Czasopismo | INŻYNIERIA MATERIAŁOWA | Rocznik 2016 - zeszyt 3

Examinations of thermomechanical properties and structure of polyethylene with cardboard fibre and colourant composites after electrochemical ageing

10.15199/28.2016.3.5

nr katalogowy: 99370
10.15199/28.2016.3.5

The use of fillers in the production of plastic products is intended to improve their properties, the wider use and reduce prices. The ageing of polymers results in deterioration of strength properties of the material. Forecasting changes caused due to ageing allows to determine the feasibility of application of the composites under certain conditions. The article presents the results of investigations of polyethylene (Hostalen 7260, Lyondellbasell) with cardboard and dye composites before and after electrochemical ageing. Ageing process was performed in special chamber, in water solution of NaCl (35‰) at pH 7 and at 20°C for 720 h (current 0.3 A). Samples with the addition of 2% dye, 2% dye and 2% cardboard, 2% dye and 4% cardboard, 2% dye and 6% cardboard were tested. The carboard filler was made by mechanical fragmentation. The samples were injected using a KraussMaffei KM65-160C1 injection moulding machine. Tensile strength was measured. The thermal properties were analysed using a DSC method. Structure was observed using light microscope. Hardness was determined with ball pressing method. The aim of the investigations was to determine the influence of the filler on the composite properties and to receive a new, cheaper material. Changes in the degree of crystallinity, the melting point range, structure of the tested materials were revealed. The changes in mechanical properties of polyethylene with filler and dye before and after ageing were observed. The studies show that the electrochemical ageing causes significant changes in the properties of the tested materials Key words: polyethylene, composites, dye, cardboard, structure, thermomechanical properties. Inżynieria Materiałowa 3 (211) (2016) 120÷125 DOI 10.15199/28.2016.3.5 © Copyright SIGMA-NOT MATERIALS ENGINEERING 1. INTRODUCTION Polymeric composites are manufactured using the three methods: physical, chemical and physical-chemical. The physical method is the most po[...]

