Broadband dielectric spectroscopy of nanocomposites based on PVDF and expanded graphite

International audienceNanocomposites based on poly (vinylidene fluoride) (PVDF) and expanded graphite (EG) were prepared by non-solvent precipitation from solution with different EG concentrations. Films were obtained by compression molding and their structural and dielectric properties studied. From Wide Angle X-ray Scattering (WAXS) experiments, it can be assessed that for all EG concentrations the -crystalline phase of PVDF is the predominant crystalline form. However, for composites with high nanoadditive content, higher than 3 wt.%, the -crystalline phase is also detected. Dielectric spectroscopy results showed that the nanocomposites present both high dielectric constant and electrical conductivity at low percolation threshold

EPDM/EVA thermoplastic vulcanizates (TPV) – effect of vinyl acetate content and oil extension on blend properties

Przedmiotem badań opisanych w artykule są wulkanizaty termoplastyczne z udziałem kauczuku etylenowo-propylenowo-dienowego (EPDM) i kopolimeru polietylenu z octanem winylu (EVA), wytworzone w procesie jednoetapowym metodą ciągłego wytłaczania. Zbadano wpływ składu mieszanki oraz stopnia zmiękczenia kauczuku olejem na właściwości wulkanizatów. Prowadzono równolegle badania dwóch serii mieszanek o zróżnicowanym udziale jednostek octanu winylu (VA) w EVA. Określono wpływ składu, stopnia zmiękczenia olejem i rodzaju EVA na podstawowe właściwości mechaniczne i zużycie ścierne badanych wulkanizatów. Metodą dynamicznej analizy mechaniczno-termicznej (DMTA) wyznaczono wartości przemian relaksacyjnych. Materiały wytworzono i badano pod kątem ich potencjalnego zastosowania jako nawierzchnie sportowe i wyroby techniczne.Rubber compounds based on EPDM rubber and thermoplastic component – olefin copolymer-ethylene-vinyl acetate (EVA) were prepared. All blends were prepared in one-step by continuous extrusion process. Present study deals with the effect of component ratio and oil extension on the properties of mentioned systems. In addition, the effect of vinyl acetate (VA) content on EPDM/EVA blend properties was studied to investigate the change in the extent of the modification. The mechanical properties were evaluated by tensile and hardness tests. The influence of composition on tribological properties was examined. Dynamic mechanical analysis (DMA) measurements were conducted, for the purpose of structure evaluation. The materials were prepared and tested for their potential use as sport surfaces and technical products

Kompozycje epoksydowe z nanorurkami węglowymi

In the work viscosity, curing process of epoxy resins, electrical conductivity and mechanical strength of epoxy composites with carbon nanotubes were investigated. As a component was used Epidian 6 epoxy resin cured with 1-buthylimidazole by anionic polymerization. Compositions with nanofillers were prepared by sonification of multiwall carbon nanotubes (BAYTUBES 150 P and BAYTUBES 150 HP) in epoxy resin without any solvent. The morphology of prepared nanocomposites was examined by using SEM. Scanning electron microscopy confirms good dispersion of CNTs, but the presence of agglomerates is also identified. Viscosity of compositions with two kind of carbon nanotubes was established by means of ARES rheometer. Curing process with ARES rheometer and DSC was investigated. Bending strength and electrical conductivity were performed on composites made of an epoxy resin loaded with 0.1, 0.2, 0.5, 1 and 2 wt. percent both types of MWNTs. The incorporation of MWCNT to epoxy resin results in a sharp insulator-to-conductor transition with a percolation threshold (phi c) as low as 0.5 wt. percent for Baytubes 150 HP and 1.0 wt. percent for Baytubes 150 P. An electrical conductivity of 10 to the -4 S/cm was achieved for 0.5 wt. percent of MWCNT 150 HP. The low percolation threshold for each MWCNTs and relatively high electrical conductivity are attributed to the high aspect ratio, large surface area and uniform dispersion of the carbon nanotubes in epoxy matrix.W pracy ustalono właściwości mechaniczne, przewodnictwo elektryczne, lepkość oraz proces sieciowania kompozycji epoksydowych z nanorurkami węglowymi. Stosowano żywicę epoksydową Epidian 6 sieciowaną 1-butylimidazolem zgodnie z mechanizmem polimeryzacji anionowej. Kompozycje z nanonapełniaczami przygotowano poprzez sonikację wielościennych nanorurek węglowych (BAYTUBES 150 P oraz BAYTUBES 150 HP) w żywicy epoksydowej bez użycia rozpuszczalnika. Strukturę wytworzonych nanokompozytów określono metodami skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Nanokompozyty cechuje duża dyspersja CNT z nielicznymi aglomeratami. Określono wpływ zawartości nanorurek na lepkość kompozycji. Kinetykę procesu sieciowania ustalono metodą różnicową kolorymetrii skaningowej (DSC) oraz reometrii, przy zastosowaniu aparatu ARES. Wytrzymałość na zginanie oraz przewodnictwo elektryczne określono dla kompozycji epoksyd/MWCNT o zawartości nanorurek 0.1, 0.2, 0.5, 1 oraz 2 procent mas. dla obu typów nanorurek węglowych. Wprowadzenie nanorurek węglowych do żywicy epoksydowej powoduje nagłe przejście od izolatora do przewodnika z progiem perkolacji (fi c) wynoszącym 0.5 procent mas. dla Baytubes 150 HP oraz 1.0 procent mas. dla Baytubes 150 P. Przewodnictwo elektryczne 10 do -4 S/cm uzyskano przy zawartości 0.5 procent mas. nanorurek MWCNT 150 HP. Mała wartość perkolacji dla obu użytych typów nanorurek węglowych oraz dobre przewodnictwo elektryczne są spowodowane dużą wartością współczynnika kształtu, dużą powierzchnią właściwą oraz jednolitą dyspersją nanorurek węglowych w żywicy epoksydowej

