Applications of quantitative image analysis to the description of the morphology of polyurethane/carbon nanotubes composites

• Autorzy: Ryszkowska, J.

Warianty tytułu

PL

Zastosowania ilościowej analizy obrazu do opisu morfologii nanokompozytów poliuretan/nanorurki węglowe

• Konferencja: STERMAT 2008 : VIII International Conference on Stereology and Image Analysis in Materials Sciences (VIII ; 02-06.09.2008 ; Zakopane, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The high mechanical, electrical and thermal properties of the nanotubes are the reason why in the recent years, polymer - carbon nanotube composites have attracted great interest of many researchers. Carbon nanotube/polyurethane composites will be much more functional than basic polyurethane. This paper presents the application of quantitative AFM and SEM image analysis to characterize the microstructure of polyurethane/carbon nanocomposites. Stereological parameters chosen for analysis were used to evaluate the degree of phase separation of matrix of examined nanocomposites. Relationships between the parameters of nanocomposites structure elements and the properties of nanocomposites were analysed. The nanotubes during the process of phase segregation built into the hard domains of polyurethane matrix and change phase segregation process in PUR. Nanoparticles induce changes of the structure of hard and soft domains in polyurethane matrix and changes of the thermal and mechanical properties. As a result of introduction of nanotubes in to the polyurethane matrix the size and the glass transition temperature of hard domains increased but the tensile strength and storage modulus decreased.

PL

Wysokie właściwości mechaniczne, elektryczne i termiczne nanorurek są powodem, dla którego w ostatnich latach zainteresowanie wytwarzaniem kompozytów polimer - nanorurki węglowe jest duże. Kompozyty nanorurki węglowe/ poliuretan mogą mieć korzystniejsze właściwości niż poliuretan. W artykule przedstawiono zastosowanie ilościowej analizy obrazów AFM i SEM do opisu mikrostruktury nanokompozytów poliuretan/węgiel. Parametry stereologiczne wybrane do analizy pozwoliły na analizę przebiegu separacji fazowej w osnowie badanych nanokompozytów. Analizowano zależności pomiędzy parametrami struktury nanokompozytów a ich właściwościami. Nanorurki wbudowują się w trakcie procesu separacji fazowej w domeny twarde poliuretanów i zmieniają przebieg procesu separacji fazowej. Nanorurki powodują zmiany w budowie domen twardych i domen miękkich poliuretanowej osnowy, oraz właściwości termicznych i mechanicznych. W wyniku wprowadzenia nanorurek do poliuretanowej osnowy rośnie rozmiar i temperatura zeszklenia domen twardych ale wytrzymałość na rozciągania i moduł sprężystości spada.

Słowa kluczowe

PL

nanorurki; analiza obrazów AFM i SEM; mikrostruktura nanokompozytów poliuretan/węgiel

• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 29, nr 4
• Strony: 204-207
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ryszkowska, J.

• Warsaw University of Technology,

Bibliografia

• [1] Pourdeyhimi B.: Imaging and Image Analysis Applications for Plastics, Plastics Design Library, New York (1999).
• [2] Kurzydłowski K. J., Ralph B.: The Quantitative Description of the Microstructure of Materials, CRC Press, Boca Rato, New York, London, Tokio (1995).
• [3] Russ J. C., Dehoff R. T.: Practical Stereology, Plenum Press, New York (1999).
• [4] Ryszkowska J., Rożniatowski K.: Application of stereology methods to the description of the morphology of polyurethane ureas, Journal of Polymer Engineering 22 (2002) 261-282.
• [5] Ryszkowska J.: Applications of quantitative image analysis to the description of the morphology of ceramic powders including rare-earth elements and their polyurethaneurea nanocomposites, Materials Science Forum III 514-516 (2006) 1658-1662.
• [6] Hepburn C.: Polyurethanes elastomers, London, Elsevier Applied Science (1993).
• [7] Dresselhaus M. S., Dresselhaus G., Avouris Ph. (Eds.): carbon Nanotubes, Topics Appl. Phys. 80 1-9 (2001), Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
• [8] Vaia R. A., Wagner D. H., Matter. Today 7(11) (2004) 33-37.
• [9] Curtin W. A., Sheldon B., Mater. Today 7(11) (2004) 44-49.
• [10] Meincke O., Kaempfer D., Weickmanna H., Friedrich C., Vathauer M., Warth H., Polymer 45 (2004) 739-748.
• [11] Schulz M. J., Kelkar A. D., Sundaresan M. J.: Nanoengineering of structural, Functional and Smart Materials, CRC Taylor & Francis, London (2006).
• [12] Kuan H. C., Ma C. C. M., Chang W. P., Yuen S. M., Wu H. H., Lee T. M.: Syntesis, thermal, mechanical and rheological properties of multiwall carbon nanotubes/ waterborne polyurethane nanocomposites, Composites Science and Technology 65 (2005) 1703-1710.
• [13] Koerner H., Liu W., Alexander M., Mirau P., Dowty H., Vaia R., Polymer 46 (2005) 4405-4420.
• [14] Cho J.-W., Kim J.-W., Jung Y.-C., Goo N.-S., Macromol. Rapie Commun. 26 (2005) 412-416.
• [15] Schulz M. J., Kelkar A.,D., Sundaresan M. J.: Nanoengineering of structural, Functional and Smart Materials, CRC Taylor & Francis, London (2006).
• [16] Ryszkowska J., Jurczyk-Kowalska M., Szymborski T., Kurzydłowski K. J.: Dispersion of carbon nanotubes in polyurethane matrix, Physica E 39 (2007) 124-127.