Bibliografia

[1] Hyla I.: Wybrane zagadnienia z inżynierii materiałów kompozytowych. WNT, Warszawa (1996).
[2] Legocka I., Wierzbicka E., Al.-Zahari T. M. J. Osawaru O.: Wpływ modyfikowanego haloizytu na strukturę, właściwości cieplne i mechaniczne poliamidu 6. Polimery 58 (1) (2013) 24÷32.
[3] Koszkul J.: Kompozyty poliamidu 6 z włóknem szklanym. Composites Theory and Practise 1 (2001) 159÷162.
[4] Kelar K.: Modyfikacja polimerów. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań (1992).
[5] Jurkowski B., Jurkowska B.: Sporządzanie kompozycji polimerowych. WNT, Warszawa (1995).
[6] Gnatowski A.: Wpływ rodzaju napełniacza na właściwości wybranych mieszanin polimerowych. Composites Theory and Practise 2 (2005) 63÷68.
[7] Sikora R.: Tworzywa wielkocząsteczkowe. Rodzaje, właściwości i struktura. Politechnika Lubelska, Lublin (1991).
[8] Żuchowska D.: Polimery konstrukcyjne. Wyd. II, WNT, Warszawa (2000).
[9] Mazurkiewicz S., Porębska R.: Próba oceny jakości struktury kompozytów za pomocą pierwszych obciążeń cyklicznych. Czasopismo techniczne Mechanika, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 13 (2004) 85÷92.
[10] Hyla I.: Tworzywa sztuczne. PWN, Warszawa (1984).
[11] Balcerowiak W.: Oznaczenie stopnia krystaliczności układów polimerowych metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC). Polimery 6 (1998) 373÷378. NR 3/2016 I N Ż Y N I E R I A M A T E R I A Ł O W A M A T E R I A L S E N G I N E E R I N G 125 Badania właściwości termomechanicznych i struktury kompozytów polietylenu z włóknem tekturowym i barwnikiem po starzeniu elektrochemicznym Adam Gnatowski*, Mateusz Chyra Instytut Technologii Mechanicznych, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Politechnika Częstochowska, *gnatowski@ipp.pcz.pl Inżynieria Materiałowa 3 (211) (2016) 120÷125 DOI 10.15199/28.2016.3.5 © Copyright SIGMA-NOT MATERIALS ENGINEERING Słowa kluczowe: polietylen, kompozyty, barwnik, tektura, właściwości termomechaniczne. 1. CEL PRACY Celem przeprowadzonych badań było określenie wpływu starzenia elektrochemicznego na właściwości termomechaniczne barwionego polietylenu dużej gęstości z dodatkiem włókna tekturowego uzyskanego metodą mechanicznego rozdrabniania tektury nożem obrotowym. Do badań zastosowano polietylen należący do grupy tworzyw poliolefinowych, będący jednym z najczęściej stosowanych w przemyśle polimerów. Użycie włókna tekturowego jako napełniacza jest spowodowane możliwością modyfikacji wybranych właściwości polietylenu, zmniejszeniem ilości odpadów tekturowych, zmniejszeniem zużycia polietylenu oraz obniżeniem ceny finalnego produktu. Zastosowanie barwnika ma na celu poprawę właściwości estetycznych wytwarzanego elementu. W pracy przedstawiono wyniki badań wytrzymałości na rozciąganie, twardości, mikrostruktury oraz właściwości termicznych. 2. MATERIAŁ I METODYKA BADAŃ Badania przeprowadzono na próbkach wykonanych z polietylenu o nazwie handlowej Hostalen GC 7260, produkcji firmy Lyondell Basell. Użyto barwnika Lifocolor-Green 47145F PE firmy Lifocolor Farben GmbH & Co KG. Próbki o składzie: -- polietylen + 2 % barwnika, -- polietylen + 2 % barwnika + 2% tektury, -- polietylen + 2 % barwnika + 4% tektury, -- polietylen + 2 % barwnika + 6% tektury wykonano na wtryskarce Krauss Maffei KM 65-1600C1 ze ślimakiem o średnicy 30 mm, trzystrefowym, o stałym skoku na całej długości, proporcji L/D = 23 oraz siłą zamykania formy 650 kN. Proces starzenia elektrochemicznego próbek kompozytowych przeprowadzono w szklanym naczyniu w roztworze wodnym NaCl o stężeniu 35 promili. Starzenie przebiegało przy natężeniu prądu równym 0,3 A przez 720 godzin, w temperaturze 20°C. Zastosowano elektrody grafitowe. Badania twardości przeprowadzono metodą wciskania kulki. Przyjęto dla badanych próbek obciążenie pomiarowe 132 N. Wytrzymałość na rozciąganie zbadano na maszynie wytrzymałościowej firmy Inspekt Desk 20 firmy Hegewald&Peschke. Mikrostrukturę obserwowano na mikroskopie Nicon Eclipse 2000 przy powiększeniu 400×. Badania metodą kalorymetrii różnicowej (DSC) przeprowadzono na urządzeniu DSC Phox 204 PC firmy NETZSCH. Pomiar wykonano w zakresie temperatury od 25°C do 300°C ze stałą szybkością nagrzewania 10°C na minutę. 3. WYNIKI I ICH DYSKUSJA Na rysunku 1 przedstawiono wyniki badań twardości wytworzonych kompozytowych materiałów polimerowych. Dodatek włókna tekturowego oraz barwnika spowodował zwiększenie twardości. Odnotowano zmniejszenie twardości w wyniku starzenia elektrochemicznego dla wszystkich badanych materiałów. Na rysunkach 2 i 3 przedstawiono wykresy zarejestrowane podczas próby jednoosiowego rozciągania. W badanych próbkach nie zauważono wyraźnej różnicy wartości wytrzymałości na rozciąganie w zależności od zawartości napełniacza. Odnotowano natomiast znaczny spadek wydłużenia kompozytów napełnionych włóknem tekturowym w porównaniu do próbek wytworzonych z polietylenu bez dodatków oraz polietylenu z dodatkiem barwnika. Ponadto na skutek starzenia elektrochemicznego zarejestrowano wyraźne zmniejszenie wytrzymałości na rozciąganie zarówno próbek nienapełnionych, jak i z napełniaczem. W tabeli 1 oraz na rysunkach 4, 5 oraz 6 przedstawiono wyniki badań metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej. Dodatek barwnika oraz włókna tekturowego w niewielkim stopniu wpłynął na właściwości termiczne badanych kompozytów. Nie zauważono większych zmian stopnia krystaliczności oraz temperatury przemian fizycznych. Proces starzenia elektrochemicznego spowodował zmniejszenie stopnia krystaliczności we wszystkich badanych próbkach. Jedynie w przypadku polietylenu zmiana ta jest niewielka. W kompozytach zawierających włókno tekturowe oraz barwnik jest widoczne zmniejszenie stopnia krystaliczności. Na rysunku 7 przedstawiono mikrostrukturę badanych materiałów obserwowaną przy powiększeniu 400×. W próbkach zawierających barwnik oraz włókno tekturowe zauważono zmniejszenie wymiarów sferolitów. 4. PODSUMOWANIE Właściwości badanych kompozytów są w znacznym stopniu zależne od zawartości włókna tekturowego. Dodatek napełniacza wpłynął na zwiększenie twardości, zmianę właściwości mechanicznych, termicznych oraz mikrostrukturę. Na skutek starzenia elektrochemicznego właściwości badanych kompozytów uległy pogorszeniu. Zarejestrowano zmniejszenie twardości, właściwości wytrzymałościowych oraz właściwości termicznych i zmiany mikrostruktury.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 2477 "Handel zagraniczny usługa..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - e-zeszyt (pdf) 2016-3 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	65.00 zł

Prenumerata

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

402.00 zł

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - papierowa prenumerata roczna	492.00 zł brutto 455.56 zł netto 36.44 zł VAT (stawka VAT 8%)
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - pakowanie i wysyłka	21.00 zł brutto 17.07 zł netto 3.93 zł VAT (stawka VAT 23%)

513.00 zł

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	600.00 zł brutto 555.56 zł netto 44.44 zł VAT (stawka VAT 8%)

600.00 zł

Zeszyt

2016-3

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma