Vliv procenta talku ve směsi polypropylenu na jeho mechanické vlastnosti

Ing. Pavlína JINDROVÁ

Master's thesis

Effect of the talc filler weight percentage in the poly(propylene) matrix on its mechanical properties

Anotácia:

Cílem této diplomové práce bylo studium vlivu mikro/nano rozměrného plniva na bázi talku (mastek) na výsledné fyzikálně-chemické a mechanické vlastnosti naplněného po-lypropylenu (SABIC PP 108MF10, SABIC PP 33 MBTU (Saudi Basic Industries Corporation)). Jedná se zejména o určení pevnostních charakteristik (tahová zkouška, zkouška v ohybu, rázová a vrubová houževnatost (při pokojové teplotě a {--}20 °C)), zkouška tvrdosti a termickou stabilitu v rozmezí teplot 40 až 600 °C metodou termické analýzy DTA a TG. Bylo zjištěno, že s rostoucím stupněm naplnění dochází ke zvýšení pevnosti a houževnatosti systému. Toto možno připsat vlivu dobré dispergaci a uspořádání mikročástic plniva (jejich prostorovou konfiguraci) v 3D matrici PP a jejich synergickému účinku vytvářejícího specifické vazby mezi jednotlivými částicemi. Nárůst pevnosti v tahu byl v rozmezí 15 až 25 % (maximální pevnost při přetržení 22 MPa), přičemž dochází ke zvýšení jeho křehkosti, což se projevuje v poklesu tažnosti z původních 265 % na 5 %. Tyto skutečnosti jsou ve shodě s poklesem průměrné rázové houževnatosti z původních 18 kJ/m2 na 14 kJ/m2, tj. pokles o 23 %. Podobný průběh byl pozorován také pro vzorky kondicionované při teplotě {--}20 ° C (pokles o 12,5 %). Bylo zjištěno, že s rostoucím stupněm naplnění se zvyšuje termooxidační stabilita kompozitu talek-PP, nejvíce pro vzorek 20 hm. % plniva (úvodní nenaplněný vzorek vykazoval rozkladní teplotu při 392 °C, vzorek 20 hm. % při 482 °C. Kvalita studovaného PP byla ověřena měřením FTIR spekter.

Abstract:

The aim of this MSc. thesis was the study of the effect of the micro/nano filler of the talc bases on the final physico-chemical and mechanical properties of the filled poly(propylene) (SABIC PP 108MF10, SABIC PP 33 MBTU (Saudi Basic Industries Corporation)) com-posite matrix. There were determined mainly the mechanical strength parameters (tensile test, bending test, fracture toughness, notched impact strength (at the ambient temperature and {--}20° C), strain at break, impact strength), microhardness test and thermal stability in the temperature range of 40 to 600 °C measured by means of thermal analysis DTA and TG. It was found, that with increasing degree of filler content increased mechanical strength and toughness of the system was found. This effect can be ascribed to the influ-ence of the excellent dispersion and high order (crystal like lattice) of microparticles (their spatial configuration) in the 3D PP matrix and to their mutual synergistic effect and the creation of the specific bond between individual particles. Observed increase in the tensile strength was ranging between 15 to 25 % (maximum tensile strength at break was found 22 MPa). Simultaneously with this the increase brittleness was obtained, what was reflected by the decrease of the mean impact strength from the initial 18 kJ/m2 (for the virgin PP sample) to 14 kJ/m2, i.e. 23 % decrease. Similar dependency was obtained also for the samples conditioned at {--}20 °C (decrease of 12,5 %). It was found, that with increasing de-gree of filling of the talc-PP composite matrix the thermooxidative stability was increased, the highest magnitude was obtained for the sample 20 w. % (virgin unfilled sample showed decomposition temperature at 392 °C, sample 20 w. % at 482 °C. Quality of the studied PP was checked by means of FTIR spectroscopy measurements.

Kľúčové slová

Talek, mastek, polypropylen, tahová zkouška, ohybová zkouška, tvrdost, rázová a vrubová houževnatost, termická stabilita, DTA, TG, FTIR

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 31. 5. 2007

Identifikátor: 5587

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 12. 6. 2007

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Master programme / odbor:
Chemistry and Materials Technology / Materials Engineering