200 °C) a large number of voids were produced in both the bulk and the surface of the CL-20.

12

X-ray scattering and calorimetric studies of organoclays obtained by ion-exchange

Kiersnowski A., Trelińska-Wlaźlak M., Gazińska M., Pigłowski J.

Polimery

|

2011

|

T. 56, nr 9

671-675

EN

Structure and thermal behavior of organoclays has important influence on properties of clay-based polymer nanocomposites. Depending on starting materials, i.e. the mineral and amphiphilic compounds, one can obtain organoclays differing in properties. Therefore the careful choice of substrates is the way to predict and tailor ability to accommodate molecules in the interlayer spaces, catalytic activity or thermal stability of these complexes. In this paper, we present results of structural and calorimetric studies of the systems obtained of the synthetic silicate called SOMASIF modified with stoichiometric amounts of three different quaternary alkylammonium salts. SAXS studies clearly indicate that interlayer spacing (d001) of silicate, calculated from the main diffraction maximum, grows strictly linearly with the length of long aliphatic chains bonded to quaternary nitrogen atoms. Further analysis of the diffractograms leads to the conclusion that the ion exchange results in formation of a mixture of three phases with different values of interlayer spacing (d001). Results of DSC measurements suggested that, despite being adsorbed on the surface of silicates, quaternary ammonium cations may undergo phase transitions similar to the moieties in the bulk. The temperature range of these transitions was however found to be distinctly shifted towards lower values in comparison to the alkylammonium salts alone. Thermogravimetric analysis (TGA) was applied to estimate thermal stability as well as the coverage of silicate surface with amphiphilic molecules.

PL

Struktura i charakterystyka termiczna organofilizowanych glinokrzemianów warstwowych (rys. 1, tabela 1) ma istotny wpływ na właściwości nanokompozytów polimerowych otrzymanych z udziałem tego typu napełniaczy. Decydujący wpływ na właściwości takich napełniaczy ma dobór związków amfifilowych (takich jak czwartorzędowe sole amoniowe) stosowanych do modyfikacji glinokrzemianów. Przedstawiono wyniki badań: termograwimetrycznych, kalorymetrycznych i rentgenograficznych układów otrzymanych na drodze organofilizacji syntetycznej fluoromiki o handlowej nazwie SOMASIF, za pomocą trzech homologicznych, czwartorzędowych bromków alkiloamoniowych. Pomiary SAXS wykazały, że wymiana jonowa przeprowadzona przy użyciu stechiometrycznej (w stosunku do pojemności jonowymiennej minerału) ilości soli prowadzi do powstania układu złożonego z trzech faz odznaczających się różnymi odległościami międzypłaszczyznowymi (d001) (rys. 2—4). W przypadku fazy dominującej, wartość d001 jest liniowo zależna od długości najdłuższego łańcucha alkilowego związanego z atomem azotu. Zależność taka sugeruje, że cząsteczki soli amoniowych w obrębie galerii wykazują uporządkowaną strukturę o charakterze parakrystalicznym. Badania przeprowadzone metodą mikrokalorymetrii skaningowej (DSC, rys. 5) dostarczyły danych wskazujących, że układy takie mogą ulegać przemianom fazowym zbliżonym do topnienia i krystalizacji. Skutkiem interkalacji cząsteczek soli do dwuwymiarowych galerii montmorylonitu jest znaczne obniżenie wartości temperatury przejść fazowych. Stabilność termiczną uzyskanych układów oraz stopień obsadzenia powierzchni materiału amfifilowymi cząsteczkami soli oceniano na podstawie pomiarów termograwimetrycznych (tabela 2).

13

Crystallization and melting of inulin crystals. A small angle X-ray scattering approach (SAXS)

Hébette Ch. L., Delcour J. A., Koch M. H. J., Booten K., Reynaers H. L.

Polimery

|

2011

|

T. 56, nr 9

645-651

EN

Bulk crystallization of the biopolymer inulin from concentrated solutions results in the same macroscopic and microscopic morphologies as those found for synthetic polymers. Optical and electron microscopy confirm the lamellar nature of the crystals and their arrangement into stacks of lamellar crystals in superstructures like axialites and spherulites. There is evidence for the occurrence of folded chain lamellar crystals. These findings justify the attempt to explore the crystallization and melting of inulin by investigating the morphology of inulin crystals by time-resolved small angle X-ray scattering. The thickness of the lamellar crystals observed by SAXS varies with the degree of supercooling — dynamically or isothermally — as observed for synthetic polymers crystallized from the solution. The complex melting behaviour of polydisperse inulin, crystallized from the concentrated solution, as observed by DSC, and previously desribe by the present authors, can be explained by the occurrence of thin lamellae with lower thermal stability (endotherms I and II) together with thicker lamellae composed of the longer chains with a higher melting temperature (endotherms III and IV), the latter lamellae being able to thicken upon annealing by recrystallization or solid state reorganisation. The broad range of molar masses proper to the samples, the different crystallization conditions (temperature, isothermal and dynamic cooling and melting) account for fractionation and the presence of partially overlapping populations of lamellar stacks with different lc‘s and hence different thermal stabilities. The reported experiments are a basis for the exploration of the semi crystalline nature of inulin gels.