2,5-furandicarboxylic acid as a komponent of copolymers with elastomeric properties

Praca stanowi przegląd literatury na temat kwasu 2,5-furanodikarboksylowego, zaliczanego do grona najbardziej obiecujących monomerów pochodzenia roślinnego. Wykazuje podobieństwo pod względem budowy chemicznej oraz reaktywności do kwasu tereftalowego (PTA), głównego monomeru w syntezie poliestrów oraz estrowych elastomerów termoplastycznych. Opisano sposoby jego syntezy z biomasy (polisacharydów, skrobi lub ligninocelulozy), a także jego potencjalne zastosowania oraz prace badawcze nad charakterystyką elastomerów termoplastycznych z jego udziałem. Jak pokazują wyniki badań, zastąpienie PTA kwasem FDCA w estrowych segmentach sztywnych nie pogarsza właściwości kopolimerów, nadal zachowują one cechy elastomerów i łatwość przetwórstwa.The paper provides an overview on the knowledge on 2,5-furandicarboxylic acid, announced as one of the most promising bio-based monomer. Derived from polysaccharides, starch or lignocellulosic FDCA reveals a similarity in the chemical structure and reactivity to terephthalic acid (PTA) – the main petrochemical monomer for the synthesis of semicrystalline polyesters and ester block copolymers (TPE). The methods of its synthesis from biomass (polysaccharides, starch or lignocelluloses) was described, as well as potential applications, and current research on FDCA containing thermoplastic elastomers. As it is reported in literature the replacement of PTA by FDCA in ester rigid segments does not diminish copolymers performance. They retain the elastomeric behavior, and a processability typical for thermoplastics

Morphology and Thermal Properties of Expanded Graphite (EG)/Poly(ethylene terephthalate) (PET) Nanocomposites

Uzyskano nanokompozyty poli(tereftalanu etylenu) z ekspandowanym grafitem (PET/EG) o zawartości nanonapełniacza 0.025 - 0.4 %wag. metodą polimeryzacji kondensacyjnej (polikondensacji) in situ. Określono ich morfologię (SEM i TEM), stabilność termiczną przy wykorzystaniu metody TGA (temperatury odpowiadające: 2% (T-2%),10% (T-10%) i 50% (T-50%) ubytku masy, energię aktywacji metodą Freemana-Carrolla (Ea), temperaturę maksimum szybkości ubytku masy nanokompozytów w atmosferze powietrza i w argonie. Oceniono również wpływ grafenu na przemiany fizyczne zachodzące w PET (DSC). Wyniki badań nanokompozytów PET/EG porównano z wynikami badań niemodyfikowanego PET. Fotografie SEM nanokompozytów wykazują dwufazową strukturę układów PET/EG z wyraźnie widocznymi płytkami grafenu, jak i nielicznymi aglomeratami. Badania nanokompozytów PET/EG z wykorzystaniem techniki TEM potwierdziły obecność płytek grafenowych o wielkości ok. 1-10 ?m. Oznacza to, że zastosowana metoda in situ pozwala na otrzymanie rozsuniętych i stosunkowo równomiernie rozłożonych płytek grafenowych (EG) w osnowie PET. Ponadto wykazano, że dodatek nanonapełniacza nie wpływa znacząco na temperatury przemian fizycznych, jak również na stopień krystaliczności PET. Zaobserwowano natomiast wyższą termostabilność oraz stabilność termo-oksydacyjną nanokompozytów wynikającą z udziału nanocząstek grafenowych.Nanocomposites based on poly(ethylene terephtalate) and expanded graphite (PET/EG) with 0.025-0.4wt.% nanofiller content were prepared by in situ condensation polymerization (polycondensation). Their morphology was determined (TEM, SEM), thermal stability by TGA (temperatures corresponding to: 2% (T-2%),10% (T-10%) and 50% (T-50%) weight loss, activation energy by Freeman-Carroll method (Ea), temperature of maximum mass loss rate of nanocomposites in air and in argon. Also the influence of graphene was assessed on the physical transition occurring in the PET (DSC). The results of PET/EG nanocomposites were compared with the unmodified PET. SEM images of nanocomposite exhibit a diphasic structure of PET / EG of clearly visible graphene platelets, and few agglomerates. The study of nanocomposites of PET / EG using TEM techniques confirmed the presence of grephene platelets size of about 1÷10 ?m. This means, that in situ polymerization has been used to obtain exfoliated and relatively evenly spaced graphene plates (EG) in the PET matrix. In addition, it was demonstrated that the addition of nanofiller not significantly affect the physical transition temperature, as well as the degree of crystallinity of PET. Higher thermal stability and thermo-oxidative stability of the nanocomposites was observed resulting from participation of graphene nanoparticles

