PP/PP-HI/silica nanocomposites for HVDC cable insulation: Are silica clusters beneficial for space charge accumulation?

New potential High Voltage Direct Current (HVDC) cable insulation materials based on nanocomposites are developed in this study. The nanocomposites are produced by blending of polypropylene (PP), propylene-ethylene copolymer (PP–HI) and a modified fumed silica (A-silica) in a concentration of 1 and 2 wt %. The A-silica is successfully modified with (3-aminopropyl)triethoxysilane (APTES) via a solvent-free method, as proven by infrared spectroscopy, thermogravimetry and transmission electron microscope mapping. A-silica in the polymer matrix acts as a nucleating agent resulting in an increase of the crystallization temperature of the polymers and a smaller crystal size. Moreover, the silica addition modified the crystals morphology of the unfilled PP/PP-HI blend. The composite containing A-silica with 2 wt% contains bigger-size silica clusters than the composite filled with 1 wt%. The composite with the higher A-silica concentration shows lower space charge accumulation and a lower charge current value. Besides, much deeper traps and lower trap density are observed in the composite with 2 wt% A-silica addition compared to the one with a lower concentration. Surprisingly, the presence of silica clusters with dimensions of more than 200 nm exhibit a positive effect on reducing the space charge accumulation. However, the real cause of this improvement might be due to change of the electron distribution stemming from the amine-amine hydrogen bond formation, or the change of the chain mobility due to the presence of occluded polymer macromolecules constrained inside the high structure silica clusters. Both phenomena may lead to a higher energetic barrier of charge de-trapping, thus increasing the depth of the charge traps

Friction, wear and mechanical properties of silicone composites containing surface modified mineral fillers

Wyroby z kauczuku silikonowego charakteryzuje wiele unikalnych właściwości. Wysoka odporność na czynniki starzeniowe oraz duży zakres temperatur pracy, ograniczone pęcznienie w olejach i smarach oraz bardzo dobra kompatybilność fizjologiczna sprawiają, że elastomery silikonowe są trudne do zastąpienia w wielu obszarach techniki. Niestety relatywnie wysoka cena i słabe właściwości mechaniczne kauczuku silikonowego powodują znaczne ograniczenie ich stosowania. Najpopularniejszym sposobem na obniżenie kosztu i poprawy kondycji mechanicznej gotowych wyrobów gumowych jest wprowadzanie napełniaczy do mieszanki kauczukowej, zwykle poddając je uprzednio modyfikacji. Modyfikacja powierzchni fazy stałej ma na celu zwiększenie kompatybilności jej cząstek z matrycą kauczukową. Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu dodatku różnych typów dostępnych komercyjnie napełniaczy mineralnych na właściwości mechaniczne i tarcie kompozytów silikonowych z ich udziałem. Dokonano analizy morfologii kompozytów metodami mikroskopowymi (AFM, SEM), oznaczono ich właściwości mechaniczne oraz zbadano charakterystykę tarcia. Stwierdzono wpływ rodzaju modyfikacji, kształtu i stopnia aglomeracji cząstek napełniacza na charakterystykę mechaniczną podczas rozciągania oraz przebieg zmian oporów tarcia w czasie i zużycie kompozytów.Products based on silicone rubber exhibit many unique properties. High resistance to ageing, the ability to be used in a wide range of temperature, limited swelling by oils and greases, and very good physiological compatibility, make silicone elastomers difficult to replace in many fields of engineering practice. Unfortunately, the relatively high price and low mechanical properties significantly reduces the possibility of their application. The most popular way to reduce cost and to improve the mechanical condition of rubber goods is the introduction of fillers into the rubber mix, prior submitting them to modification. The surface modification of the solid phase is made to enhance the compatibility of its particles with the elastomer matrix. The purpose of this study was to investigate the effect of the addition of different types of mineral fillers that are commonly available on mechanical properties and the friction properties of the silicone composites. Morphology of the composites has been analysed by microscopy (AFM, SEM). Their mechanical properties and friction characteristics have been determined. The influence of the degree of solid phase agglomeration, the shape and dimensions of its particles as well as the type of surface modification on mechanical properties in extension, and the friction and wear of the composites have been detected

Tribological Properties of Silicone Rubber-Based Ceramizable Composites Destined for Wire Covers. Part I. Studies of Block-On-Ring Friction Contact

Ceramizable composites of silicone rubber matrix become more and more popular materials destined for wire covers, what can enhance fire safety of building increasing operation time of important equipment or devices (eg fire sprinklers, elevators, alarms etc). Aim of the research was to examine tribological properties and wear of commercially available silicone rubber-based ceramizable composites against steel, in configuration – steel block on composite ring, under various load (5, 10, 15, 20, 25 and 30 N). Changes to friction force in time were monitored by a tribotester, whereas wear of the composite surfaces were determined using an optical microscope. Performed studies demonstrate, that tribological characteristics and wear of the composites depend significantly on the origin of material

