PL245746B1 - Kompozyt termoplastycznych polimerów propylenu z odpadowym pyłem lotnym mikrokrzemionkowym jako napełniaczem oraz sposób jego wytwarzania - Google Patents
Kompozyt termoplastycznych polimerów propylenu z odpadowym pyłem lotnym mikrokrzemionkowym jako napełniaczem oraz sposób jego wytwarzania Download PDFInfo
- Publication number
- PL245746B1 PL245746B1 PL431506A PL43150619A PL245746B1 PL 245746 B1 PL245746 B1 PL 245746B1 PL 431506 A PL431506 A PL 431506A PL 43150619 A PL43150619 A PL 43150619A PL 245746 B1 PL245746 B1 PL 245746B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- composite
- microsilica
- filler
- range
- polypropylene
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 64
- 239000000945 filler Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 52
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 title claims abstract description 13
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 title claims description 8
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims abstract description 38
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 34
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 20
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims abstract description 6
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 10
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims description 9
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims description 9
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 4
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001384 propylene homopolymer Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 13
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 abstract description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 229920005606 polypropylene copolymer Polymers 0.000 abstract 1
- 229920005629 polypropylene homopolymer Polymers 0.000 abstract 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 56
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 14
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 12
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 description 9
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 4
- 239000013074 reference sample Substances 0.000 description 3
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 3
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012765 fibrous filler Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000965 Duroplast Polymers 0.000 description 1
- 239000004638 Duroplast Substances 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021486 amorphous silicon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000007542 hardness measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Przedmiotem wynalazku jest kompozyt polimeru termoplastycznego polipropylenu z odpadowym pyłem lotnym Microsillica jako napełniaczem oraz sposób jego wytwarzania, mający zastosowanie w przemyśle budowalnym, AGD i RTV oraz w przemyśle motoryzacyjnym. Kompozyt polimerów termoplastycznych polipropylenu z odpadowym pyłem lotnym Microsillica jako napełniaczem, charakteryzuje się tym, że posiada osnowę polipropylenową (iPP), którą stanowi homopolimer albo kopolimer polipropylenu, albo/i ich mieszaniny, albo/i ich recyklaty oraz napełniacz, który stanowi odpadowy pył Microsilica w ilości 0,1 - 40% wag w odniesieniu do polipropylenu, o zawartości SiO2 w zakresie 60 - 85%, C w zakresie 0,2 - 5,0%, Fe2O3 w zakresie 0,1 - 3,0% oraz pozostałym składzie chemicznym zawartym w %: 15,29 CaO; 0,65 MnO; 1,82 MgO; 0,50 K2O; 0,63 Na2O; 1,30 Li+; 0,23 Cl-; gęstości 654,86 kg/m3; 0,96 eqv. Na2O i wielkości ziaren w zakresie od 0,01 do 100 µm. Sposób jego wytwarzania polega na tym, że izotaktyczny polipropylen iPP poddaje się procesowi homogenizacji z 100% wag. Microsilica w stosunku do iPP, o uziarnieniu poniżej 40 µm za pomocą wytłaczarki w temperaturze mieszania 210 - 220°C, do uzyskania kompozytu, następnie wytworzony kompozyt rozdrabnia się do wielkości ziaren w zakresie 3 - 4 mm, po czym w procesie wytłaczania z granulacją do kompozytu dodaje się izotaktyczny polipropylen w takiej ilości do uzyskania stężeń 0,1, 1, 5, 10, 20, 30 i 40% wag. Microsilica, przy temperaturze głowicy w zakresie 230 - 240°C, po czym otrzymany kompozyt w postaci granulatu o wielkości ziaren 3 - 4 mm poddaje się w znany sposób procesowi wtryskiwania do uzyskania żądanego wyrobu.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest kompozyt termoplastycznych polimerów propylenu z odpadowym pyłem lotnym mikrokrzemionkowym jako napełniaczem oraz sposób jego wytwarzania, mający zastosowanie w przemyśle budowalnym, AGD i RTV oraz w przemyśle motoryzacyjnym.
Kompozytem polimerowym nazywamy materiał, w skład którego wchodzą d wie fazy. Osnowa polimerowa - faza ciągła oraz równomiernie rozłożone w niej zbrojenie - faza rozproszona. Fazy te zespolone są tak, aby nie zatracić widocznej granicy między nimi, pomimo dobrego połączenia składników. Kompozyt jako mieszanina dwóch składników cechuje się właściwościami innymi niż każdy z komponentów osobno. Osnowa polimerowa najczęściej wykonana jest z duroplastu, termoplastu lub z elastomeru. Jej zadaniem jest nadanie pożądanego kształtu, związanie cząstek napełniacza oraz ich ochrona przed niszczącymi czynnikami zewnętrznymi. Faza ta warunkuje również większość właściwości kompozytu zarówno fizycznych jak i chemicznych. Faza rozpro szona pełni natomiast funkcję ulepszającą określone właściwości materiału. Napełniacze mogą być pochodzenia naturalnego bądź sztucznego i przyjmować różną postać: wzmocnienie cząstkami, dyspersyjne, a także włóknami.
