Drukuj

Rola i znaczenie nanokompozytów polimerowych

Nanokompozyty polimerowe zdobyły w ostatnich latach dużą popularność. Możliwości jakie stwarzają są istotne zarówno dla przetwórców tworzyw jak i użytkowników.

Jeśli chodzi o nanokompozyty, to pierwsze prace badawcze zainicjowano nad nimi w połowie ubiegłego wieku. Wykorzystywano w praktyce wzmacniające i przewodzące właściwości sadz w gumie oraz obniżano opornopowierzchniową i skrośną tworzyw sztucznych, głównie mowa tu o polietylenie wysokiej gęstości. W tej chwili można dokonać podziału nanokompozytów na trzy grupy, jeśli za kryterium weźmie się rodzaj matrycy (osnowy). Będą to nanokompozyty: metaliczne, ceramiczne i najbardziej nas interesujące polimerowe.

Nanokompozyty polimerowe otrzymywane są w wyniku zdyspergowania w matrycy polimerowej niewielkiej ilości modyfikatorów rozdrobnionych do wymiarów kilku nanometrów. Konkretnie fulerenów lub barwników organicznych lub też montmorylonitu lub krzemionki. Poprawia to wiele właściwości polimeru.

Metody otrzymywania nanokompozytów polimerowych to polimeryzacja, mieszanie w roztworze oraz mieszanie w stanie stopionym.

Produkcja nanokompozytów polimerowych wynosi obecnie 1,5 tys. ton, z czego 1 tys. ton to poliamidy wzmacniane MMT i przeznaczone dla przemysłu opakowaniowego i samochodowego, a pozostałe 0,5 tys. ton to nanokompozyty wzmacniane nanorurkami węglowymi na bazie PPO/poliamidu do produkcji części samochodowych.

Mówiąc o zaletach nanokompozytów polimerowych, to w pierwszym rzędzie wymienić tu należy takie cechy jak zwiększona sztywność bez utraty udarności; stabilność wymiarowa; poprawa efektu barierowego oraz zwiększona stabilność termiczna i odporność na działanie ognia.

Inne właściwości tych materiałów to także dobre właściwości optyczne, gdyż cząstki napełniaczy o średnicy mniejszej od długości fal świetlnych nie stanowią dla nich zapory; ograniczenie defektów powierzchniowych wyrobów; a także podwyższona lepkość i stopień krystalizacji w stosunku do polimeru wyjściowego. Wymieniając z kolei wady nanokompozytów wspomnieć trzeba o ich niemałej cenie, trudnościach z uzyskaniem dużego i równomiernego stopnia zdyspergowania w polimerze oraz skłonnościach nanonapełniacza do aglomerowania.

Nanokompozyty PA6 polecane są do produkcji opakowań. Dzieje się tak ze względu na ich właściwości barierowe, które eliminują praktycznie przenikalność tlenu.

Jeśli chodzi o materiały dla opakowań, to w Europie ok. 37 proc. ilości tworzyw sztucznych zużywa się do produkcji opakowań. Nanokompozyty wykonuje się głównie z polietylenu, polipropylenu, poliamidu oraz innych tworzyw, takich jak PS, PET, EVA, PMMA i PC. Największe zapotrzebowanie przewidywane jest dla tych na bazie poliolefin, zwłaszcza polipropylenu. Rodzaj napełniacza dobiera się w zależności od oczekiwanych zmian właściwości.