Efektywność wybranych metod regulowania zachwaszczenia i ich wpływ na wartość biologiczną i trwałość przechowalniczą kapusty głowiastej czerwonej

The studies were conducted in the years 2011-2013 at the Research Institute of Horticulture in Skierniewice, to compare the effectiveness of selected methods of weed control, useful in organic production of red head cabbage and to determine their impact on the yield and nutritional value and storage ability. In experiments the effectiveness of such methods as: mechanical treatments, soil mulching with polypropylene (PP) and biodegradable black foil, the use of cover crops and hand weeding were evaluated. The results showed diverse effectiveness of weed control methods. Polypropylene and biodegradable foil mulches as well as hand weeding completely reduced the weeds infestation. Mechanical weeding was very effective in controlling weeds, but its effect was short-lived and shortly after the treatment re-emergence of weeds was observed. Cover crops cut into small pieces and left on the soil surface strongly limited the number and weight of weeds, in comparison to check, while effect of cover crops incorporated with soil was similar to the check. The highest yields were obtained for red cabbage grown in mulches from polypropylene and in biodegradable foil and the lowest from cover crops. After the storage the highest biomass weight losses were observed in red cabbage weeded mechanically, while the lowest in cabbage grown in mulch of cover crops. The highest content of total sugars characterized by a head of cabbage weeded mechanically and manually, both fresh and after storage and the lowest from polypropylene and biodegradable foil mulching as well as from cover crops cut and mixed with the soil. The highest nitrate content in fresh heads and after storage was observed in cabbage mulched with polypropylene and the lowest in fresh cabbage weeded mechanically. The low nitrate content after storage was also observed in the heads of cabbage grown in mulch of cover crops.W latach 2011-2013 w Instytucie Ogrodnictwa w Skierniewicach przeprowadzono badania, których celem było porównanie efektywności wybranych metod ochrony przed chwastami, przydatnych w ekologicznej uprawie kapusty głowiastej czerwonej, określenie ich wpływu na plonowanie oraz wartość odżywczą i trwałość przechowalniczą główek. Doświadczenia polowe przeprowadzono w latach 2011 i 2012, natomiast doświadczenia nad przechowywaniem w sezonach 2011/2012 i 2012/2013. Porównywano efektywność następujących metod: odchwaszczanie mechaniczne, ściółkowanie gleby włókniną ściółkującą (PP) i folią biodegradowalną (PE), mulczowanie gleby roślinami okrywowymi, pozostawionymi na powierzchni gleby, roślinami okrywowymi mieszanymi z glebą oraz pielenie ręczne. Wyniki badań wykazały zróżnicowaną skuteczność zastosowanych metod ochrony przed chwastami. Włóknina ściółkująca, folia biodegradowalna i pielenie ręczne całkowicie ograniczały wzrost chwastów. Pielenie mechaniczne skutecznie niszczyło chwasty, jednak efekty jego działania było krótkotrwałe i w krótkim czasie po jego wykonaniu obserwowano ponowne wschody chwastów. Rośliny okrywowe rozdrobnione i pozostawione na powierzchni gleby silniej ograniczały liczbę i masę chwastów, w porównaniu do kontroli. Natomiast w obiektach, w których rośliny okrywowe mieszano z glebą, stopień zachwaszczenia był podobny jak w kontroli. Najwyższe plony uzyskano w obiektach ściółkowanych włókniną i folią biodegradowalną, zaś najniższe obiektów mulczowanych roślinami okrywowymi. Po okresie przechowywania największe ubytki masy obserwowano w kapuście czerwonej odchwaszczanej mechanicznie, natomiast najmniejsze w kapuście uprawianej w mulczu z roślin okrywowych. Najwyższą zawartością cukrów ogółem charakteryzowały się główki kapusty odchwaszczanej mechanicznie i ręcznie (zarówno świeże, jak i po przechowywaniu), najniższą - ściółkowane folią i włókniną oraz uprawiane w mulczu z roślin okrywowych rozdrobnionych i mieszanych z glebą. Najwyższą zawartość azotanów w kapuście świeżej i po przechowywaniu odnotowano w kapuście ściółkowanej włókniną, a najniższą w świeżej kapuście pielonej mechanicznie. Niską zawartość azotanów, po okresie przechowywania, zanotowano też w główkach kapusty uprawianej w mulczu z roślin okrywowych

Modification of light-curable dental composite with selected polyhedral oligomeric silsesquioxanes

