Wpływ naprężeń ścinających na strukturę i właściwości nanokompozytów poliamid 6/montmorylonit

• Autorzy: Mencel, K. , Kelar, K. , Jurkowski, B.

Warianty tytułu

EN

Influence of shear stress on the structures and properties of polyamide 6/montmorillonite nanocomposites

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wpływ naprężeń ścinających, występujących w toku wytłaczania nanokompozytów poliamidowo-montmorylonitrylowych przy użyciu zestawów prototypowych mieszalników: statycznego i dynamicznego, na stopień zdyspergowania organicznie modyfikowanego montmorylonitu (MMT) w matrycy poliamidowej (PA 6), oraz na strukturę, właściwości cieplne i mechaniczne nanokompozytów PA 6/MMT. Stopień dyspersji MMT analizowano na podstawie mikrofotografii SEM powierzchni przełomów i mapy rozkładu atomów krzemu w nanokompozytach. Stwierdzono, że zdyspergowanie MMT w matrycy polimerowej wyraźnie zależy od naprężeń ścinających, oraz, że obecność montmorylonitu wpływa na proces krystalizacji PA 6 w nanokompozytach. Pomimo niecałkowicie jednorodnego rozproszenia MMT w matrycy moduł sprężystości przy rozciąganiu i wytrzymałość a także stabilność termiczna nanokompozytów osiągają wartości większe niż niemodyfikowany PA 6. Nanocząstki glinki w nanokompozytach uprzywilejowują tworzenie się bardziej elastycznej postaci krystalograficznej ?. Większa wytrzymałość i moduł sprężystości nanokompozytów świadczą o tym, że dominujący wpływ na te cechy ma wzmacniający efekt MMT a nie postać krystalograficzna. Zbyt duże naprężenia ścinające powodują częściową degradację makrocząsteczek. Badania wykazały, że wydłużenie przy zerwaniu i udarność próbek z karbem nanokompozytów są mniejsze niż niemodyfikowanego PA 6.

EN

The effects of shear stress occurring during polyamide 6/montmorillonite nanocomposites' extrusion, with use of static and dynamic prototype mixers, on the dispersion degree of organically modified montmorillonite (OMMT) in polyamide matrix (PA 6) and on the structure as well as thermal and mechanical properties of PA 6/MMT were presented. MMT dispersion degree was analyzed based on SEM micrographs of fractures' surfaces and mapping of silicon atoms distributions in nanocomposites. It was found that MMT dispersion in polymer matrix clearly depends on shear stress (Fig. 1) and that MMT presence influences the process of PA 6 crystallization in nanocomposite (Fig. 2, Table 2). In spite of not quite homogeneous dispersion of MMT in a matrix, tensile modulus and strength (Table 4) as well as thermal stability (Fig. 4, Table 2) of nanocomposites are better than for unmodified PA 6. Nanoparticles of clay in nanocomposites favor the formation of more ductile crystallographic ?-form (Fig. 3, Table 2). Better values of strength and tensile modulus of nanocomposites show that not the crystallographic form but MMT dominantly influences these features. Excessive shear stress causes partial degradation of macromolecules (Table 1). The results showed that elongation at break and notched impact strength of nanocomposites were lower than those of unmodified PA 6.

Słowa kluczowe

PL

poliamid 6; montmorylonit; struktura; właściwości cieplne; właściwości mechaniczne

EN

polyamide 6; montmorillonite; structure; thermal properties; mechanical properties

• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2009
• Tom: T. 54, nr 5
• Strony: 361-369
• Opis fizyczny: Bibliogr. 56 poz.

Twórcy

autor

Mencel, K.

autor

Kelar, K.

autor

Jurkowski, B.

• Politechnika Poznańska Instytut Technologii Materiałów Zakład Tworzyw Sztucznych ul. Piotrowo 3,61-138 Poznań,

