Shaping mechanical and thermal properties of polymer nanocomposites

The paper presents the test results of the mechanical and thermal properties of nanocomposites based on chemically hardening epoxy resin. NanoBents ZS-1, ZR-1, ZW-1, and Closite 30B were used as nanofillers. Mechanical and ultrasound homogenisations were used to manufacture the nanocomposites. After crosslinking the nanocomposites with triethylenetetramine, their shock resistance, bending, modulus and deformation strength, as well as heat distortion temperature and linear thermal expansion coefficient were specified. Based on a two-factor experiment plan, the impact of manufacturing parameters (time and amplitude) on the mechanical properties of composites was determined. The structure of aluminosilicates dispersed in the polymer matrix was determined by examining x-rays diffraction (XRD), and the surface cracking morphology was determined by a scanning electron microscope (SEM). Based on the results, it was concluded that the best results could be obtained using a 1% m/m of layer aluminosilicates. Utilising a higher amplitude of ultrasound homogenisation leads to creating nanocomposites with better mechanical properties.

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych i cieplnych nanokompozytów na osnowie chemoutwardzalnej żywicy epoksydowej. Jako nanonapełniacze zastosowano NanoBenty ZS-1, ZR-1, ZW-1 oraz Closite 30B. Do wytwarzania nanokompozytów wykorzystano połączoną homogenizację mechaniczną i ultradźwiękową. Po usieciowaniu nanokompozytów za pomocą trietylenotetraaminy zbadano ich udarność, wytrzymałość na zginanie, moduł i odkształcenie przy zginaniu oraz temperaturę ugięcia pod obciążeniem i współczynnik liniowej rozszerzalności cieplnej. Na podstawie programu dla dwuczynnikowego planu eksperymentu określono wpływ parametrów wytwarzania (amplitudy i czasu) na właściwości mechaniczne kompozytów. Strukturę glinokrzemianów zdyspergowanych w matrycy polimerowej określono na podstawie wyników badań dyfrakcji promieni rentgenowskich (XRD), a morfologię powierzchni pękania nanokompozytów określono przy użyciu skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że najlepsze rezultaty daje zastosowanie glinokrzemianów warstwowych w ilości 1% m/m. Zastosowanie wyższych wartości amplitudy homogenizacji ultradźwiękowej sprzyja wytworzeniu nanokompozytu o lepszych właściwościach mechanicznych.