Szilános felületkezelés hatása a PP/BN kompozit tulajdonságaira

Győrvári Dávid BSc IV. évf.

e-mail: gyorvari.david@gmail.com

Konzulens: Dr. Kovács József Gábor, Suplicz András, Polimertechnika Tanszék

e-mail: kovacs@pt.bme.hu, suplicz@pt.bme.hu

Szerkezetükből adódóan a polimereket szigetelőanyagoknak tekintjük, ezért hővezető képességük is rendkívül gyenge. Azonban napjainkban egyre növekvő igény mutatkozik a hővezető polimerek jelenléte felé. Az ipar számos területén lehetne felváltani a jelenleg használatos fémeket hővezető polimerekkel, amelyek feldolgozása gazdaságosabb, gyorsabb (pl.: fröccsöntéssel, extrúzióval). Bizonyos elektromos készülékek esetében, mint például a LED lámpák, szenzorok, vezérlőegységek, kismértékű hőmérséklet-növekedés is drasztikusan lecsökkentheti az eszközök élettartamát. Ezért napjainkban a jó hővezető képességű polimerek felhasználása főként az elektronikai iparban terjed, illetve annak rohamos fejlődése teszi egyre népszerűbbé ezeket a speciális anyagokat. A hővezető polimer anyagok felhasználása még viszonylag új területnek számít, azonban egyre több tervező és termékfejlesztő cég számol ezeknek felhasználásával.

A polimerek vezetőképességét nagyon sok tényező befolyásolja (szerkezete, kristályossága, láncorientáltsága, töltőanyagtartalma, és annak típusa). Hagyományosan jó hővezető képességű műanyagokat töltőanyag hozzáadásával állíthatunk elő, ami lehet fém, kerámia illetve szén alapú. Kerámiaporral való töltés során a hővezetés javul, amíg elektromos szigetelő tulajdonsága megmarad. Korábbi fejlesztések már foglalkoztak e témával, amelyben különféle kerámiarészecskékkel töltött hőre lágyuló polimerek hővezető képességének javulását vizsgálták. A töltő-, illetve mátrixanyag között hővezetés szempontjából gyenge a kapcsolat, így nagy a hőellenállás a felületek között, ami az anyag teljesítőképességét csökkenti, mind mechanikai mind termikus szempontból.

TDK dolgozatomban a töltő-, és mátrixanyag közötti kapcsolat javítását, annak módjának kidolgozását és vizsgálatát tűztem ki célul. Munkám során többféle felületkezelési eljárással funkcionált bór-nitrid (BN) kerámiaporral töltött polipropilén (PP) hővezető képességének és mechanikai tulajdonságainak változását vizsgáltam. Kétféle szilános felületkezelést alkalmaztam, egyik esetben ioncserélt víz/szilános oldattal kezeltem a töltőanyagot, másik esetben pedig savas kémhatású (pH 4,6) etanol/ioncserélt vizes oldattal. A felületmódosított töltőanyagot a PP-hez adagolva kompaundot készítettem, amelyből préseléssel próbatesteket állítottam elő. A hővezetést ún. hot plate eljárással mértem. A mechanikai és hővezetési tulajdonságokhoz referenciaként a felület-módosítatlan BN/PP kompozit tulajdonságait vettem alapul és az eredmények elemzésével kimutattam, hogy melyik felületkezelési módszer a leghatékonyabb.

Irodalom:

1. Zhou W., Zou J., Zahng X., Zhou A.: Thermal, electrical, and mechanical properties of hexagonal boron nitride-reinforced epoxy composites, Journal of Composite Materials, DOI: 10.1177/0021998313499953 (2013).

2. Dr. Bánhegyi Gy.: Vezetőképes és hővezető műanyagok, Műanyagipari Szemle, no. 3, 1-5, (2011).

3. Han Z., Fina A.: Thermal conductivity of carbonnanotubes and their polymer nanocomposites: A review. Progress in Polymer Science, vol. 36, no. 7, 914-944 (2011).

szerző

Győrvári Dávid
gépészmérnöki
nappali alapszak

konzulensek

Dr. Kovács József Gábor
egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék
Dr. Suplicz András
docens, Polimertechnika Tanszék

helyezés

Jutalom