Otrzymywanie i badanie właściwości nanokompozytów polioksymetylen (POM)/organofilizowany montmorylonit (OMMT)

• Autorzy: Leszczyńska, A. , Pielichowski, K.

Warianty tytułu

EN

Preparation and characterization of polyoxymethylene (POM)/organophilised montmorillonite (OMMT) nanocomposites

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań nad otrzymywaniem, oceną struktury i właściwości mechanicznych nanokompozytów polioksymetylenu (POM) z dodatkiem montmorylonitu modyfikowanego powierzchniowo (OMMT) przy użyciu czwartorzędowego chlorku alkiloamoniowego, zawierającego dwa długie łańcuchy alkilowe. Nanokompozyty POM/OMMT charakteryzowały się znacząco poprawioną charakterystyką mechaniczną w warunkach odkształceń statycznych i dynamicznych w porównaniu do POM. Największą poprawę właściwości mechanicznych uzyskano dla nanokompozytu zawierającego 1% wag. nanonapełniacza. Wraz ze wzrostem zawartości nanonapełniacza obserwowano obniżanie się wartości maksymalnego naprężenia i modułu sprężystości wzdłużnej. Na podstawie badań metodą szerokokątowej dyfrakcji rentgenowskiej (WAXD) i transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) stwierdzono występowanie złożonej struktury nanokompozytów, charakteryzującej się obecnością obszarów o strukturze uporządkowanej (interkalacyjnej), tworzących struktury wyższych rzędów. Zaproponowano mechanizm powstawania nanostruktur, polegający na rozwarstwianiu pakietów MMT pod wpływem sił ścinających w warunkach homogenizacji OMMT w tworzywie uplastycznionym.

EN

In this work preparation, structural analysis and mechanical properties of polyoxymethylene (POM)/ organically-modified montmorillonite (OMMT) nanocomposites were presented. POM/OMMT nanocomposites were obtained by melt blending of POM with organically modified montmorillonite. Cation exchange reaction was carried out with dimethyldioctadecyl ammonium chloride and sodium activated montmorillonite. The structure analysis by WAXD and TEM methods showed the formation of complex nanostructures, where the ordered (intercalated) areas form a spatial structure resembling the "house-of-cards" arrangements, which are typical for montmorillonite water-based suspensions. Mechanism of nano structures formation through delamination of MMT stacks under the influence of shearing forces during homogenization of OMMT in polymer melt has been proposed. The SEM microphotographs of criofractured samples showed that in the modified polymer plate-like or rod-like crystals, oriented towards the melt flow direction during injection molding, were formed. No visible orientation was observed for injection moldings of pure POM and the crystals were in the form of spherulites. The SEM microphotographs of cracks formed during tensile tests revealed oriented morphology of polymer crystals in the nanocomposite material that could contribute to the improvement in mechanical properties. The results of dynamic mechanical analysis (DMA) showed that the E' modulus of nanocomposites was significantly higher than that for pure POM in the temperature range from -100 to 100°C. The glass transition temperature of nanocomposites was slightly moved toward higher temperatures as evidenced by DMA. This indicated the confinement of polymer chain dynamics by MMT layers and may indicate the nanocomposite formation. Under static deformation, the tensile strength and modulus of elasticity were significantly improved by the introduction of nanoparticles. The largest improvement was observed for nanocomposite material containing 1 wt. % of OMMT. With an increase of MMT content, the improvement in mechanical properties tended to decrease.

Słowa kluczowe

PL

polioksymetylen; montmorylonit; nanokompozyt; właściwości mechaniczne

EN

polyoxymethylene; montmorillonite; nanocomposite; mechanical properties

• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 8, nr 4
• Strony: 338-343
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Leszczyńska, A.

autor

Pielichowski, K.

• Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej, Katedra Chemii i Technologii Tworzyw Sztucznych, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków,

Bibliografia

• [1] Utracki L.A., Clay-Containing Polymeric Nanocomposites, Rapra, Shawbury 2004.
• [2] Ke Y.C., Stroeve P., Polymer-Layered Silicate and Silica Nanocomposites, Elsevier, Amsterdam 2005.
• [3] Xu W., Ge M., He P., J. Appl. Polym. Sci. 2001, 82, 2281.
• [4] Pielichowski K., Leszczyńska A., Polimery 2006, 51, 143.
• [5] Leszczyńska A., Pielichowski K. (w przygotowaniu).
• [6] Tombacz E., Csanaky C, Illćs E., Colloid Polym. Sci. 2001, 279, 484.
• [7] Dennis H.R., Hunter D.L., Chang D., Kim S., White J.L., Cho J.W., Paul D.R., Polymer 2001, 42, 9513.
• [8] Leszczyńska A., Nanofazowe układy polioksymetylenu (POM) - otrzymywanie, badanie właściwości i zastosowania, Rozprawa doktorska, Politechnika Krakowska 2006