Strength Properties of Polyacrylonitrile (PAN) Fibres Modified with Carbon Nanotubes with Respect to their Porous and Supramolecular Structure

• Autorzy: Mikołajczyk, T. , Rabiej, S. , Szparaga, G. , Boguń, M. , Fraczek-Szczypta, A. , Błażewicz, S.

Warianty tytułu

PL

Właściwości wytrzymałościowe włókien poliakrylonitrylowych (PAN) modyfikowanych nanorurkami węglowymi w aspekcie struktury porowatej i nadmolekularnej włókien

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This work was dedicated to the investigation of the influence of the effect of carbon nanotubes on the porous and supramolecular structure of precursor polyacrylonitrile (PAN) fibres. A relationship was found between the structure of the fibers produced in a two-stage and three-stage drawing process and the strength properties of those fibres. The structural parameters and properties of PAN fibres modified with carbon nanotubes were compared with corresponding values for the fibres without nanoadditives. It was found that the introduction of carbon nanotubes into the material of PAN fibres increases their deformability at successive stages of drawing to a degree depending on the type of nanotube. This was the main reason for their higher strength properties in comparison with the fibres without a nanoadditive.

PL

W pracy zbadano wpływ rodzaju nanorurek węglowych na strukturę porowatą i nadmolekularną prekursorowych włókien poliakrylonitrylowych. Ustalono związek pomiędzy strukturą wytworzoną po dwu i trójetapowym procesie rozciągania, a właściwościami wytrzymałościowymi tych włókien. Parametry strukturalne i właściwości włókien PAN modyfikowanych nanorurkami węglowymi porównano z odpowiednimi wskaźnikami dla włókien niezawierających nanododatku. Stwierdzono, iż z wprowadzeniem do tworzywa włókien PAN nanorurek węglowych związane jest zwiększenie podatności na deformację w kolejnych etapach rozciągu w stopniu uzależnionym od rodzaju nanorurek. Stanowi to główną przyczynę ich wyższych właściwości wytrzymałościowych w porównaniu do włókien bez nanododatku.

Słowa kluczowe

PL

nanorurki węglowe; nanokompozyty; włókna; struktura porowata; WAXS

EN

carbon nanotube; nanocomposites; fibres; porous structure; WAXS

• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 17, no. 6 (77)
• Strony: 13--21
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Mikołajczyk, T.

• Department of Man-Made Fibres, Faculty of Material Technologies and Textile Design, Technical University of Łódź, Łódź, Poland,

autor

Rabiej, S.

• Institute of Textile Engineering and Polymer Materials, Faculty of Materials and Environment Science, University of Bielsko-Biala, Bielsko-Biała, Poland

autor

Szparaga, G.

• Department of Man-Made Fibres, Faculty of Material Technologies and Textile Design, Technical University of Łódź, Łódź, Poland

autor

Boguń, M.

• Department of Man-Made Fibres, Faculty of Material Technologies and Textile Design, Technical University of Łódź, Łódź, Poland

autor

Fraczek-Szczypta, A.

• Department of Biomaterials, Faculty of Materials Engineering and Ceramics, AGH – University of Science and Technology, Kraków, Poland

autor

Błażewicz, S.

• Department of Biomaterials, Faculty of Materials Engineering and Ceramics, AGH – University of Science and Technology, Kraków, Poland

