Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Mechanical and electrical properties of mined coal filled polyethylene and polyamide

Rojek M., Stabik J.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2009

|

Vol. 36, nr 1

34-40

EN

Purpose: The purpose of the present paper is to present results of basic mechanical properties research of high-density polyethylene and polyamide 6 filled with two kinds of mined coal particles. Because composites with carbon are expected to poses low electric resistance also surface resistivity was measured. Design/methodology/approach: Dependences of tensile strength, elongation at break, impact strength, ball hardness and surface resistivity on volume content of mined coal in polymeric matrix are measured and discussed. Findings: Introduction of mined coal fine particles to polyethylene did not cause significant changes in tensile strength, while the same property of polyamide composites decreased significantly. Brinell ball hardness of all polyethylene and polyamide composites increased almost proportionally to coal content. Pronounced lowering of deformability (elongation at break) with increasing coal content was observed for all formulations. Also impact strength significantly decreased after mined coal filling. Significant lowering of surface resistivity was noticed especially for coal-polyamide composites. Research limitations/implications: Obtained results showed that mined coal fine particles can be applied as a filler of thermoplastic polymers but poor adhesion between polymer matrix and filler particles was achieved. Additional research on mined coal fine particles modification by coupling agents is needed to develop better adhesion. Practical implications: Obtained results showed that mined coal fine particles can be applied as a filler of thermoplastic polymers but poor adhesion between polymer matrix and filler particles was achieved. Additional research on mined coal fine particles modification by coupling agents is needed to develop better adhesion. Originality/value: Polymer composites with carbon as a modifier has been used for many years but there have been only a few experiments on introducing fine particles of mined coal into thermoplastics.

2

Wpływ cech geometrycznych ziaren napełniaczy na własności reologiczne polietylenu i polistyrenu

Stabik J.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Śląska

|

2005

|

z. 152

205-224

PL

W artykule opisano zależności pomiędzy cechami geometrycznymi ziaren napełniaczy a własnościami reologicznymi, takimi jak lepkość i rozszerzenie strugi. Przedstawiono wyniki badań lepkości i rozszerzenia strugi polietylenu i polistyrenu napełnionych szeregiem napełniaczy mineralnych. Opracowano i omówiono modele empiryczne wiążące cechy geometryczne z wymienionymi charakterystykami reologicznymi. Dla obu polimerów uzyskano podobne postacie modeli i wartości statystyk opisujących modele i ich współczynniki. Największy wpływ na lepkość i rozszerzenie strugi wykazał współczynnik kształtu ziaren napełniaczy; mniejszy wpływ okazały się mieć powierzchnia właściwa i średnica ziaren.

EN

In the paper relations between filler's particle geometry and rheological properties such as viscvosity and die swell of filled polyethylene and polystyrene have been described. Results of viscosity and die swell measurement of polyethelyne and polystyrene filled with a number of minerals have been presented. Empirical models relating filler's particles geometry and these rheological properties have been developed and discussed. For both polymers similar models and statistics are achieved. Aspect ratio of filler's particles slowed the most pronounced influence on composites viscosity and die swell, specific surface showed less influence and particle diameter had the least influence.

3

Wybrane problemy reologii uplastycznionych polimerów napełnionych

Stabik J.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Śląska

|

2004

|

z. 143

1-225

PL

Rozprawa dotyczy wybranych problemów reologii napełnionych polimerów termoplastycznych w stanie uplastycznionym. Uwagę skupiono na zależnościach pomiędzy cechami geometrycznymi ziaren napełniaczy mineralnych a własnościami reologicznymi, takimi jak lepkość, rozszerzenie strugi i moduł dynamiczny. Analiza literatury dotyczącej reologii polimerów napełnionych wskazuje, że wiedza dotycząca związków pomiędzy własnościami reologicznymi a cechami geometrycznymi ziaren napełniaczy jest niepełna. Celowe zatem jest bliższe rozpoznanie tej problematyki opracowanie modeli empirycznych opisujących ilościowo wpływ cech geometrycznych na charakterystyki reologiczne. Program badań eksperymentalnych obejmował badania napełniaczy oraz badania lepkości, rozszerzenia strugi i modułu zespolonego polimerów napełnionych. Wszystkie badania ograniczono do układów z niewielką zawartością ziaren napełniaczy (do 18% obj.), gdyż dla takich zawartości wpływ cech geometrycznych na własności reologiczne okazał się najistotniejszy. Jako osnowę polimerową wybrano polietylen i polistyren. Polimery te różnią się własnościami reologicznymi, ale podobnie oddziałują z wybranymi napełniaczami. Analiza uzyskanych wyników i modeli wskazuje, że średnica ziaren, współczynnik kształtu oraz powierzchnia właściwa napełniaczy istotnie wpływają na własności reologiczne polimerów napełnionych. Największy wpływ na wszystkie badane właściwości ma współczynnik kształtu. Im większe wartości przyjmuje współczynnik kształtu, tym mniejsza jest lepkość i rozszerzenie strugi i tym większe są wartości składowych modułu dynamicznego. Wyniki badania zachowania ziaren napełniaczy w czasie przepływu wskazują, że cechy geometryczne ziaren wpływają na ich orientację i migrację promieniową. Procesy te, a szczególnie orientacja ziaren, istotnie wpływają na własności reologiczne kompozytu. Zaproponowano model opisujący wpływ współczynnika kształtu ziaren zorientowanych zgodnie z kierunkiem przepływu na lepkość i rozszerzenie strugi. Uzyskano dobrą zgodność przewidywań modelu z wynikami eksperymentu. Wyniki przeprowadzonych badań i opracowane modele empiryczne mają również znaczenie utylitarne. Zgromadzona wiedza pozwala na przewidywanie własności reologicznych polimerów napełnionych na podstawie znajomości cech geometrycznych ziaren napełniaczy. Wyniki rozprawy mogą też być wykorzystane w projektowaniu narzędzi przetwórczych oraz w doborze parametrów technologicznych procesów przetwórstwa polimerów napełnionych.