Kompozyty polimerowe w zależności od zastosowanego rodzaju napełniacza i jego ilości cechują się lepszym przewodnictwem cieplnym, co wpływa na polepszenie wydajności przetwórstwa; zwiększoną wytrzymałością na ściskanie oraz zwiększonym modułem sprężystości. Moduł Younga wzrasta proporcjonalnie do ilości dodanego napełniacza, jednakże dla napełniaczy proszkowych wzrost ten jest mniej widoczny, w porównaniu z napełniaczami włóknistymi. Poza tym charakteryzuje je zmniejszony skurcz przetwórczy, lepsza termostabilność kształtu, zwiększona sztywność oraz zmniejszona palność (w przypadku zastosowania napełniaczy wykazujących właściwości uniepalniające). Powyżej wymienione zalety kompozytów polimerowych przyczyniły się do ich powszechnego zastosowania w różnych dziedzinach, w produkcji sprzętu sportowego, do obudów i elementów drobnego oraz dużego sprzętu AGD i RTV, elementów składowych w przemyśle motoryzacyjnym, budowlanym i wielu innych gałęziach. Zastosowanie napełniaczy pozwala również na obniżenie zużycia materiału polimerowego, bardzo często przy jednoczesnym poprawieniu właściwości przetwórczych i użytkowych modyfikowanego materiału. Dodatek napełniacza, bez względu na jego postać (napełniacze proszkowe jak i włókniste), minimalizuje efekt skurczu przetwórczego i wpływa pozytywnie na stabilność wymiarową wyrobu kompozytowego.
Szeroką grupę kompozytów polimerowych stanowią kompozyty proszkowe, tzn. materiał polimerowy napełniony cząstkami dyskretnymi (w postaci proszkowej bądź ziarnistej). W przypadku cząstek napełniacza o rozmiarach od 500 nm do 1 nm, układy takie nazywa się koloidalnymi; gdy rozmiar napełniacza przekracza rozmiar 0,5 μm kompozyty takie określa się mianem dyspersyjnych. Dokładną charakterystykę kompozytów oraz podział napełniaczy polimerowych przedstawił szczegółowo w pracy Materiały Polimerowe Józef Koszkul. W jednostkach naukowych oraz instytutach badawczych, a także zakładach przetwórstwa tworzyw sztucznych, poszukuje się nowych typów napełniaczy proszkowych dla tworzyw termoplastycznych, w celu otrzymania produktu o ściśle określonych i oczekiwanych właściwościach. Powstają nowe napełniacze, jednak mimo tego wciąż największą popularnością cieszą się dobrze już poznane napełniacze kredowe, krzemianowe, talkowe, grafitowe czy na bazie sadzy. Wpływ dodatku wymienionych napełniaczy proszkowych na właściwości polimerów termoplastycznych został opisany między innymi przez Jakubowską i Klozińskiego w pracy pt.: Optymalizacja parametrów modyfikacji CaCOs stosowanego jako napełniacz polimerów termoplastycznych (Inż. Ap. Chem. 2010, 49, 5, pp. 45-46); Kwiatkowskiego i Nabiałka w pracy pt.: Badanie odporności na pękanie kompozytów PP z talkiem na podstawie współczynnika intensywności naprężeń (Kompozyty. 2009, 4, pp. 369-372) oraz Banasiak i Sterzyńskiego w pracy pt.: Właściwości kompozytów polimerowych PE + talk (Kompozyty 2002, 2, pp. 126-130). W literaturze światowej brak jest doniesień na temat kompozytów termoplastycznych polimerów propylenu z Microsilica jako napełniaczem.
Istotą wynalazku jest kompozyt termoplastycznych polimerów propylenu z odpadowym pyłem lotnym mikrokrzemionkowym jako napełniaczem, charakteryzujący się tym, że posiada osnowę polipropylenową (iPP), którą stanowi homopolimer albo kopolimer propylenu, albo/i ich mieszaniny, albo/i ich recyklaty oraz napełniacz, który stanowi odpadowy pył lotny mikrokrzemionkowy w ilości 0,1-40% wag. w odniesieniu do polipropylenu, o zawartości SiO2 w zakresie 60-85%, C w zakresie 0,2-5,0%, Fe2O3 w zakresie 0,1-3,0% oraz pozostałym składzie chemicznym zawartym w %: 15,29 CaO; 0,65 MnO;
PL 245746 Β1
1,82 MgO; 0,50 K2O; 0,63 Na2O; 1,30 Li+; 0,23 Cl·; gęstości 654,86 kg/m3; 0,96 ekw. Na2O i wielkości ziaren w zakresie od 0,01 do 100 μπι.
Sposób wytwarzania kompozytu według wynalazku polega na tym, że izotaktyczny polipropylen (iPP) poddaje się procesowi homogenizacji ze 100% wag. pyłu lotnego mikrokrzemionkowego w stosunku do iPP, o uziarnieniu poniżej 40 μπι za pomocą wytłaczarki w temperaturze mieszania 210-220°C, do uzyskania kompozytu, następnie wytworzony kompozyt rozdrabnia się do wielkości ziaren w zakresie 3-4 mm, po czym w procesie wytłaczania z granulacją do kompozytu dodaje się izotaktyczny polipropylen w ilości do uzyskania stężeń 0,1; 1; 5; 10; 20; 30 i 40% wag. pyłu lotnego mikrokrzemionkowego, przy temperaturze głowicy w zakresie 230-240°C, po czym otrzymany kompozyt w postaci granulatu o wielkości ziaren 3-4 mm poddaje się w znany sposób procesowi wtryskiwania do uzyskania żądanego wyrobu.
Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku uzyskano następujące efekty technicznoużytkowe:
- wytworzone kompozyty można przetwarzać standardowymi technikami stosowanymi obecnie w przetwórstwie tworzyw sztucznych (wytłaczanie, wtryskiwanie itp.);
- wytworzone kompozyty wykazują poprawę właściwości mechanicznych w stosunku do wejściowego materiału polimerowego, między innymi: moduł Younga, wytrzymałość na rozciąganie, twardość Shore'a;
- wytworzone kompozyty wykazują zwiększoną odporność na promieniowanie UV;
- możliwość wielokrotnego przetwarzania - recykling materiałowy;
- utylizacja na drodze recyklingu energetycznego,
- bezodpadowa produkcja - wszystkie powstające w trakcie wytwarzania końcowego produktu braki można bowiem zawracać do procesu technologicznego;
- szerokie możliwości zastosowań:
przemysł budowalny;
przemysł AGD i RTV, przemysł motoryzacyjny.
Kompozyt termoplastycznych polimerów propylenu z odpadowym pyłem lotnym mikrokrzemionkowym (Microsilica) jako napełniaczem, wytworzony może zostać w procesie technologicznym zapewniającym wysoki stopień homogenizacji Microsilica w zastosowanej osnowie polimeru. Proces homogenizacji (polimeru w stanie uplastycznionym) przeprowadzony może zostać przy użyciu wytłaczarek jedno- lub dwuślimakowych, mieszalników okresowych, walcarek itp. Proces homogenizacji należy prowadzić w temperaturach charakterystycznych dla przetwórstwa polipropylenu od 210 do 280°C.
Dodatkowo kompozyt termoplastycznych polimerów propylenu z pyłem lotnym mikrokrzemionkowym (Microsilica) charakteryzuje się zwiększoną odpornością na działanie promieniowania UV.
Zastosowany w wynalazku odpadowy pył lotny mikrokrzemionkowy ( Microsilica) jako napełniacz jest to pył krzemionkowy, mikrokrzemionka, zagęszczony pył krzemionkowy S1O2, krzemionka bezpostaciowa, proszek dwutlenku krzemu, proszek krzemionkowy, odparowany S1O2, pył krzemionkowy wytwarzany termicznie (TGSF), mikropył, bezpostaciowy dwutlenek krzemu. Zawartość S1O2 >75%. Numer EC 273-761-1 Numer CAS: 69102-64-2. W tabeli 1 przedstawiono skład chemiczny Microsilici wykorzystanej w badaniach.
Tabela 1
| S1O2 [%] | CaO [%] | MnO [%] | AI2O3 [%] | Fe2O3 [%] | MgO [%] | K2O [%] | Na2O [%] | C [%] | Li+ [%] | cr [%] | Gęstość [kg/m3] | ekw. Na2O |
| 75,87 | 15,29 | 0,65 | 0,57 | 0,95 | 1,82 | 0,50 | 0,63 | 2,35 | 1,30 | 0,23 | 654,86 | 0,96 |
Wynalazek ilustrują poniższe przykłady:
Przykład I kg izotaktycznego polipropylenu (iPP) poddano procesowi homogenizacji ze 100% wagowymi Microsilica (5 kg) o uziarnieniu poniżej 40 mikrometrów przy użyciu wytłaczarki, temperatura mieszania wynosiła 210°C. Wytworzony kompozyt rozdrobniono otrzymując ziarna o wielkości 3 mm. Następnie koncentrat o zawartości 50% wag. napełniacza rozcieńczono izotaktycznym polipropylenem do stężenia 0,1% wag. Microsilica, stosując w tym celu 0,01 kg koncentratu oraz 4,99 kg iPP, w procesie wytłaczania z granulacją, temperatura głowicy wynosiła 230°C, otrzymano ziarna o wielkości 3 mm. Kompozyty, w postaci granulatu, o zawartości 0,1% wag. Microsilica poddano przetwórstwu w procesie wtryskiwania. Wytworzono wiosełka pomiarowe zgodne z obowiązującą normą (typ 1A), które posłużyły do oceny podstawowych parametrów mechanicznych, testów starzeniowych oraz oceny zmiany barwy, co zostało przedstawione w tabelach 3-8. W tabeli 2 zestawiono zawartość napełniacza w badanych próbkach.
Przykład II kg izotaktycznego polipropylenu (iPP) poddano procesowi homogenizacji ze 100% wagowymi Microsilica (5 kg) o uziarnieniu poniżej 40 mikrometrów przy użyciu wytłaczarki, temperatura mieszania wynosiła 220°C. Wytworzony kompozyt rozdrobniono otrzymując ziarna o wielkości 4 mm. Następnie koncentrat o zawartości 50% wag. napełniacza rozcieńczono izotaktycznym polipropylenem do stężenia 1% wag. Microsilica, stosując w tym celu 0,1 kg koncentratu oraz 4,9 kg iPP, w procesie wytłaczania z granulacją, temperatura głowicy wynosiła 240°C, otrzymano ziarna o wielkości 4 mm, Kompozyty, w postaci granulatu, o zawartości 1% wag. Microsilica poddano przetwórstwu w procesie wtryskiwania. Wytworzono wiosełka pomiarowe zgodne z obowiązującą normą (typ 1A), które posłużyły do oceny podstawowych parametrów mechanicznych, testów starzeniowych oraz oceny zmiany barwy, co zostało przedstawione w tabelach 3-8. W tabeli 2 zestawiono zawartość napełniacza w badanych próbkach.
Przykład III kg izotaktycznego polipropylenu (iPP) poddano procesowi homogenizacji ze 100% wagowymi Microsilica (5 kg) o uziarnieniu poniżej 40 mikrometrów przy użyciu wytłaczarki, temperatura mieszania wynosiła 210°C. Wytworzony kompozyt rozdrobniono otrzymując ziarna o wielkości 3 mm. Następnie koncentrat o zawartości 50% wag. napełniacza rozcieńczono izotaktycznym polipropylenem do stężenia 5% wag. Microsilica, stosując w tym celu 0,5 kg koncentratu oraz 4,5 kg iPP, w procesie wytłaczania z granulacją, temperatura głowicy wynosiła 230°C, otrzymano ziarna o wielkości 3 mm. Kompozyty, w postaci granulatu, o zawartości 5% wag. Microsilica poddano przetwórstwu w procesie wtryskiwania. Wytworzono wiosełka pomiarowe zgodne z obowiązującą normą (typ 1A), które posłużyły do oceny podstawowych parametrów mechanicznych, testów starz eniowych oraz oceny zmiany barwy, co zostało przedstawione w tabelach 3-8. W tabeli 2 zestawiono zawartość napełniacza w badanych próbkach.
Przykład IV kg izotaktycznego polipropylenu (iPP) poddano procesowi homogenizacji ze 100% wagowymi Microsilica (5 kg) o uziarnieniu poniżej 40 mikrometrów przy użyciu wytłaczarki, temperatura mieszania wynosiła 220°C. Wytworzony kompozyt rozdrobniono otrzymując ziarna o wielkości 4 mm. Następnie koncentrat o zawartości 50% wag. napełniacza rozcieńczono izotaktycznym polipropylenem do stężenia 10% wag. Microsilica, stosując w tym celu 1 kg koncentratu oraz 4 kg iPP, w procesie wytłaczania z granulacją, temperatura głowicy wynosiła 240°C, otrzymano ziarna o wielkości 4 mm. Kompozyty, w postaci granulatu, o zawartości 10% wag. Microsilica poddano przetwórstwu w procesie wtryskiwania. Wytworzono wiosełka pomiarowe zgodne z obowiązującą normą (typ 1A), które posłużyły do oceny podstawowych parametrów mechanicznych, testów starzeniowych oraz oceny zmiany barwy, co zostało przedstawione w tabelach 3-8. W tabeli 2 zestawiono zawartość napełniacza w badanych próbkach.
Przykład V kg izotaktycznego polipropylenu (iPP) poddano procesowi homogenizacji ze 100% wagowymi Microsilica (5 kg) o uziarnieniu poniżej 40 mikrometrów przy użyciu wytłaczarki, temperatura mieszania wynosiła 210°C. Wytworzony kompozyt rozdrobniono otrzymując ziarna o wielkości 3 mm. Następnie koncentrat o zawartości 50% wag. napełniacza rozcieńczono izotaktycznym polipropylenem do stężenia 20% wag. Microsilica, stosując w tym celu 2 kg koncentratu oraz 3 kg iPP, w procesie
PL 245746 Β1 wytłaczania z granulacją, temperatura głowicy wynosiła 230°C, otrzymano ziarna o wielkości 3 mm, Kompozyty, w postaci granulatu, o zawartości 20% wag. Microsilica poddano przetwórstwu w procesie wtryskiwania. Wytworzono wiosełka pomiarowe zgodne z obowiązującą normą (typ 1A), które posłużyły do oceny podstawowych parametrów mechanicznych, testów starzeniowych oraz oceny zmiany barwy, co zostało przedstawione w tabelach 3-8. W tabeli 2 zestawiono zawartość napełniacza w badanych próbkach.
Przykład VI kg izotaktycznego polipropylenu (iPP) poddano procesowi homogenizacji ze 100% wagowymi Microsilica (5 kg) o uziarnieniu poniżej 40 mikrometrów przy użyciu wytłaczarki, temperatura mieszania wynosiła 220°C. Wytworzony kompozyt rozdrobniono otrzymując ziarna o wielkości 4 mm. Następnie koncentrat o zawartości 50% wag. napełniacza rozcieńczono izotaktycznym polipropylenem do stężenia 30% wag. Microsilica, stosując w tym celu 3 kg koncentratu oraz 2 kg iPP, w procesie wytłaczania z granulacją, temperatura głowicy wynosiła 240°C, otrzymano ziarna o wielkości 4 mm. Kompozyty, w postaci granulatu, o zawartości 30% wag. Microsilica poddano przetwórstwu w procesie wtryskiwania. Wytworzono wiosełka pomiarowe zgodne z obowiązującą normą (typ 1A), które posłużyły do oceny podstawowych parametrów mechanicznych, testów starzeniowych oraz oceny zmiany barwy, co zostało przedstawione w tabelach 3-8. W tabeli 2 zestawiono zawartość napełniacza w badanych próbkach.
Przykład VII kg izotaktycznego polipropylenu (iPP) poddano procesowi homogenizacji ze 100% wagowymi Microsilica (5 kg) o uziarnieniu poniżej 40 mikrometrów przy użyciu wytłaczarki, temperatura mieszania wynosiła 210°C. Wytworzony kompozyt rozdrobniono otrzymując ziarna o wielkości 4 mm. Następnie koncentrat o zawartości 50% wag. napełniacza rozcieńczono izotaktycznym polipropylenem do stężenia 40% wag. Microsilica, stosując w tym celu 4 kg koncentratu oraz 1 kg iPP, w procesie wytłaczania z granulacją, temperatura głowicy wynosiła 230°C, otrzymano ziarna o wielkości 3 mm. Kompozyty, w postaci granulatu, o zawartości 40% wag. Microsilica poddano przetwórstwu w procesie wtryskiwania. Wytworzono wiosełka pomiarowe zgodne z obowiązującą normą (typ 1A), które posłużyły do oceny podstawowych parametrów mechanicznych, testów starzeniowych oraz oceny zmiany barwy, co zostało przedstawione w tabelach 3-8. W tabeli 2 zestawiono zawartość napełniacza w badanych próbkach.