Komercyjny światłoutwardzalny kompozyt stomatologiczny GrandioSO Flow poddano modyfikacji za pomocą wybranych poliedrycznych oligomerycznych silseskwioksanów zawierających grupy metakrylowe (M-POSS) lub akrylowe (A-POSS). Fotopolimeryzację z wykorzystaniemdiodowej lampy o mocy rzeczywistej 1400 mW/cm2 prowadzono przez 60 s w sposób ciągły z jednej strony próbki. Naprężenia generowane w wypełnieniu obliczano na podstawie wzorów teorii sprężystości. Oceniano również efektywność polimeryzacji i właściwości mechaniczne spolimeryzowanych kompozytów, m.in. średnicową wytrzymałość na rozciąganie, wytrzymałość na trójpunktowe zginanie oraz mikrotwardość metodą Vickersa. Stwierdzono, że najmniejsze naprężenia skurczowe, wynoszące ~9 MPa, generuje kompozyt zmodyfikowany dodatkiem do osnowy 2% mas. M-POSS lub 5% mas. A-POSS. Modyfikacja prowadzi także do niewielkiego zmniejszenia twardości oraz wytrzymałości na trójpunktowe zginanie, z zachowaniem właściwej dla materiału niemodyfikowanego wartośc iDTS (DTS – diametral tensile strength) w wypadku materiału zawierającego 2% mas. M-POSS. Dodatek do żywicznej osnowy 5% mas. A-POSS wpływa na pogorszenie wszystkich właściwości wytrzymałościowych, wciąż jednak pozostają one na poziomie zadowalającym i porównywalnym do właściwości dostępnych na rynku materiałów typu flow.The commercial light-curable dental composite Grandio SOFlow was subjected to modification with selected polyhedral oligomeric silsesquioxanes containing methacrylic (M-POSS) or acrylic (A-POSS) groups. Photopolymerization was carried out using LED lamp with a real power of 1400 mW/cm2 continuously for 60 s on one side of the sample.The stress generated by the filling was calculated on the basis of the elasticity theory. The polymerization efficiency and mechanical properties of polymerized composites were also evaluated, including diametral tensile strength (DTS), three-point bending strength and Vickers microhardness. It was found, that the lowest shrinkage stress of ~ 9 MPa was generated by the composite modified with 2 wt % M-POSS or 5 wt % A-POSS. The modification also leads to a slight decrease in hardness and three point flexural strength, while maintaining a comparable DTS value of a material containing 2 wt % M-POSS. In the case of modification with 5 wt % A-POSS, a decrease in all strength parameters is observed, but they still remain at a satisfactory level and are comparable to the properties of flow materials available commercially

Tribological Properties of Silicone Rubber-Based Ceramizable Composites Destined for Wire Covers. Part II. Studies of Ball-on-Plate, Plate-on-Plate and Ring-on-Plate Friction Contact

Tribological properties of commercially available silicone-based ceramizable composites were studied. Friction forces of three different types of ceramizable composites were measured against three different-shape steel samples. Each friction pair contact was loaded with 15, 30, 45 or 60 N. Conducted studies reveal that tribological behavior of the composites vary considerably depending on the composite type and friction contact. However, friction force was increasing with an increase of the load, which mean that the composites behave accordingly to the classic friction theory

The influence of surfaces fluorination on tribological properties of rubber

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu modyfikacji, poprzez fluorowanie z fazy gazowej, powierzchni wulkanizatów na bazie kauczuków akrylowego (ACM), butadienowo-akrylonitrylowego (NBR) oraz jego uwodornionego analogu (HNBR) na ich właściwości tribologiczne. Modyfikacja miała na celu zapewnienie ochrony gumy przed działaniem biopaliwa, powodującym jej starzenie. Oznaczono wpływ modyfikacji na pęcznienie próbek w biodieslu oraz dokonano porównania zmian ich parametrów mechanicznych. W celu ustalenia mechanizmu modyfikacji przeprowadzono analizę powierzchni gumy za pomocą spektroskopii masowej jonów wtórnych (SIMS). Najprawdopodobniej mamy do czynienia z abstrakcją wodoru poprzez wydzielanie się HF i powstawaniem warstwy grafitopodobnej na powierzchni gumy. Pomiary oporów tarcia zostały wykonane za pomocą tribometru o skojarzeniu ciernym typu gumowa rolka–stalowy klocek. W wyniku fluorowania powierzchni gumy zachodzi modyfikacja, która generalnie nie obniża pęcznienia materiału w biopaliwie, natomiast znacznie zmniejsza opory tarcia.In this paper, the influence of surface fluorination acrylic rubber (ACM), butadiene – acrylonitrile rubber (NBR) and its hydrogenated analogue (HNBR) on their tribological properties and resistance to ageing in contact with biodiesel are presented. Tribological behaviour, swelling data, and mechanical properties of the vulcanizates were determined. The mechanism of modification was studied by Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry (ToF-SIMS). Tribological characteristics were collected with a steel block-on-rubber ring instrument. Despite a general lack of protection against swelling in bio-fuel, fluorination has to be verified positively in terms of lowering friction. Probably this is the effect of a graphite-like layer created on the surface of rubber due to the treatment