Effect of triblock-copolymeric compatibilizing addidtives on improving the mechanical properties of silica flour-filled polypropylene composites

• Autorzy: Ibrahim, S. S. , El-Midany, A. A.

Warianty tytułu

PL

Wpływ trójblokowych polimerów na poprawę mechanicznych właściwości materiałów kompozytowych wykonanych z polipropylenu z dodatkiem mączki kwarcowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Minerals are introduced during the compounding processes into the polymeric host matrix in most thermoplastics industries to accomplish a variety of modified physical characteristics to the new-born composites. The introduction of well-dispersed silica flour particulates; tailored with respect to grade and fineness; into the virgin polypropylene matrix has shown an extreme improvement in the performance characteristics of the end-product. This could be attributed to the relatively low thermal expansion coefficient of silica. In this study, purified silica flour was blended with polypropylene to produce the finished masterbatch formulation for plastics industry. The flour was added during compounding stage with different loading levels from 1.5% to 15% by volume. Results showed substantial improving in many physical properties, i.e., increase in Young’s modulus, impact strength, and yield stress measures. Moreover, silica addition resulted drop in all strain measures of the end products with various loading levels. On the other-hand, the addition of styrene-ethylene/butylene-styrene block SEBS and its grafted maleic anhydride surface compatibilizers was extra added during the blend digestion process to enhance silica/ PP wettability. After the addition of SEBS compatible reagent, results did not show improving in both Young’s modulus and yield strength measures. Yet, remarkable improvement in impact strength and strain characters was noticed.

PL

Proszki mineralne są dodawane w trakcie tworzenia polimerowych matryc w przemyśle termoplastycznych tworzyw sztucznych, dla modyfikacji cech fizycznych nowopowstałych materiałów kompozytowych. Przykładowo, dodanie dobrze rozdrobnionej mączki kwarcowej do czystej matrycy polipropylenowej (PP) powoduje korzystne zmiany w cechach produktu finalnego. Można to tłumaczyć względnie niski przewodnictwem cieplnym kwarcu. W badaniach, czysta mączka kwarcowa była mieszana z polipropylenem w celu przygotowania odpowiedniej receptury dla przemysłu tworzyw sztucznych. Dodatek mączki kwarcowej był różny i wynosił: od 1,5 do 15 % objętościowych. Otrzymane wyniki wskazują na poprawę cech fizycznych produktu końcowego takich jak: moduł Younga, wytrzymałość plastyczna i mechaniczna. Co więcej, dodatek warcu powodował obniżenie odkształcenia produktu końcowego, który został otrzymany przy wprowadzeniu róSnych ilości mączki kwarcowej. Odwrotnie, dodane blokowego polimeru SEBS (styren-etylen/butylen-styren) i jego szczepionej formy przy uSyciu bezwodnika maleinowego, spowodowało podwyższenie zwilżalności powierzchni kompozytu kwarc/PP. Dodanie SEBS nie spowodowało poprawę modułu Younga ani wytrzymałości plastycznej. Jednakie, wyraźna poprawa nastąpiła w odporności na uderzenie i wytrzymałości mechanicznej materiału.

Słowa kluczowe

PL

krzemionka; polimery; właściwości; moduł Younga; odporność na udar; polipropylen

EN

silica; polymers; properties; Young's modulus; impact strength; yield stress; polypropylene

• Czasopismo: Physicochemical Problems of Mineral Processing
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 42
• Strony: 165-176
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz.

Twórcy

autor

Ibrahim, S. S.

autor

El-Midany, A. A.