Wyniki badań
Tabela 2. Zawartości napełniacza Microsilica w badanych próbkach.
| Nazwa próbki | Zawartość modyfikatora [%] |
| Próbka A | 0,1 |
| Próbka B | 1 |
| Próbka C | 5 |
| Próbka D | 10 |
| Próbka E | 20 |
| Próbka F | 30 |
| Próbka G | 40 |
PL 245746 Β1
Tabela 3. ModułYounga.
| Moduł Younga [MPa] Oh | Moduł Younga [MPa] 500h komora UV | Moduł Younga [MPa] lOOOh komora UV | |
| Próbka A | 1942,06 | 1794,13 | 1701,43 |
| Próbka B | 1885,62 | 1761,83 | 1873,89 |
| Próbka C | 1748,51 | 1616,02 | 1667,21 |
| Próbka D | 2080,29 | 1996,65 | 1917,10 |
| Próbka E | 2448,92 | 2328,91 | 2341,81 |
| Próbka F | 2945,60 | 3396,73 | 2974,68 |
| Próbka G | 3567,86 | 2807,38 | 3555,46 |
Tabela 4. Obciążenie przy maksymalnej wytrzymałości na rozciąganie.
| Obciążenie [N] Oh | Obciążenie [N] 500h komora UV | Obciążenie [N] lOOOh komora UV | |
| Próbka A | 1459,58 | 1089,17 | 771,73 |
| Próbka B | 1449,36 | 1175,58 | 684,81 |
| Próbka C | 1366,50 | 1232,68 | 1194,42 |
| Próbka D | 1317,83 | 1236,53 | 1183,86 |
| Próbka E | 1215,84 | 1174,30 | 1143,38 |
| Próbka F | 1139,20 | 1145,52 | 1083,58 |
| Próbka G | 1086,54 | 1107,09 | 942,17 |
Tabela 5. Naprężenie przy maksymalnej wytrzymałości na rozciąganie.
| Odkształcenie [%] Oh | Od kształcenie [%] komora UV 500h | Odkształcenie [%] komora UV lOOOh | |
| Próbka A | 37,75 | 28,03 | 20,48 |
| Próbka B | 37,55 | 30,02 | 27,67 |
| Próbka C | 35,20 | 30,99 | 31,50 |
| Próbka D | 33,94 | 31,65 | 30,57 |
| Próbka E | 31,35 | 29,80 | 29,33 |
| Próbka F | 29,21 | 21,25 | 28,57 |
| Próbka G | 28,33 | 28,04 | 24,84 |
PL 245746 Β1
Tabela 6. Odkształcenie przy maksymalnej wytrzymałości na rozciąganie.
| Odkształcenie [%] Oh | Odkształcenie [%] komora UV 500h | Odkształcenie [%] komora UV lOOOh | |
| Próbka A | 5,78 | 3,28 | 2,18 |
| Próbka B | 6,20 | 4,05 | 1,34 |
| Próbka C | 6,29 | 5,15 | 4,90 |
| Próbka D | 4,58 | 3,66 | 3,88 |
| Próbka E | 2,86 | 2,72 | 2,67 |
| Próbka F | 1,87 | 0,89 | 1,75 |
| Próbka G | 1,23 | 1,85 | 1,02 |
Tabela 7. Odporność na promieniowanie UV - badanie zmiany barwy (w odniesieniu do próbek nienarażonych na promieniowanie UV).
| Nazwa próbki | ΔΕ lOOh komora UV | ΔΕ 500h komora UV | ΔΕlOOOh komora UV |
| Próbka A | 18,68 | 24,13 | 19,18 |
| Próbka B | 0,87 | 5,36 | 3,69 |
| Próbka C | 3,14 | 7,45 | 7,01 |
| Próbka D | 2,84 | 6,50 | 3,38 |
| Próbka E | 3,56 | 7,40 | 5,78 |
| Próbka F | 2,86 | 4,91 | 3,30 |
| Próbka G | 5,65 | 4,02 | 2,94 |
Tabela 8. Twardość Shore'a D.
| Twardość po Oh [’] | Twardość po 500h w komorze UV [’] | Twardość po lOOOh w komorze UV [’] | |
| Próbka A | 70 | 67 | 63 |
| Próbka B | 69 | 66 | 64 |
| Próbka C | 70 | 67 | 64 |
| Próbka D | 69 | 67 | 73 |
| Próbka E | 72 | 70 | 71 |
| Próbka F | 74 | 74 | 74 |
| Próbka G | 75 | 72 | 75 |
Możliwości zastosowania nowych materiałów kompozytowych determinują przede wszystkim ich właściwości mechaniczne, do których zalicza się wytrzymałość przy statycznym rozciąganiu, określona dla próbki referencyjnej oraz wszystkich wytworzonych kompozytów PP zawierających Microsilica. Analizując otrzymane wyniki badań zauważono, że wprowadzenie Microsilica do osnowy polipropylenowej wpływa na wzrost modułu sprężystości wzdłużnej kompozytów w stosunku do próbki referencyjnej. Moduł Younga wzrasta także wraz ze wzrostem ilości napełniacza w strukturze polimerowej. Dla kompozytów zawierających 10% wag. stosowanego napełniacza notuje się wzrost Et o ok. 7,12% w stosunku do PP; dla materiałów zawierających 40% wag. napełniacza już o ok. 83,72%. Otrzymane wyniki badań wskazują zatem, że zastosowanie jako napełniacza komercyjnego polipropylenu, Microsilica wykazuje charakter analogiczny do typowych napełniaczy proszkowych - działają jak klasyczne materiały wzmacniające, zwiększające sztywność wyrobów kompozytowych. Z aplikacyjnego punktu widzenia odnotowane zjawisko wzrostu modułu sprężystości wzdłużnej jest efektem bardzo pożądanym.
