Kompozyty polimerowe - wykład

1.  Kompozyty polimerowe  Jednym z największych osiągnięd technologicznych XX wieku był niewątpliwie rozwój nauki o  polimerach oraz uruchomienie ich masowej produkcji. Postęp technologiczny tworzyw  sztucznych spowodowany jest przede wszystkim poprawą ich właściwości użytkowych m. i n. w  wyniku tworzenia ulepszonych mieszanek polimerowych tzw. kompozytów.   Kompozyty są to materiały składające się z co najmniej dwóch różnych faz. Jedna z nich to  wiążąca matryca, druga zaś stanowi równomiernie rozproszone cząstki napełniacza. W przypadku  kompozytów polimerowych materiałem tworzącym osnowę jest tworzywo polimerowe.   Kompozyty z reguły posiadają właściwości lepsze i (lub) nowe w stosunku do wyjściowych  komponentów. W tworzywach kompozytowych często występuje tzw. efekt synergii. Jest to  zjawisko polegające na tym, że dana właściwośd kompozytu jest bardziej korzystna niż suma  właściwości jego poszczególnych komponentów, co sprawia, że często są one stosowane jako  nowoczesne materiały posiadające liczne zastosowania we współczesnej technice.    1.1.  Nanokompozyty polimerowe  W ostatnich latach nastąpił znaczny wzrost zainteresowania i intensyfikacja badao  nad szczególnym rodzajem kompozytów polimerowych, które w swojej strukturze posiadają  napełniacze o rozmiarach nanometrycznych. Dzieje się tak z powodu, iż nanotechnologia  jest dziedziną, która daje szerokie możliwości otrzymywania nowych materiałów o jeszcze  lepszych właściwościach i dużo większym obszarze ich zastosowania w porównaniu do  tradycyjnej technologii.  Nanokompozyty polimerowe to materiały, w których matrycą jest tworzywo  polimerowe, zaś fazę rozproszoną stanowią najczęściej nieorganiczne cząstki o  zróżnicowanych kształtach i wymiarach, przy czym przynajmniej jeden z wymiarów tych  cząstek nie przekracza kilku nanometrów. Obecnie wytwarza się nanokompozyty  polimerowe z udziałem niemal wszystkich polimerów, zarówno termoplastycznych jak i  termoutwardzalnych.    1.1.1. Struktura nanokompozytu  Nanokompozyty mogą posiadad różną strukturę, w zależności od efektywności  prowadzenia procesu ich otrzymywania oraz od rodzaju użytego napełniacza. Ze  względu na usytuowanie matrycy i cząstek napełniacza względem siebie wyróżnia się  następujące nanokompozyty:  -  nanokompozyty interkalacyjne- płytki nanonapełniacza rozdzielone są  pojedynczymi łaocuchami zachowując przy tym swoją powtarzalną strukturę  warstwową  - nanokompozyty eksfoliacyjne (delaminowane)- płytki nanonapełniacza są  równomiernie rozmieszczone w matrycy polimerowej. Eksfoliacja zapewnia większe 

(…)

… to, iż w kompozytach nie uzyskano rozwiniętej, eksfoliowanej struktury.
W kolejnych badaniach szukano informacji na temat wpływu rodzaju i ilości
napełniacza bentonitowego na wybrane właściwości mechaniczne żywicy epoksydowej. W
tym celu zastosowano bentonity modyfikowane czwartorzędowymi solami amoniowymi w
ilości 1 i 5 cz. wagowych na 100 cz. wagowych żywicy epoksydowej Epidion 6. Kompozyty
otrzymano przy użyciu mieszadła wolnoobrotowego. Badania wykazały, iż modyfikowane
bentonity stosowane jako nanonapełniacze poprawiają większośd badanych właściwości
mechanicznych, szczególnie udarnośd, która wzrosła ok. 200%. Ponadto glinokrzemiany
posiadają uelastyczniający wpływ na żywicę epoksydową. Dla większości badanych próbek
lepsze właściwości uzyskano przy mniejszej zawartości bentonitu (1 cz. wag.).
Prawdopodobnie…
… zwiększonej gęstości poliamidu 6 co nadal pozwala mu spełniad określone
funkcje. Zaobserwowano również pogorszenie udarności niektórych próbek.
Oleksy i inni badali wpływ dodatku bentonitu modyfikowanego czwartorzędową solą
amoniową na wybrane właściwości żywic epoksydowych (EP). Okazało się, iż dodatek
nanonapełniacza do polimeru zdecydowanie poprawił jego właściwości wytrzymałościowe w
porównaniu z żywicą…
… mechanicznych, nie uzyskano zadowalających
wyników. Sugeruje to, iż w kompozytach nie uzyskano rozwiniętej, eksfoliowanej struktury.
W kolejnych badaniach szukano informacji na temat wpływu rodzaju i ilości
napełniacza bentonitowego na wybrane właściwości mechaniczne żywicy epoksydowej. W
tym celu zastosowano bentonity modyfikowane czwartorzędowymi solami amoniowymi w
ilości 1 i 5 cz. wagowych na 100 cz. wagowych żywicy epoksydowej Epidion 6. Kompozyty
otrzymano przy użyciu mieszadła wolnoobrotowego. Badania wykazały, iż modyfikowane
bentonity stosowane jako nanonapełniacze poprawiają większośd badanych właściwości
mechanicznych, szczególnie udarnośd, która wzrosła ok. 200%. Ponadto glinokrzemiany
posiadają uelastyczniający wpływ na żywicę epoksydową. Dla większości badanych próbek
lepsze właściwości…
…
kryształów i związane z jonami Si, Al.
3) Grupy amonowe na powierzchni MMT- montmorillonit w środowisku wodnym
zachowuje się jak słaby kwas krzemowy.
Wymiana kationu organicznego jest reakcją odwracalną. Chcąc uzyskad wysoką
konwersję Na-MMT do organo-MMT należy zastosowad w reakcji wymiany jonowej nadmiar
związku amfifilowego względem pojemności wymiennej minerału.
Najbardziej efektywny proces…
… w wiązaniu wodoru
oraz reakcjach chemicznych- zlokalizowane przede wszystkim na krawędziach
kryształów i związane z jonami Si, Al.
3) Grupy amonowe na powierzchni MMT- montmorillonit w środowisku wodnym
zachowuje się jak słaby kwas krzemowy.
Wymiana kationu organicznego jest reakcją odwracalną. Chcąc uzyskad wysoką
konwersję Na-MMT do organo-MMT należy zastosowad w reakcji wymiany jonowej nadmiar
związku…
…. W etapie pierwszym nanonapełniacz poddany jest
działaniu ciekłego monomeru, który wnika między jego płytki. Czas tego procesu
uzależniony jest od polarności monomerów, właściwości powierzchniowych
nanonapełniacza oraz temperatury w jakiej prowadzony jest proces. Drugi etap stanowi
proces polimeryzacji, który zachodzi głównie między płytkami nanonapełniacza. Obecnie
metoda stosowana…
… polimerów.
W jednym z badao do przygotowania kompozytów wykorzystano polipropylen (PP),
bentonit aktywowany, gdzie zawartośd MMT wynosiła 80% oraz kompatybilizatory w postaci
polipropylenu szczepionego bezwodnikiem maleinowym (PP-g-MA). Kompozycję otrzymano
z wykorzystaniem wytłaczarki dwuślimakowej. Zbadano zmianę właściwości mechanicznych
kompozytów PP/ bentonit przy różnym udziale wagowym napełniacza…
... zobacz całą notatkę