Influence of the Structure of Nanofibre Based Composites on Their Strength Properties

In this work, preliminary investigations on the influence of the structure of nanofibre based composites on their strength properties were made. As a 'matrix' material, needle punched nonwoven from classical polypropylene fibres was used. Polyamide 6.6 nanofibres electrospun directly onto 'matrix' nonwoven were used as a reinforcement. In order to obtain composites, the nanofibre/'matrix' multilayer structures of different architecture but with the same weight percentage of nanofibres were pressed. On the basis of the investigations realised, it was found that collecting the nanofibres spun in the electrospinning process directly onto the 'matrix' nonwoven is more advantageous than transferring the layer of nanofibres from the collector onto the nonwoven. The tensile test indicates the influence of the composite structure on its strength properties. The composite obtained from the multilayer structure consisted of two thin layers of nanofibres uniformly arranged between the layers of 'matrix' nonwoven, characterized by a higher value of tensile stress and Young's modulus than a composite based on one thicker layer of nanofibres. From the results comes that the use of a higher number of nanofibre layers between the layers of 'matrix' nonwoven gives a more uniform arrangement of nanofibres in the composite space, favouring more the precise wetting of nanofibres by the matrix.

Przedstawiono sposób formowania płaskich wyrobów włókienniczych zawierających warstwę nanowłókien oraz wstępną analizę wpływu struktury ułożenia warstw nanowłókien i włókniny "osnowowej" w pakiecie na właściwości wytrzymałościowe kompozytu termoplastycznego. Materiał osnowowy stanowiła włóknina igłowana ze standardowych włókien PP. Wzmocnienie stanowiły nanowłókna PA 6.6 wytwarzane w procesie elektroprzędzenia bezpośrednio na włókninę osnowową. Warstwy tworzyły pakiety zawierające procentowo taki sam udział wagowy nanowłókien, ale różnie rozmieszczone w przestrzeni pakietu. Na podstawie przeprowadzonych doświadczeń stwierdzono, że odbiór nanowłókien bezpośrednio na włókninę przeznaczoną na osnowę kompozytu jest znacznie korzystniejszy niż przenoszenie warstwy nanowłókien z kolektora na tę włókninę. W wyniku sprasowania pakietów w prasie hydraulicznej otrzymano gotowe kompozyty. Średnie wartości naprężenia maksymalnego i modułu Younga wyraźnie wykazują znaczny wpływ struktury kompozytu na jego właściwości wytrzymałościowe. Kompozyt ze struktury zawierającej dwie cieńsze warstwy nanowłókien równomiernie rozmieszczone pomiędzy warstwami włókniny, wykazuje większe naprężenie zrywające niż kompozyt na bazie jednej grubszej warstwy nanowłókien. Rezultat taki wskazuje, że użycie większej liczby warstw nanowłókien przedzielonych warstwami włókniny, daje bardziej równomierny rozkład nanowłókien w objętości kompozytu, a więc sprzyja dokładniejszemu ich zwilżaniu poprzez osnowę.