Domináns kölcsönhatások felderítése rétegszilikát nanokompozitokban
Manapság egyre nagyobb az igény az olcsó, de mégis jó mechanikai tulajdonságokkal rendelkező műanyagok iránt az élet minden területén. Egy kémiailag új polimer létrehozása és gyártási technológiájának kifejlesztése rengeteg időt és pénzt igényel, ennél gyorsabb megoldás a meglévő alapanyagokból heterogén rendszerek előállítása. A nanoszilikátok ideális töltőanyagnak ígérkeznek nagy fajlagos felületük és anizotrópiájuk miatt. A velük alkotott kompozitban az egyedi lemezek nagy felületen érintkeznek a polimer mátrixszal, ezért nagyszámú kölcsönhatás alakulhat ki, ami elengedhetetlen egy kedvező tulajdonságokkal rendelkező kompozit előállításához. A nagy határfelületnek köszönhetően kis mennyiségű rétegszilikát is elegendő az előnyös tulajdonságok eléréséhez [1].
Kutatómunkám célja annak felderítése, hogy milyen szerkezetet alakít ki a rétegszilikát különböző polimerekben és hogyan befolyásolja a kompozit jellemzőit a kölcsönhatás típusa. Ehhez Laponite-tal készítettem kompozitokat különféle polimerekkel ömledék állapotú feldolgozással. A Laponite egy szintetikus rétegszilikát, így pontosan definiált a szerkezete és a természetes rétegszilikátoktól eltérően nem tartalmaz fémszennyezéseket. A lapok 0,92 nm vastagsággal és ~25 nm átmérővel rendelkeznek, amelyek párhuzamosan, egymásra rendeződve helyezkednek el. Az egymásra rendeződött lemezeket tartalmazó részecskék nem tartoznának a nano mérettartományba, de feldolgozás során a lapok elcsúszatnak egymáson egyedi lemezekké, így kialakítva az exfoliált szerkezetet.
Az elkészített kompozitokból 1 mm vastag lapokat préseltem. A rétegelt lemezek közötti távolságot röntgen diffrakcióval (XRD) vizsgáltam. Pásztázó elektron mikroszkópia (SEM) és digitális optikai mikroszkópia (DOM) során a kialakult szerkezetről készítettünk képet. A lapokból szabványos szakító próbatesteket vágtam ki. Állandó sebességű szakító vizsgálatokat végeztem, amiből megállapítottam az egyes kompozitok modulusát illetve folyási és szakító szilárdságát. Ezekből az adatokból jellemezni tudtam a töltőanyag és a mátrix közötti kölcsönhatás erősségét.
[1] Dominkovics, Z., Hári, J., Kovács, J., Fekete, E., Pukánszky B.:Estimation of interphase thickness and properities in PP/layered silicate nanocomposites, European Polymer Journal, Volume 47, Issue 9, 2011, Pages 1765-1774
szerző
-
Balázs Csaba
Vegyészmérnöki alapképzési szak, nappali BSC
alapképzés (BA/BSc)
konzulensek
-
Dr. Pukánszky Béla
egyetemi tanár, Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék -
Hegyesi Nóra
tudományos segédmunkatárs, MTA TTK Anyag-és Környezetkémiai Intézet (külső)