Nanokompozyty poli(tereftalan butylenu)/nanorurki węglowe. Cz. I. Funkcjonalizacja nanorurek węglowych i synteza in situ

Functionalization of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) has been carried out. As a functionalization agent epoxy peroxide was used. The success of the MWCNTs functionalization was confirmed by Raman spectroscopy and thermogravimetric analysis (TGA). The poly(butylene terephthalate) (PBT) based nanocomposites have been prepared by a two-step melt polycondensation method (in situ synthesis). The nanocomposites containing from 0.1 to 0.3 wt % of modified (EpMWCNTs) and unmodified (MWCNTs) carbon nanotubes were prepared.Przeprowadzono funkcjonalizację wielościennych nanorurek węglowych (MWCNT) przy użyciu epoksynadtlenku i potwierdzono jej efektywność metodami spektroskopii Ramana i analizy termograwimetrycznej (TGA). Następnie metodą polikondensacji w stanie stopionym (synteza in situ) otrzymano nanokompozyty na osnowie poli(tereftalanu butylenu) (PBT) z udziałem 0,1—0,3 % mas. modyfikowanych (EpMWCNT) lub niemodyfikowanych wielościennych nanorurek węglowych (MWCNT)

Właściwości mechaniczne i termiczne hybrydowych nanokompozytów polimerowych otrzymanych metodą polimeryzacji in situ

Poly(trimethylene terephthalate) (PTT) nanocomposites containing carbon nanoadditives which differ in shape (1D, 2D) and particle size were synthesized by in situ polymerization method. SEM and TEM images showed that expanded graphite (EG) and single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) were well dispersed in PTT, suggesting that in situ polymerization is a highly efficient method for preparing nanocomposites. Synergistic effect between single-walled carbon nanotubes and expanded graphite on improving mechanical and thermal properties of the prepared nanocomposites has been observed.Metodą polimeryzacji in situ zsyntetyzowano nanokompozyty na bazie poli(tereftalanu trimetylenu) (PTT) zawierające nanododatki węglowe [jednościenne nanorurki węglowe (SWCNTs) i grafit ekspandowany (EG)] różniące się kształtem (1D, 2D) i wielkością cząstek. Badania metodami SEM i TEM wykazały, że nanowarstwy grafitu i nanorurki są dobrze zdyspergowane w PTT, co sugeruje, że polimeryzacja in situ jest bardzo skuteczną metodą wytwarzania nanokompozytów. Zaobserwowano synergiczny wpływ nanorurek węglowych i ekspandowanego grafitu na poprawę właściwości mechanicznych i termicznych otrzymanych nanokompozytów

Thermoplastic elastomers containing 2D nanofillers: montmorillonite, graphene nanoplatelets and oxidized graphene platelets

This paper presents a comparative study on which type of platelets nanofiller, organic or inorganic, will affect the properties of thermoplastic elastomer matrix in the stronger manner. Therefore, poly(trimethylene terephthalate-block-poly(tetramethylene oxide) copolymer (PTT-PTMO) based nanocomposites with 0.5 wt.% of clay (MMT), graphene nanoplatelets (GNP) and graphene oxide (GO) have been prepared by in situ polymerization. The structure of the nanocomposites was characterized by transmission electron microscopy (TEM) in order to present good dispersion without large aggregates. It was indicated that PTT-PTMO/GNP composite shows the highest crystallization temperature. Unlike the addition of GNP and GO, the introduction of MMT does not have great effect on the glass transition temperature of PTMO-rich soft phase. An addition of all three types of nanoplatelets in the nanocomposites caused the enhancement in tensile modulus and yield stress. Additionally, the cyclic tensile tests showed that prepared nanocomposites have values of permanent set slightly higher than neat PTT-PTMO

Influence of expanded graphite (EG) and graphene oxide (GO) on physical properties of PET based nanocomposites

This work is the continuation and refinement of already published communications based on PET/EG nanocomposites prepared by in situ polymerization1, 2. In this study, nanocomposites based on poly(ethylene terephthalate) with expanded graphite were compared to those with functionalized graphite sheets (GO). The results suggest that the degree of dispersion of nanoparticles in the PET matrix has important effect on the structure and physical properties of the nanocomposites. The existence of graphene sheets nanoparticles enhances the crystallization rate of PET. It has been confirmed that in situ polymerization is the effective method for preparation nanocomposites which can avoid the agglomeration of nanoparticles in polymer matrices and improve the interfacial interaction between nanofiller and polymer matrix. The obtained results have shown also that due to the presence of functional groups on GO surface the interactions with PET matrix can be stronger than in the case of exfoliated graphene (EG) and matrix

The influence of different shaped nanofillers (1D, 2D) on barrier and mechanical properties of polymer hybrid nanocomposites based on PET prepared by in situ polymerization

International audienc