PL

Krystalizowany ze stężonych roztworów biopolimer inulinowy [wzór (I)] wykazuje makro- i mikromorfologię analogiczną do morfologii krystalicznych polimerów syntetycznych, krystalizowanych w podobnych warunkach. Płytkowy charakter kryształów inuliny potwierdza zarówno mikroskopia optyczna (rys. 3, 4), jak i elektronowa (rys. 5). Kryształy te zwane lamelami krystalicznymi tworzą, tzw. stosy lamelarne (rys. 6), a te z kolei kuliste agregaty – sferolity bądź aksjality. Morfologię kryształów inuliny badano metodą SAXS (rys. 7, 8), stwierdzając, że grubość płytek zależy od warunków krystalizacji (chłodzenia i topnienia izotermicznego bądź dynamicznego). Na podstawie krzywych topnienia skrystalizowanej ze stężonego roztworu polidyspersyjnej inuliny, można wyjaśnić występowanie cienkich płytek krystalicznych o mniejszej stabilności termicznej (endotermy I i II) wraz z grubszymi lamelami, złożonymi z dłuższych łańcuchów, o wyższej temperaturze topnienia (endotermy III i IV). Te ostatnie wykazują tendencję do zagęszczania (tworzenia agregatów) w procesie rekrystalizacji lub w wyniku reorganizacji struktury łańcuchów stałej inuliny. W szerokim zakresie mas molowych, właściwych dla badanych próbek, i w różnych warunkach krystalizacji obserwujemy frakcjonowanie i częściowe pokrywanie się stosów lamelarnych krystalitów z różną wartością lc (średniej lamelarnej grubości) i różną stabilnością cieplną. Przedstawione wyniki są podstawą do stwierdzenia semikrystalicznej struktury żeli inuliny.

14

Morphology Evaluation of Biodegradable Copolyesters Based on Dimerized Fatty Acid Studied by DSC, SAXS and WAXS

Kozlowska A., Gromadzki D., El Fray M., Štĕpánek P.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2008

|

Vol. 16, no. 6 (71)

85--88

EN

Aliphatic copolyesters of succinic acid (SA) and dimerized fatty acid (saturated dilinoleic acid (DLA)) were synthesized via direct copolycondensation in the presence of 1,4-butanediol. The thermal and mechanical properties of these copolymers were investigated as a function of the hard/soft segments’ ratio. The results of small-angle X-ray scattering (SAXS) investigations revealed that the characteristic d spacing of the copolyester supermolecular structure increases from 7 nm to 14 nm with increasing content of soft segments, DLA. It was found that the crystalline phase content determined by WAXS increases from 22 to 66% and was found to increase with increasing content in polybutylene succinate (PBS) sequences and increasing polybutylene succinate (PBS) sequence length. Also, it was shown that the synthesized polymers are susceptible to biodegradation and that the highest mass losses occurred for copolymers of lower crystallinity.

PL

Otrzymano alifatyczne kopoliestry zawierające kwas bursztynowy i dimeryzowany kwas tłuszczowy (nasycony kwas dilinoleinowy (DLA)) metodą polikonsensacji w obecności 1,4-butanodiolu. Zbadano właściwości termiczne i mechaniczne kopolimerów w zależności od zawartości segmentów sztywnych i giętkich. Wyniki badań małokątowego rozpraszania promieniowania X (SAXS) wykazały, że charakterystyczna przestrzeń d (długość wielkiego okresu) w strukturze supermolekularnej kopolimerów wzrasta od 7 nm do 14 nm ze wzrostem zawartości segmentu giętkiego, DLA. Zawartość fazy krystalicznej oznaczona metodą WAXS wzrasta od 22 do 66% co jest związane ze wzrostem zawartości i długości sekwencji poli(bursztynianu butylenowego) (PBS). Ponadto wykazano, że otrzymane polimery są podatne na biodegradację, a najwyższe ubytki masy występują dla kopolimerów o niższej krystaliczności.