EN

The monograph deals with selected problems of filled polymer melts rheology. Attention is paid to relations between mineral filler particles geometry and rheological properties such as viscosity, die swell and dynamic modulus. Analysis of the present state of literature shows that the knowledge concerning relations between rheological properties of filled polymers and filler particles geometry is limited. It is sensible to investigate this problem in more detail and to elaborate empirical models describing quantitatively the influence of filler particles geometry on rheological characteristics. Research program comprised fillers properties investigations and viscosity, die swell and dynamic modulus of filled polymers investigations. The research was limited to low filler concentrations (up to 18% vol.) because in this range the influence of particle geometry on rheological properties was the most pronounced. Two polymers, polyethylene and polystyrene, were chosen as composites matrixes. These polymers exhibit different rheological behaviour but similar interactions with selected fillers. Analysis of experimental results and empirical models indicate that particle diameter, aspect ratio and specific surface have significant influence on rheological properties of filled polymers. Aspect ratio have the most pronounced influence on all investigated rheological properties. The higher are values of aspect ratio the lower is viscosity and die swell and higher are components of dynamic modulus. Results of investigation of filler particles behaviour during flow show that particle geometry influences orientation and lateral migration of particles. These processes, especially orientation, have significant effect on rheological properties. The model was proposed to describe relation between aspect ratio of particles oriented in the flow direction and viscosity and die swell. Good conformity between model predictions and experimental results was achieved. Achieved results and elaborated empirical models have also practical importance. Their knowledge enables estimation of rheological properties on the basic of filler particles geometry. The monograph results can also be applied in designing of polymer processing tools and in selection of technological parameters for processing of filled polymers.

4

Wpływ cech geometrycznych ziaren napełniaczy na lepkość polietylenu i polistyrenu w stanie uplastycznionym

Stabik J.

Polimery

|

2004

|

T. 49, nr 9

634-640

PL

Opisano ogólne zależności dotyczące lepkości układów dyspersyjnych oraz, szczegółowo, problem wpływu cech geometrycznych ziaren napełniaczy na lepkość polimerów napełnionych. Przedstawiono wyniki własnych badań lepkości polietylenu małej gęstości i polistyrenu napełnionych szeregiem różniących się charakterem chemicznym i postacią cząstek napełniaczy mineralnych. Opracowano modele empiryczne (funkcje korelacyjne) wiążące cechy geometryczne napełniaczy z lepkością. W odniesieniu do obu polimerów uzyskano podobne zależności i o podobnych charakterystykach statystycznych. Największy wpływ na lepkość badanych kompozycji wywiera współczynnik kształtu ziaren, mniejszy powierzchnia właściwa, a najmniejszy - średnica ziaren.

EN

General dependence concerning viscosity of dispersive systems has been described. The effect of geometrical features of fillers' particles on viscosity of filled polymers was presented in details. Own results of investigations of viscosity of low-density polyethylene or polystyrene filled with various mineral fillers, differing in chemical character and particles' forms were presented (Table 1 and 2). Empirical models (correlation functions) relating the fillers' geometrical features with compound viscosity (Table 3, Figs. 1-4) were elaborated. For both polymers investigated similar dependence showing similar statistical characteristics has been obtained. Aspect ratio of filler particle influenced most the viscosity of composition investigated. Specific surface showed less influence and the particle diameter - the least of all.

5

Badania ruchu ziaren napełniaczy podczas przepływu polimerów

Stabik J.

Polimery

|

2004

|

T. 49, nr 10

712-718

PL

Omówiono dwa czynniki wpływające na zachowanie się ziaren napełniaczy W matrycy polimerowej podczas przepływu, mianowicie orientację w kierunku przepływu i migrację poprzeczna do tego kierunku. Odpowiednie zjawiska i zależności zbadano na przykładzie kompozycji PE-LD zawierających 2,5; 5 lub 10 % obj. napełniaczy mineralnych o ziarnach kulistych, płytkowych, igłopodobnych, włóknistych lub nieregularnych. Intensywność migracji zależy od cech geometrycznych (średnicy, powierzchni właściwej i współczynnika kształtu) ziaren jej podlegających. Opracowano modele empiryczne wiążące cechy geometryczne ziaren z intensywnością migracji. Największy wpływ na proces migracji wywiera średnica ziaren.

EN

Two factors influencing the behavior of fillers' grains in polymer matrix during the flow namely the orientation towards flow direction and migration perpendicular to this direction (Fig. 1 and 2) have been discussed. Adequate phenomena and dependences have been studied taking as examples PE-LD compositions containing 2.5, 5 or 10 vol. % of mineral fillers of spherical, lamellar, needle-shaped, fibrous or irregular grains (Table 1). Migration intensity depends on geometrical features of the grains submitted (diameter, specific surface and aspect ratio). Empirical models relating migration intensity and the grains' geometrical features have been developed [equation (8), Table 2]. Grain diameter shows the biggest effect on the migration process.