Narażenie próbek na promieniowanie UV przez 500 oraz 1000 godzin spowodowało spadek właściwości wytrzymałościowych dla większości badanych próbek, natomiast zaobserwowano wzrost wartości modułu Younga o 15% dla próbki zawierającej 30% napełnienia w porównaniu z próbką przed narażeniem na promieniowanie UV. Dla próbek zawierających 30 i 40% wag. Microsilica zauważalny jest wzrost maksymalnego obciążenia o odpowiednio 0,5% i 2%.
Badanie twardości jest nieodłącznym elementem w procesie określenia właściwości m echanicznych otrzymanego materiału kompozytowego. Analiza otrzymanych wyników badań wykazała, że zastosowanie Microsilica jako napełniacza do komercyjnego polipropylenu wpływa na wzrost twardości kompozytu w odniesieniu do próbki bez dodatku napełniacza. Przykładowo, wartość twardości dla polipropylenu wynosi 65±1°Sh'D. Dla materiałów kompozytowych o zawartości 10 i 40% wag. Microsilica wynosi odpowiednio 69±1°Sh'D i 75±1°Sh'D. Zatem twardość kompozytów wzrasta wraz ze wzrostem stężenia napełniacza w nim zawartego. Dla próbki o zawartości 10% wag. napełniacza wartość twardości wzrosła o około 6,2%, a dla kompozytu zawierającego 40% wag. Microsilica o 15,4% w odniesieniu do próbki referencyjnej.
Badanie zmiany barwy jest nieodłącznym elementem badań starzeniowych z wykorzystaniem promieniowania UV. Analiza wykazała zwiększoną odporność materiałów kompozytowych na promieniowanie UV w porównaniu do niemodyfikowanego PP. Efekt poprawy odporności materiałów kompozytowych na działanie promieniowania UV wynika z zawartości węgla w zakresie 0,2-5,0% oraz Fe2O3 w zakresie 0,1-3,0%. Charakteryzują się one silną absorpcją promieniowania UV, tym samym zabezpieczają materiał osnowy (iPP) przed jego wnikaniem w głąb próbki oraz degradowaniem polipropylenu.
Claims (2)
1. Kompozyt termoplastycznych polimerów propylenu z odpadowym pyłem lotnym mikrokrzemionkowym jako napełniaczem, znamienny tym, że posiada osnowę polipropylenową (iPP), która stanowi homopolimer albo kopolimer propylenu, albo/i ich mieszaniny, albo/i ich recyklaty oraz napełniacz, który stanowi odpadowy pył lotny mikrokrzemionkowy w ilości 0,1-40% wag. w odniesieniu do polipropylenu, zawartości SiO2 w zakresie 60-85%, C w zakresie 0,2-5,0%, Fe2O3 w zakresie 0,1-3,0% oraz pozostałym składzie chemicznym zawartym w %: 15,29 CaO; 0,65 MnO; 1,82 MgO; 0,50 K2O; 0,63 Na2O; 1,30 Li+; 0,23 Cl-; gęstości 654,86 kg/m3; 0,96 ekw. Na2O i wielkości ziaren w zakresie od 0,01 do 100 μm.