Bibliografia

• 1. Jonhson W., The structure of PAN based karbon fibers and relationship to physical properties, vol. 1, Amsterdam: NorthHolland, 1985.
• 2. Kumar S., Anderson D. P., J. Mater. Sci. 28, 1993, pp. 423-439.
• 3. Mikołajczyk T., Boguń M., Błażewicz M., Piekarczyk I.; Journal of Applied Polymer Science; 100 (2006) pp. 2881-2888.
• 4. Mikołajczyk T.; Boguń M.; Kowalczyk A.; Fibres & Textiles in Eastern Europe 13(3), 2005, pp. 30-34.
• 5. Boguń M., Mikołajczyk T., Kurzak A., Błażewicz M., Rajzer I.; Fibres & Textiles in Eastern Europe, 14(2),2006, pp. 13-16.
• 6. Boguń M., Mikołajczyk T.; Fibres & Textiles in Eastern Europe 14(3), 2006, 19-22.
• 7. Mikołajczyk T., Boguń M., Rabiej S.; Journal of Applied Polymer Science; 105, 2007 pp. 2346-2350.
• 8. Mikołajczyk T., Rabiej S., Boguń M.; Journal of Applied Polymer Science 101, 2006, p. 760.
• 9. Chae H. G., Sreekumar T. V., Uchida T., Kumar S.; Polymer 46 (2005) pp. 10925-10935.
• 10. Sreekumar T. V., Liu T., Min B. G., Guo H., Kumar S., Hauge R. H., Smalley R. E.; Advanced Materials 10 No. 1 (2004) pp. 58-61.
• 11. Chae H. G., Minus M. L. , Kumar S.; Polymer 47 (2006) pp. 3494-3504.
• 12. Ajayan P. M., Schadler L. S., Giannaris C.; Advanced Materials 12 (2002) pp. 750-753
• 13. Jortner J.C., Rao N. R.; Pure Applied Chemistry; 74 (2002) pp. 1491 – 1506.
• 14. Przygocki W., Włochowicz A.; Fulereny i nanorurki, Wyd. Naukowo-Techniczne, Warszawa 2001.
• 15. Dresselhaus M. S., Dresselhaus G., Carbon Nanotubes: Preparation and Properties, CRC Press, New York 1996.
• 16. Mamalis A. G., Vogtlander L. O. G.; Precision Engineering 28 (2004) pp. 16-30.
• 17. Baughman R. H., Zakhidov A .A., Heer W. A.; Science 297 (2002) pp. 787-792.
• 18. Boguń M. ‚New Generation Precursor PAN Fibres Containing Ceramic Nanoadditioni’ (in Polish). Ph. D. Thesis. Technical University of Lodz, 2007.
• 19. Mikołajczyk T., Janowska G., Wójcik M., Boguń M., Kurzak A.; Journal of Applied Polymer Science 109 (2008) pp. 2513-2521.
• 20. Mikołajczyk T., Boguń M., Kurzak A., Wójcik M., Nowicka K.; Fibres & Textiles in Eastern Europe 15(3), 2007, pp. 19-24.
• 21. T Mikołajczyk., Szparaga G., Janowska G.; Influence of Silver Nano-additive Amount on the Supramolecular Structure, Porosity and Properties of Polyacrylonitrile Precursor Fibers; Polymers for Advanced Technologies; Published online in Wiley InterScience: 2009.
• 22. Mikolajczyk T., Szparaga G., Bogun M., Fraczek-Szczypta A., Błażewicz S.; Effect of spinning conditions on mechanical properties of PAN fibres modified with carbon nanotubes; Journal of Applied Polymer Science; in press.
• 23. Mikołajczyk T.; Fibres & Textiles in Eastern Europe 5 (1), 1997, pp. 42-47.
• 24. Mikołajczyk T.; Modification of the manufacturing proces sof polyacrylonitrile fibres; Scientific Thesis of Technical University of Lodz, No 784, Łódź 1997.
• 25. Rabiej M., Rabiej S.; „Analiza rentgenowskich krzywych dyfrakcyjnych polimerów za pomocą programu komputerowego WAXSFIT” Wydawnictwo ATH, BielskoBiała 2006.
• 26. Powell M. J. D., Comput. J., 7 (1964) 155.
• 27. Stefani R., Comp. trend. 251, (1960), p. 2174.
• 28. Brandrup J., Immergut E. H., Grulke E. A., Polymer Handbook, Wiley, New York 1999.
• 29. Nagy V., Laszlo M. Vas; Fibres & Textiles in Eastern Europe, 13(3), 2005, pp. 21-26.