15

Supramolecular Structure and Properties of PA6-LCO Molecular Composite Fibres

Janicki J., Bączek M.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2007

|

Vol. 15, no. 5-6 (64)

27--29

EN

Nowadays polyamides have become essential in fibre production for textiles and technical uses. However, such applications require extremely high strength parameters as well as excellent dimensional stability. In order to improve polymer properties they are reinforced with glass fibres or with very high strength and high modulus liquid crystalline polymers. In this work fibres formed from a new category of high-performance polymeric materials, called molecular composites, were studied with a focus on the effect of liquid crystalline oligoester on the structure of thermoplastic polymer matrix. The supramolecular structure of the fibres was characterised by the wide and small angle x-ray scattering (WAXS and SAXS) techniques while the Differential Scanning Calorimetry (DSC) method was used for thermal characterisation. In addition some mechanical parameters of undrawn fibres are presented.

PL

Obecnie poliamidy stanowią niezbędny materiał w produkcji włókien dla tekstyliów oraz zastosowań technicznych. Jednakże tego typu obszary zastosowań wymagają szczególnie wysokiej wytrzymałości oraz stabilności wymiarów. W celu polepszenia właściwości polimerów, są one często wzmacniane albo włóknem szklanym albo też polimerami ciekłokrystalicznymi o bardzo dobrych właściwościach mechanicznych. Przedmiotem prowadzonych badań są włókna formowane z nowej kategorii wysokiej jakości materiałów polimerowych określanych mianem „kompozytów molekularnych”. W pracy podjęto próby określenia struktury nadcząsteczkowej włókien formowanych z kompozytów molekularnych PA6-LCO ze szczególnym uwzględnieniem wpływu ciekłokrystalicznego oligoestru LCO na strukturę matrycy polimeru termoplastycznego. Struktura nadcząsteczkowa włókien została scharakteryzowana poprzez szerokokątowe i małokątowe badania rentgenowskie (WAXS i SAXS) zaś ich charakterystyka termiczna na podstawie różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC). Dodatkowo zaprezentowano niektóre parametry mechaniczne surowych włókien PA6–LCO.

16

The Small-angle Scattering Behaviour of a Regular Tetrahedron

Ciccariello S.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2005

|

Vol. 13, no. 5 (53)

41--46

EN

The correlation function of a regular tetrahedron, with edge lengths equal to L, is algebraically evaluated within the distance range [0, √3L/2]. In the remaining range [√3L/2, L] it must be evaluated numerically, and turns out to be negligible. The scattering intensity is numerically evaluated and compared to the sum of its first leading asymptotic terms, algebraically known as q-4, q-6 i q-6.5. The results indicate that polydisperse analyses in terms of tetrahedral particles could easily be made.

PL

Wyznaczono postać algebraicznąfunkcji korelacyjnej czworościanu foremnego o długości krawędzi równej L dla zakresu odległości [0, √3 L/2]. W pozostałym zakresie: [0, √3 L/2, L ] wartość funkcji musi być wyznaczana numerycznie i porównywana z sumą jej pierwszych, wiodących wyrazów asymptotycznych, określonych algebraicznie: q-4, q-6 i q-6.5. Otrzymane rezultaty wskazują, że w przypadku cząsteczek czworościennych można łatwo przeprowadzić analizę polidyspersyjności.

17

Soft Condensed Matter Experiments Using Synchrotron Radiation

Bras W., Levine Y. K.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2005

|

Vol. 13, no. 5 (53)

23--26

EN

The intense and well-collimated X-ray beams that can be generated by using synchrotron radiation have had a major impact on polymer science in the last decade. We give here a brief overview of the opportunities for polymer scientists when using such devices, and describe some experiments that have been performed. In addition, the advantage of having better access to this resource by operating a 'national' beam line at a larger institute will be discussed.

PL

Zastosowanie doskonale skolimowanych wiązek promieniowania rentgenowskiego o olbrzymim natężeniu, wytwarzanych przez źródła synchrotronowe, miało w ostatniej dekadzie bardzo istotny wpływ na rozwój nauki o polimerach. W artykule przedstawiono krótki przegląd możliwości, jakie stwarza naukowcom zajmującym się badaniami polimerów zastosowanie tych urządzeń oraz opisano kilka przeprowadzonych eksperymentów. Na przykładzie Europejskiego Ośrodka Synchrotronowego (ESRF) przedyskutowano korzyści w dostępie do promieniowania synchrotronowego, wynikające z posiadania przez poszczególne kraje odpowiedniej aparatury w "narodowych " stacji badawczych.

18

Small - Angle X-Ray Scattering (SAXS) Studies of the Structure of Starch and Starch Products

Pikus S.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2005

|

Vol. 13, no. 5 (53)

82--86

EN

In this short review, the possibilities of using the small-angle X-ray scattering (SAXS) method in studies of native starch and starch products are presented. The paper presents two approaches, which can be used to analyse the SAXS data for native starch as well as for example interpretations of SAXS results. We describe two models of changes in starch structure, which take place during deep freezing and gelatinisation. The possibilities of using the SAXS method for studying starch products structure are also presented. A more detailed analysis of the SAXS method possibilities for examining bread and extrudates was made.

