Nanofazowe układy polioksymetylenu (POM) – otrzymywanie, badanie właściwości oraz zastosowanie
Wariant tytułu
Nanophase compositions of polyoxymethylene (POM) – synthesis, properties and application
Autor
Leszczyńska, Agnieszka
Promotor
prof. dr hab. inż. Krzysztof Pielichowski
Data wydania
2007
Wydawca
[s.n.]
Język
polski
Abstrakt
Celem pracy było otrzymanie nanokompozytów polioksymetylenu i montmorylonitu o polepszonych właściwościach mechanicznych i termicznych przy zastosowaniu metody termoplastycznego przetwarzania. Poprawę mieszalności organofilowego polimeru i hydrofilowego minerału uzyskano przez modyfikację właściwości powierzchniowych MMT przy użyciu czwartorzędowych soli amoniowych i dodatek termoplastycznego elastomeru poliuretanowego (TPU),jako wielkocząsteczkowego kompatybilizatora. Najkorzystniejsze właściwości termiczne i mechaniczne obserwowano dla kompozycji zawierających 1% wag. OMMT, w których jako modyfikatora właściwości powierzchniowych nanonapełniacza użyto chlorku N,N-dimetylodioktadecyloamoniowego. Obecność dwóch długich łańcuchów alkilowych umożliwiała efektywne zwiększenie odległości międzywarstwowych i osłabienie sił kohezji pakietów OMMT, co sprzyjało równomiernej interkalacji polimeru. Uzyskano równoczesną poprawę granicy plastyczności i wydłużenia przy granicy plastyczności nanokompozytów. Na podstawie badań strukturalnych i morfologicznych kształtek wtryskowych nanokompozytów metodami FTIR, WAXD i SAXS wykazano, że dodatek OMMT sprzyjał powstawaniu kryształów o wyprostowanych łańcuchach (ECC), z którymi związany był efekt samowzmocnienia polimeru i poprawy jego właściwości ciągliwych. Wpływ MMT na morfologię polimeru potwierdziły badania przemian fazowych nanokompozytów POM metodami analizy termicznej (DSC i MDSC). Badania stabilności termicznej, uzupełnione analizą kinetyczną procesu degradacji termicznej nanokompozytów, i identyfikacja lotnych produktów degradacji przy użyciu sprzężonych metod termoanalitycznych (TG-MS i TG-FTIR), pokazały zwiększenie stabilności termicznej nanokompozytów POM/OMMT w atmosferze powietrza, związane z efektem barierowym, polegającym na ograniczeniu dyfuzji tlenu do wnętrza próbki przez zdyspergowane warstwy MMT i zmniejszenie udziału charakterystycznych produktów utleniania w lotnej frakcji produktów degradacji nanokompozytów w porównaniu z POM.
In this work polyoxymethylene (POM)/montmorillonite nanocomposites with improved thermal and mechanical properties were prepared using melt mixing method. The miscibility of composite componens was improved by quaternary ammonium salts with long alkyl substituent and the addition of thermoplastic polyurethane (TPU) as a macromolecular compatibilizer. The higher homogeneity of nanocomposites was obtained when surfactant in OMMT contained two long alkyl substituent. It was argued that higher concentration of alkyl chains in MMT galleries resulted in more effective weakening of cohesion forces of MMT stacks and favored uniform intercalation of polymer. Mechanical testing revealed synergic effect of simultaneous improvement in tensile strength and elongation as well as changes in deformation mechanism. The presence of MMT layers favored the formation of extended chain crystals (ECC) of POM, especially during injection process, as revealed by FTIR, WAXD and SAXS. The existence of rod/fiber shaped crystal structures introduced a self-reinforcement of POM and explained improved ductile properties of nanocomposites. Further, the influence of MMT on morphology and phase transitions of POM was confirmed by thermal analysis (DSC and MDSC methods). The results of thermogravimetric analysis (TG) and kinetic analysis of degradation process showed improved thermal stability of POM/OMMT nanocomposites under oxidative atmosphere. The experimental data fitted the reaction of nth order with autocatalysis. The coupled thermoanalytical methods (TG-MS and TG-FTIR) sown that volatile products of nanocomposites degradation contained less oxidation products in comparison to pure POM. The changes in thermal properties were explained in terms of limited oxygen diffusion into material.
Klasyfikacja PKT
492900 Przemysł tworzyw sztucznych
490000 Przemysł chemiczny
Wydział
Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej
Licencja
Licencja PK
Prawa dostępu
Zasób dostępny wyłącznie z komputerów Biblioteki PK
