Utjecaj mikro i nanopunila na svojstva poliamida

diplomski rad

• Naslov (engleski): The influence of micro and nano fillers on the polyamide properties
• Autor: Ivan Grgurev
• Mentor: Mirela Leskovac (mentor)
• Član povjerenstva: Mirela Leskovac (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Lidija Furač (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Petar Kassal (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije; Zagreb
• Datum i država obrane: 2019-09-27, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Kemijsko inženjerstvo

Sažetak

U ovom radu istraživan je sustav PA 12 polimera (otpadni prah nakon 3D ispisa) i mikro-(staklene mikrosfere; mikro-SiO2) te nanopunila (Aerosil 200; nano-SiO2). Cilj ovog rada bio je utvrditi svojstva polimernih kompozita PA12/mikro-SiO2 i PA12/nano-SiO2, istražiti kakve su interakcije na međupovršini polimer/punilo primjenom metode kontaktnog kuta (određivanje slobodne površinske energije), kako količina i vrsta punila utječu na mehanizam popuštanja te na mehanička i toplinska svojstva kompozita primjenom diferencijalne pretražne kalorimetrije (DSC) i termogravimetrijske analize (TGA). Pripremljeni su kompoziti PA12/mikro-SiO2 i PA/nano-SiO2 različitih volumnih udjela punila: ϕ = 0,5 %, 1 %, 2 %, 3 %, 4 % i 5 %. Karakterizacija površine je provedena mjerenjem kontaktnog kuta te određivanjem parametara adhezije, a mehanička svojstva su određivana testom jednoosnog istezanja. Toplinska svojstva su određivana DSC i TGA metodama, dok je morfologija uzoraka je istražena skenirajućom elektronskom mikroskopijom (SEM). Rezultati mjerenja kontaktnog kuta ukazuju na hidrofobnost PA12 površine te hidrofilnost mikro- i nanopunila. Parametre optimalne adhezije zadovoljava sustav PA12(talina)/ mikro-SiO2. Rezultati provedene DSC analize ukazuju na to da se dodatkom mikro- i nanopunila u poliamidnu matricu temperatura staklastog prijelaza (Tg) neznatno povećava. Temperatura (Tm) i entalpija taljenja (ΔHm) se dodavanjem različitih udjela mikro- i nanopunila u poliamidnu matricu znatno ne mijenjaju. Kod pripremljenih nanokompozita, vidljiv je porast temperature kristalizacije (Tc), što znači da nanopunila djeluju kao heterogeni nukleacijski centri. Dobiveni rezultati provedene TGA analize ukazuju na to da se dodatkom mikro- i nanopunila u poliamidnu matricu toplinska stabilnost smanjuje, a posljedica toga je brža razgradnja mikro- i nanokompozita u odnosu na poliamidnu matricu. Rezultati SEM-a pokazali su da prevladava mehanizam odvajanja na međupovršini uslijed slabe adhezije mikropunilo-matrica.

Sažetak (engleski)

In this study a system of PA12 polymer (leftover powder after 3D printing) with micro- (glass microsfere; micro-SiO2) and nano filler (Aerosil 200; nano-SiO2) was examined. The aim of this study was to determine the properties of polymer composites PA12/micro-SiO2 and PA12/nano-SiO2, to find out what are the interactions on the intersurface polymer/filler with applying the method of contact angle (determination of free surface energy), to find out how the amount and type of filler influence on the yielding mechanism and on mechanical and thermal properties of composites using the diferential scanning caloritmery (DSC) and thermogravimetric anlysis (TGA). The prepared composites were PA12/micro-SiO2 and PA/nano-SiO2 with different volume amount of fillers: ϕ = 0,5%, 1 %, 2.%, 3 %, 4 % and 5 %. Surface characterisation was determined by measurement of contact angle and calculation of adhesion parameters. Mechanical properties were determined by tensile test. Thermal properties were determined with DSC and TGA methods, while the samples morphology was examined with scanning electron microscopy (SEM). The results of measuring the contact angle showed that PA12 surface is hydrophobic, while micro- and nano filler surfaces are hydrophilic. The system PA12(melt)/micro-SiO2 had parameters of optimal adhesion. The results of DSC analysis showed that adding micro- and nano filler into PA matrix increase the temperature of glass transition, while temperature and entaplhy of melting remains the same. Regarding the temperature of crystalization, it is shown that nano fillers act like heterogenous nucleation centres. The results of TGA analysis showed that adding micro- and nano fillers to PA matrix reduce the thermal stability. SEM micrographs showed a mechanism of separation on intersurface caused by weak adhesion between micro filler/matrix.

• Ključne riječi: poliamid; mikropunilo; nanopunilo; toplinska svojstva; mehanička svojstva
• Ključne riječi (engleski): polyamide; microfiller; nanofiller; thermal properties; mechanical properties
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:149:701621
• Studijski program: Naziv: Ekoinženjerstvo; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: diplomski; Akademski / stručni naziv: magistar/magistra inženjer/inženjerka ekoinženjerstva (mag. ing. oecoing.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Pristup korisnicima matične ustanove
• Datum i vrijeme pohrane: 2022-02-21 11:54:34