PL

W publikacji przedstawiono krótki przegląd możliwości stosowania metody małokątowego rozpraszania promieni rentgenowskich (SAKS) w badaniach skrobi natywnej i produktów skrobiowych. W pracy zaprezentowano dwa podejścia, które mogą być stosowane w analizie danych SAXS dla skrobi natywnej oraz przytoczono przykłady interpretacji wyników SAXS. Szczegółowo opisano dwa modele zmian zachodzących w strukturze skrobi podczas głębokiego zamrażania. Przedstawiono również możliwości metody SAXS w badaniach struktury produktów skrobiowych. Bardziej szczegółową analizę możliwości metody SAXS wykonano dla chleba i ekstrudatów.

19

SAXS Observations of the Oriented Crystallisation of Polyolefines from the Melt

Camarillo A. A., Stribeck N.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2005

|

Vol. 13, no. 5 (53)

27--30

PL

W artykule opisano rezultaty eksperymentów in-situ wykonanych metodą SAXS przy wykorzystaniu promieniowania synchrotronowego, dotyczących kształtowania się nanostruktury poliolefin (polietylenu (PE) i polipropylenu (PP)) w trakcie krystalizacji orientacyjnej ze stopu o bardzo wysokim stopniu orientacji. Przedstawiono głównie wyniki dotyczące krystalizacji orientacyjnej polipropylenu ze stopu i opisano warunki, w których taka krystalizacjajest obserwowana. Podczas gdy w badaniach wykonanych dla PE, generalnie obserwuje się diagramy dwupunktowe, w przypadku PP znaleziono takie warunki obróbki, w których zarejestrowano osobliwe diagramy czteropunktowe z dwoma refleksami na południku i dwoma na równiku. Z drugiej strony, zachodzą też pewne podobieństwa. W warunkach krystalizacji izotermicznej, duże lamele krystaliczne są formowane tylko w ciągu pierwszych pięciu minut, natomiast krystality formowane później są małe. Ustalono, że pamięć orientacyjna PP silnie zależy od temperatury topnienia. Jej zależność od czasu wygrzewania stopu jest niewielka.

EN

In-situ experiments on nanostructure evolution during the oriented crystallisation of polyolenes (polyethylene (PE), polypropylene (PP)) from a highly oriented melt have been carried out by means of synchrotron radiation and small-angle X-ray scattering (SAXS). The general options of data analysis are demonstrated using good data recorded in a study ofPE. Mainly we report on the oriented crystallisation of PP from the melt. We report the conditions under which oriented crystallisation is observed. While in our studies of PE we have generally observed two-point diagrams, we include processing conditions for PP, under which a specific four-point diagram is observed with the first two reflections on the meridian and the last two on the equator. On the other hand, a similarity is observed. Under isothermal crystallisation conditions extended crystalline lamellae are formed only during the first minutes, whereas the crystallites formed later remain small. The orientation memory ofPP is found to depend strongly on the melt temperature. Its dependence on melt annealing time is low. Because of instrumental problems at the BW4 beam line, HASYLAB Hamburg, our data are too noisy to be used for a quantitative analysis by application of the multidimensional chord distribution function (CDF) method.

20

SAXS from Particle and Disordered Systems

Pająk L., Bierska-Piech B., Mrowiec-Białoń J., Jarzębski A. B., Diduszko R

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2005

|

Vol. 13, no. 5 (53)

69--74

EN

SAXS studies were performed on different porous, disordered materials such as silica and zirconia aerogels, silica xerogels and carbonaceous materials (anthracite and shungite coals, coke, electrode material and activated carbon). These materials feature a variety of nanostructures. The relation between the profiles of the SAXS curves and the nanostructure of the materials was analysed. Fractal geometry proved to be very useful in this analysis. All types of fractality (mass, pore and surface fractality) were found in the materials studied. Porod plots appeared to be very sensitive to the structural details of the scattering objects.

PL

Badano efekt małokątowego rozpraszania promieni rentgenowskich (SAXS) od materiałów porowatych o złożonej, nieuporządkowanej strukturze. Badania wykonano dla krzemionkowych i cyrkonowych aerożeli, krzemionkowych kserożeli oraz różnych materiałów węglowych (węgle antracytowe i szungajskie, koksy, materiały elektrodowe, węgle aktywne). Analizowano zależność między profilem krzywych małokątowego rozpraszania a nanostrukturą badanych materiałów. Geometria fraktalna okazała się bardzo użyteczna w tej analizie. Stwierdzono dużą różnorodność nanostruktur badanych materiałów, którą można było opisać przy pomocy fraktali masowych, porowych i powierzchniowych. Stwierdzono również dużą czułość wykresów Poroda na zmiany w nanostrukturze materiałów rozpraszających.