Bibliografia

• [1] Alexandre M., Dubois P: Mater. Sci. Eng., Reports: A Reviev J. 2000, 28,1.
• [2] Gleiter H.: Acta Mater. 2000, 48, 1.
• [3] Gołębiewski J.: Przem. Chem. 2004, 83 (nr 1), 15.
• [4] Gołębiewski J., Różański A., Gałęski A.: Polimery 2006, 51, 374.
• [5] Piglowski J., Kiersnowski A., Dolega J.: Polimery 2006, 51, 704.
• [6] Baldi F., Bignotti R, Tieghi G., Riccó T. J.: J. Appl Polym. Sci. 2006, 99,3406.
• [7] Liu L., Jia D., Luo Y., Guo B.: J. Appl. Polym. Sci. 2006, 99,1905.
• [8] Kacperski M.: Polimery 2003, 48, 85.
• [9] Gao R, Beyer G., Yuan Q.: Polym. Degrad. Stab. 2005, 89, 559.
• [10] Galeski A., Piorkowska E.: Polimery 2007, 52, 323.
• [11] Oleksy M., Heneczkowski M., Galina H.: Polimery 2006,51,799.
• [12] Kacperski M.: Polimery 2002,47,801.
• [13] Becker O., Yarley R., Simon G.: Polymer 2002, 43, 4365.
• [14] Drzycimska A., Spychaj T.: Polimery 2008, 53, 169.
• [15] Tjong S. C., Meng Y. Z.: J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2003,41,1476.
• [16] Dondero W. E., Gorga R. E.: J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2006, 44, 864.
• [17] Musto P, Ragosta G., Scarinzi G., Maścią L.: Polymer 2004, 45,1697.
• [18] Uhl R M., Yao Q., Nakajima H., Ma-nias E., Wilkie C. A.: Polym. Degrad. Stab. 2005, 89, 70.
• [19] Chae D. W., Oh S. G., Kim B. C.: J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2004, 42, 790.
• [20] Li T.-C., Ma J., Wang M., Tjiu W. C., Liu T., Huang W.: J.. Appl. Polym. Sci. 2007, 103,1191.
• [21] Garcia-López D., Gobernado-Mitre L, Fernandez J. R, Merino J. C., Pastor J. M.: Polymer 2005,46,2758.
• [22] Wan C., Zhang Y., Zhang Y.: Polym. Testing 2004, 23, 299.
• [23] Guo B., Jia D., Cai C.: Eur. Polym. J. 2004, 40, 1743.
• [24] Uthirakumar P, Nahm K. S., Hahn Y. B., Lee Y. S.: Eur. Polym. J. 2004, 40, 2437.
• [25] Yang R, Ou Y., Yu Z.: J. Appl. Polym. Sci. 1998, 69, 355.
• [26] Manoj P, Kumar S. S., Kumar S. B., Kumar B. A.: J. Appl. Polym. Sci. 2003, 87, 2216.
• [27] Cho J. W., Paul D. R.: Polymer 2001, 42, 1083.
• [28] Dennis H. R., Hunter D. L., Chang D., Kim S., White J. L., Cho J. W., Paul D. R.: Polymer 2001, 42, 9513.
• [29] Fornes T. D., Yoon P. J., Hunter D. L., Keskkula H., Paul D. R.: Polymer 2002, 43, 5915.
• [30] Fornes T. D., Yoon P. J., Keskkula H., Paul D. R.: Polymer 2001, 42, 9929.
• [31] Karaman V. M., Privalko V. P, Privalko E. G., Lehmann B., Friedrich K.: Macromol. Symp. 2005, 221, 85.
• [32] Usuki A., Kawasumi M., Kojima Y., Okada A., Kurauchi T., Kamigaito O.: J. Mater. Res. 1993, 8, 1174.
• [33] Usuki A., Kojima Y., Kawasumi M., Okada A., Fakushi-ma Y., Kurauchi T., Kamigatio O.: J. Mater. Res. 1993, 8, 1179.
• [34] Jurkowski B., Kelar K., Ciesielska D.: J. Appl. Polym. Sci. 1998, 69, 719.
• [35] Pesetski S. S., Jurkowski B., Krivoguz Y. M., Urbanowicz R.: J. Appl. Polym. Sci. 1997, 65,1493.
• [36] Kelar K., Jurkowski B., Mencel K.: Polimery 2005, 50, 36.
• [37] Fornes T. D., Paul D. R.: Polymer 2003 44, 3945.
• [38] Liu H., Zhang W., Zheng S.: Polymer 2005, 46, 157.
• [39] Wunderlich B.: Prog. Polym. Sci. 2003, 28, 383.
• [40] Yalcin B., Cakmak M.: Polymer 2004, 45, 2691.
• [41] Yalcin B., Yalladares D., Cakmak M.: Polymer 2003, 44, 6913.
• [42] Wu T. Z., Liao C. S.: Macromol. Chem. Phys. 2000, 201, 2820.
• [43] Hu X., Zhao X.: Polymer 2004, 45, 3819.
• [44] Bureau M. N., Denault J., Cole K. C., Enright G. D.: Polym. Eng. Sci. 2002,42,1897.
• [45] Lincoln D. M., Vaia R. A., Wang Z.-G., Hsiao B. S., Krishnamoorti R.: Polymer 2001, 42, 9975.
• [46] Wu T.-M., Wu J.-Y.: /. Macromol. Sci. — Physics 2002, B41,17.
• [47] HeCh., Liu T., Tjiu W. Ch., Sue H.-J., Yee A. R: Macromolecules 2008, 41,193.
• [48] Gilman J. W.: Appl Clay Sci. 1999,15,31.
• [49] Guo B., Jia D., Cai C.: Eur. Polym. J. 2004,40,1743.
• [50] Qin H., Su Q., Zhang S., Zhao B., Yang M.: Polymer 2003, 44, 7533.
• [51] Tang Y., Hu Y., Song L., Zong R., Gui Z., Chen Z., Fan W.: Polym. Degrad. Stab. 2003, 82,127.
• [52] Filho F. G. R., Melo T. J. A., Rabello M. S., Silva S. M. L.: Polym. Degrad. Stab. 2005, 89,383.
• [53] Pramoda K. P, Liu T., Liu Z., He C., Sue H.: Polym. Degrad. Stab. 2003, 81, 47.
• [54] Żuchowska D.: „Polimery konstrukcyjne", WNT, Warszawa 1995.
• [55] Garcia M., de Rooij M., Winnubst L., van Zyl W. E., Verweij H.: J. Appl. Polym. Sci. 2004, 92, 1855.
• [56] Fornes T. D., Yoon P. J., Paul D. R.: Polymer 2003, 44, 754.