2. Sposób wytwarzania kompozytu określonego zastrzeżeniem 1, znamienny tym, że izotaktyczny polipropylen (iPP) poddaje się procesowi homogenizacji ze 100% wag. pyłu lotnego mikrokrzemionkowego w stosunku do iPP, o uziarnieniu poniżej 40 μm za pomocą wytłaczarki w temperaturze mieszania 210-220°C, do uzyskania kompozytu, następnie wytworzony kompozyt rozdrabnia się do wielkości ziaren w zakresie 3-4 mm, po czym w procesie wytłaczania z granulacją do kompozytu dodaje się izotaktyczny polipropylen w ilości do uzyskania stężeń 0,1; 1; 5; 10; 20; 30 i 40% wag. pyłu lotnego mikrokrzemionkowego, przy temperaturze głowicy w zakresie 230-240°C, po czym otrzymany kompozyt w postaci granulatu o wielkości ziaren 3-4 mm poddaje się w znany sposób procesowi wtryskiwania do uzyskania żądanego wyrobu.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL431506A PL245746B1 (pl) | 2019-10-17 | 2019-10-17 | Kompozyt termoplastycznych polimerów propylenu z odpadowym pyłem lotnym mikrokrzemionkowym jako napełniaczem oraz sposób jego wytwarzania |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL431506A PL245746B1 (pl) | 2019-10-17 | 2019-10-17 | Kompozyt termoplastycznych polimerów propylenu z odpadowym pyłem lotnym mikrokrzemionkowym jako napełniaczem oraz sposób jego wytwarzania |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL431506A1 PL431506A1 (pl) | 2021-04-19 |
| PL245746B1 true PL245746B1 (pl) | 2024-10-07 |
Family
ID=75469863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL431506A PL245746B1 (pl) | 2019-10-17 | 2019-10-17 | Kompozyt termoplastycznych polimerów propylenu z odpadowym pyłem lotnym mikrokrzemionkowym jako napełniaczem oraz sposób jego wytwarzania |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL245746B1 (pl) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL441330A1 (pl) * | 2022-05-31 | 2023-12-04 | Folnet Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Spółka Komandytowa | Kompozyt polimerów termoplastycznych polipropylenu z odpadowym pyłem lotnym Microsilica jako napełniaczem oraz sposób jego wytwarzania |
-
2019
- 2019-10-17 PL PL431506A patent/PL245746B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL431506A1 (pl) | 2021-04-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Müller et al. | Influence of feeding conditions in twin-screw extrusion of PP/MWCNT composites on electrical and mechanical properties | |
| EP2800781A1 (en) | Long fiber thermoplastic formed with recycled and renewable content | |
| DE2545568B2 (de) | Flamm- und lichtbogenfeste Polyesterpreßmassen | |
| KR20140126292A (ko) | 도전성 수지 조성물의 제조 방법 및 도전성 수지 조성물 | |
| Hemmasi et al. | Studying the Effect of Size of Bagasse and Nanoclay Particles on Mechanical Properties and Morphology of Bagasse Flour/Recycled Polyethylene Composites. | |
| Maridass et al. | Performance optimization of a counter rotating twin screw extruder for recycling natural rubber vulcanizates using response surface methodology | |
| Alfeki et al. | Water Absorption, Thermal, and Mechanical Properties of Bamboo Fiber With Chopped Glass Fiber Filler‐Reinforced Polyester Composites | |
| Singh et al. | Evaluation of mechanical properties of polypropylene filled with wollastonite and silicon rubber | |
| PL245746B1 (pl) | Kompozyt termoplastycznych polimerów propylenu z odpadowym pyłem lotnym mikrokrzemionkowym jako napełniaczem oraz sposób jego wytwarzania | |
| CN114940788B (zh) | 一种改性聚丙烯母粒及其制备方法 | |
| DE3512479C2 (pl) | ||
| Zare | 3Recycled Polymers: Properties and Applications | |
| Caicedo et al. | Physicomechanical behavior of composites of polypropylene, and mineral fillers with different process cycles | |
| Wahab et al. | Mechanical properties of rubber vulcanizates containing Ethylene Propylene Diene Rubber waste at different types of vulcanization system | |
| Mohammed et al. | Effect of additional natural filler waste on the mechanical properties of polyurethane polymer | |
| US20170210860A1 (en) | High-resiliency rigid composite materials, and use and production thereof | |
| Sover et al. | Processing conditions of expandable graphite in PP and PA matrix and their performance | |
| EP0591829A1 (de) | Thermoplastische Formmasse mit hoher Verschleissfestigkeit auf Basis von Polyphenylensulfid und ihre Verwendung | |
| JABBAR et al. | PRODUCTION OF NEW GENERATION COMPOSITE MATERIALS BASED ON HIGH-DENSITY POLYETHYLENE AND “ARTESIAN CLAY” AND THE EFFECT OF APPRET | |
| JPH10219027A (ja) | ガラス繊維パウダ−強化樹脂組成物 | |
| Yıldırım | Investigation of wood–plastic–quartz substituted composite material characteristics | |
| Dulebová et al. | Evaluation of properties of injected polymer composite filled with talc mineral filler | |
| CN116376282B (zh) | 一种抗静电聚苯硫醚复合材料及其制备方法 | |
| Mohsin | UV-Induced Changes in Mechanical Behavior of Epoxy/MWCNTs Nanocomposite | |
| EA | DEVELOPMENT OF FIRE RETARDANT BIOCOMPOSITE ROOFING SHINGLES FROM RECOVERED POLYMER WASTE |