• Central Metallurgical R&D Institute (CMRDI), P. O. Box 87, Helwan, Cairo, Egypt

Bibliografia

• O'DRISCOLL, M., "Plastic Compounding, Where Mineral Meets Polymer", Industrial Minerals, pp 35-43, December 1994
• TRIVEDI, N.C., HAGEMEYER, R.W., "Fillers and Coatings", Industrial Minerals and Rocks, 6 th Edition, Senior Editor Donald D. Carr, 1994
• LEE, S.,“Thermal, Mechanical and Morphological Characterization of Highly Filled Polyethylene Film”, International Conference of Alternative White Pigments and TiO2 Extenders for Coatings, Paper and Plastics, Orlando, USA, 2000
• DEARMITT, C., “FilledPP Possibilities and Optimization”, International Conference of Alternative White Pigments and TiO2 Extenders for Coatings, Paper and Plastics, Orlando, USA, 2000
• LOFTHOUSE, C.H., “Production of Mineral Fillers”, International Conference of Filled Polymers and Fillers “Eurofillers 97” Manchester, UK, 1997
• JOHNSTON, J. H., "High Performance Natural Amorphous Silicas and Silicates for the Paper Industry", Advancing Papermaking 97, Frankfurt, Germany, Oct. 1997
• BRYK, M.T., ”Degradation of Filled Polymers” Ellis Horwood, London, 1991
• SCHERBAKOFF, N., "Rheological, Interfacial and Morphological Changes Produced By Fillers in Immiscible blends", Diss. Abstr. Int., Vol. 54, No. 4, pp.257, Oct. 1993
• PAYNE, H. F., "Organic Coating Technology", John Willey and Sons Publications, New York, 1985
• ZHANG, Y.; CAMERON, J., "Silica Particle/Glass FibreReinforced Polyester Resin", Journal of Composite Materials,USA, Vol. 27, No. 11, pp. 11141127, 1993
• SHANG, S. W.; WILLIAMS, J. W.; SODERHOLM, KJ. M., "How the Work of Adhesion Affects the Mechanical Properties of Silica-Filled Polymer Composites", Journal of Material Science, UK, Vol. 29, No. 9, pp. 2406-2416, May 1994
• LEEMPOEL, P., “Filler/Polymer Interface and Performance of Silicon Elastomers”, Filled Polymers and Fillers Conference, Manchester, UK, 1997
• SAHNOUNE, F.; KARAD, S.; LOPEZ CUESTA, J.-M. CRESPY, A., “Effect of Fillers and Interfacial Agents on the Mechanical and Morphological Properties of HDPE/PS Blends”, International Conference of Filled Polymers and Fillers, Manchester, UK, 1997
• KAULY, T.; KAREN, B.; SIEGMANN, A., NARKIS, M., "Highly Filled Particulate Thermoplastic Composites", Journal of Material Science, Vol. 32, Iss 3, 1997
• LYMAN, M.J., "Silica Improves Thermoset Properties", Plastic Compounding , USA, Vol. 14, No. 7, pp. 61-63, Nov.-Dec., 1991
• KRYSZTAFKIEWICZ, A.; MAIK, M.; RAGER, B., "Comparison of Waste Silica Fillers Modified With Various Proadhesive Compounds", Journal of Material Science ,UK, Vol. 27, No. 13, pp. 3581-3588, July 1992
• STRICKER, F., FRIEDRICH, C., MULHAUPT, R., "Influence of Morphology on Rheological and Mechanical Properties of SEBS-Toughened, Glass-Bead-Filled Isotactic Polypropene", Journal of Applied Polymer Science, Vol.69, pp 2499-2506, 1998
• VALJI, S.E., "Processing Technology, Increasing Profits in Industrial Minerals", Industrial Mineral Journal, Sept., 1999
• HAWLEY, G.C., “Opacifiers in Paint & Plastics An Overview”, International Conference of Alternative White Pigments and TiO2 Extenders for Coatings, Paper and Plastics, Orlando, USA, 2000
• FELLAHI, S.; BOUKOBBAL, F., "Study of the Effect of Fumed Silica on Rigid PVC Properties", Journal of Vinyl Technology, USA, Vol. 15, No. 1, pp. 17-21, Mar., 1993
• GASKELL, P., “Mineral Fillers For Polypropylene”, International Conference of Filled Polymers and Fillers, 8-11 Sept. Manchester, UK, pp 281-284, 1997
• FOURTY, G., “Talc in Polypropylene”, International Conference of Filled Polymers and Fillers, Manchester, UK, 1997