Polipropylen z proszkowym napełniaczem węglowym szungitem

• Autorzy: Kurzeja, L. , Gibas, E. , Kubica, S.

Warianty tytułu

EN

Polypropylene with powder carbon filler-shungite

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Omówiono otrzymywanie oraz wybrane właściwości termiczne i mechaniczne kompozytów polipropylenu [PP] z różną ilością napełniacza węglowego typu Szungit III. Szungit jest bezpostaciową odmianą węgla kamiennego występującego w okręgu Szunga w Karelii w Rosji. Cechą charakterystyczną tego węgla jest różna zawartość pierwiastka C (od 98 do 1% wag.) w zależności od złoża. Najwięcej jest złóż Szungitu III, który zawiera 28÷34% C, a reszta to związki mineralne, przeważnie krzemionka. Szungit charakteryzuje się termostabilnością, właściwościami przewodzącymi, sorpcyjnymi, ma zdolności radioekranowania. Do otrzymywania kompozytów zastosowano polipropylen Moplen HP540J firmy Basell Orlen, Płock, do którego dodawano 2,5; 10 i 20% wag. szungitu. Kształtki do badań otrzymywano metodą wtrysku granulatu, który przygotowywano na współbieżnej wytłaczarce. Badania kompozytów prowadzono zgodnie z obowiązującymi normami ISO. Kompozyty zbadano z wykorzystaniem skaningowej kalorymetrii różnicowej (DSC) i stwierdzono, że tylko mała ilość napełniacza (2,5%) ma wpływ na nieznaczne podwyższenie temperatury krystalizacji i topnienia PP, natomiast większe ilości nie zmieniają tych temperatur. Właściwości mechaniczne ogólnie pogarszają się ze wzrostem ilości napełniacza. Wytrzymałość na zginanie zmniejsza się o 10% dla 2,5% szungitu i odpowiednio o 12,9 i 14,7 dla 10 i 20%. Natomiast stwierdzono zaskakujące zmniejszenie się modułu kompozytów w stosunku do modułu czystego PP.

EN

The results of studies on the synthesis, mechanical and thermal properties of polypropylene composites with different amount of Shungite III coal filler are present. The shungite rocks contain 1 to 100% C. Shungite is classified by their carbon content as Shungite I (98+100% C); Shungite II (80+30% C); Shungite III (28+34% C); Shungite IV (10+20% C) and Shungite V (< 10% C). The rock possesses depending of carbon content sorption, catalytical, bactericidal properties; it is biologically active; it can attenuate and neutralize high frequency electromagnetic emissions. In this study we used Shungite-III, which contains 34% C and 66% inorganic part, mainly silica. The homopolymer isotactic polypropylene (i-PP) as a commercial Moplen HP 540J from Basell Orlen was used. The composites contain: 2.5, 10 and 20 wt. % of filler. Homogenization of the composites and granular preparation were carried out in an internal mixer twin-screw extruder. Granular materials were injection into moulds to prepare specimens for testing. The injecting process was done in modern molding machines. Mechanical properties were measured according ISO. The properties of composites are affected by the properties of its components, the volume fraction of fillers, distribution of the filler into the polymeric matrix and also of the interfacial phenomena between polymer matrix and filler. Thermograms obtained by DSC were done applying heating and then cooling. In this paper we demonstrate small setting changes were observed for small amount of filler (2.5 wt. %), but for greater amount of Shungite filler does not shift peaks of cooling and melting. Mechanical properties of PP filled with coal particles with wide size distribution show a typical behaviour of a particulate filler polymer and generally are compared to the properties of polypropylene filled with mineral fillers especially with calcium carbonate, only elongation at break is unnormal great. Studying the SEM micrograph of the fracture surface of original coal PP, it is obviously that coal particles have induced cavitation. This is the evident of poor adhesion between coal and PP. The cavity led to the brittle fracture and the low strengths.

Słowa kluczowe

PL

polipropylen; kompozyt; napełniacz proszkowy; węgiel; szungit

EN

polypropylene; composite; powder filler; coal; shungite

• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 8, nr 4
• Strony: 414-418
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., tab.

Twórcy

autor

Kurzeja, L.

autor

Gibas, E.

autor

Kubica, S.

• Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników w Toruniu, Oddział Zamiejscowy Farb i Tworzyw w Gliwicach, ul. Chorzowska 50A, 44-100 Gliwice,

Bibliografia

• [1] Ullmans's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, 6th ed. (Thermoplastic Materials).
• [2] Rothon R.N., Particulate-filled polymer composites, Rapra Technology Ltd, 2nd ed., 2003.
• [3] Koszkul J., Materiały polimerowe, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 1999.
• [4] Wypych G., Handbook of Fillers, 2nd ed., P.D.L., Toronto-New York 1999.
• [5] van Krevelen D.W., Coal-topology, physics, chemistry, constitution, 3rd ed, Elsevier, Amsterdam, London, NY, Tokyo 1993.
• [6] Sokolova V.A., Kalinina Yu.K., Djukieva E.F., Eds., Shungites - a New Carbonaceous Raw Material, Karelia, Petrozavodsk 1984.
• [7] Volkova I.B., Bogdanova M.V., The shungites of Karelia, Geology Reviews 1986, 6, 1343-1351.
• [8] Parthasarathy G., Srinivsan R., Vairmani M., Ravikumar K., Kunwar A.C., Occurance of natural fullerenes in low grade metamorphosed proterozoic shungite from Karelia, Russia, Geochimica et Cosmochimica Acta 1998, 62, 21/21, 3541.
• [9] Malenzik V.A., Filipov M.M., Romanshkin A.E., A giant Palaeoproterozi deposit of shungite in NW Russia: genesis and practical applications, Ore Geology Reviews, 2004, 24, 135-154.
• [10] Gorbatkina Yu.A., Ivanova-Mumzhieva V.G., Solov'eva A.B., Kedrina N.F., Timofeeva V.A., The adhesive properties of polypropylene filled by schungite, Russ. J. Phys. Chem. 2001, 75, 2027-2031.
• [11] Rozhkova N., Shungite - a carbon-mineral filler for polymeric Composite Materials, Composite Interfaces 2001, 8, 307-312.
• [12] Kurzeja L., Szeluga U., Galy J., Sautereau H., Issartel N., Effect of coal on the rheological and mechanical properties of epoxy matrix, Macromolecular Symposia 2003, 194 (1), 169-179.
• [13] Kurzeja L., Szeluga U., Marcinkowski A., Rójek M., Stanik J., Kompozyty polietylenu napełnione węglem: Część I - Analiza DSC i DMTA, VI Konferencja Naukowo-Techniczna Polimery i kompozyty konstrukcyjne, KOMPOZYTY, Gliwice 2004,85-92.
• [14] Kurzeja L., Szeluga U., Marcinkowski A., Properties of poly(propylene) filled with carbon particles. Mechanical properties, Karbo 2005, 4, 277.
• [15] Szeluga U., Kurzeja L., Galina H., Modyfikacja kompozycji epoksydowo-nowolakowej reaktywnymi kauczukami i napełniaczem węglowym, Polimery 2006, 11