Mechanical, Thermal and Rheological Properties of Polyethylene-Based Composites Filled with Micrometric Aluminum Powder
Abstrakt
Investigations related to polymer/metal composites are often limited to the analysis of the electrical and thermal conductivity of the materials. The presented study aims to analyze the impact of aluminum (Al) filler content (from 1 to 20 wt%) on the rarely investigated properties of composites based on the high-density polyethylene (HDPE) matrix. The crystalline structure, rheological (melt flow index and oscillatory rheometry), thermal (differential scanning calorimetry), as well as static (tensile tests, hardness, rebound resilience) and dynamic (dynamical mechanical analysis) mechanical properties of composites were investigated. The incorporation of 1 and 2 wt% of aluminum filler resulted in small enhancements of mechanical properties, while loadings of 5 and 10 wt% provided materials with a similar performance to neat HDPE. Such results were supported by the lack of disturbances in the rheological behavior of composites. The presented results indicate that a significant content of aluminum filler may be introduced into the HDPE matrix without additional pre-treatment and does not cause the deterioration of composites’ performance, which should be considered beneficial when engineering PE/metal composites.
Cytowania
-
2 5
CrossRef
-
0
Web of Science
-
2 9
Scopus
Autorzy (4)
Cytuj jako
Pełna treść
- Wersja publikacji
- Accepted albo Published Version
- Licencja
- otwiera się w nowej karcie
Słowa kluczowe
Informacje szczegółowe
- Kategoria:
- Publikacja w czasopiśmie
- Typ:
- artykuły w czasopismach
- Opublikowano w:
-
Materials
nr 13,
strony 1 - 18,
ISSN: 1996-1944 - Język:
- angielski
- Rok wydania:
- 2020
- Opis bibliograficzny:
- Mysiukiewicz O., Kosmela P., Barczewski M., Hejna A.: Mechanical, Thermal and Rheological Properties of Polyethylene-Based Composites Filled with Micrometric Aluminum Powder// Materials -Vol. 13,iss. 5 (2020), s.1-18
- DOI:
- Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.3390/ma13051242
- Bibliografia: test
-
- Bakis, C.E.; Bank, L.C.; Brown, V.L.; Cosenza, E.; Davalos, J.F.; Lesko, J.J.; Machida, A.; Rizkalla, H.; Triantafillou, T.C. Fiber-Reinforced Polymer Composites for Construction-State-of-the-Art Review. J. Compos. Constr. 2002, 6, 73-87. otwiera się w nowej karcie
- Chamis, C.C. Polymer Composite Mechanics Review-1965 to 2006. J. Reinf. Plast. Compos. 2007, 26, 987- 1019. otwiera się w nowej karcie
- Dixit, S.; Goel, R.; Dubey, A.; Shivhare, P.R.; Bhalavi, T. Natural Fibre Reinforced Polymer Composite Materials-A Review. Polym. Renew. Resour. 2017, 8, 71-78. otwiera się w nowej karcie
- Mohd Radzuan, N.A.; Sulong, A.B.; Sahari, J. A review of electrical conductivity models for conductive polymer composite. Int. J. Hydrog. Energy 2017, 42, 9262-9273. otwiera się w nowej karcie
- Chapple, S.; Anandjiwala, R. Flammability of Natural Fiber-reinforced Composites and Strategies for Fire Retardancy: A Review. J. Thermoplast. Compos. 2010, 23, 871-893. otwiera się w nowej karcie
- Thakur, V.K.; Kessler, M.R. Self-healing polymer nanocomposite materials: A review. Polymer 2015, 69, 369-383. otwiera się w nowej karcie
- Rudawska, A.; Jakubowska, P.; Kloziński, A. Surface free energy of composite materials with high calcium carbonate filler content. Polimery 2017, 62, 6, 434-440. otwiera się w nowej karcie
- Zhang, J.; Wu, J.-L.; Mo, H.; Ma, Z.-M.; Zhou, N.; Yuan, J.; Shen, J. Rheology and processability of polyamide66 filled with different-sized and size-distributed calcium carbonate. Polym. Compos. 2011, 32, 1633-1639. otwiera się w nowej karcie
- Kloziński, A.; Jakubowska, P.; Przybylska, J.E.; Przekop, R. Application of in-line rheological measurements for characterization of polypropylene/opoka rock powder composites. Polimery 2019, 64, 4, 282-289. otwiera się w nowej karcie
- Stabik, J. Selected Problems of Rheology of Plasticized Filled Polymers; Publisher of the Silesian University of Technology: Gliwice, Poland, 2004.
- Mosavian, M.T.H.; Bakhtiari, A.; Sahebian, S. Influence of Alumina Particles on Thermal Behavior of High Density Polyethylene (HDPE). Polym. Plast. Technol. Eng. 2012, 51, 214-219. otwiera się w nowej karcie
- Xu, Y.; Chung, D.D.; Mroz, C. Thermally conducting aluminum nitride polymer-matrix composites. Compos. Part A Appl. S 2001, 32, 1749-1757. otwiera się w nowej karcie
- Huang, X.; Kim, C.; Ma, Z.; Jiang, P.; Yin, Y.; Li, Z. Correlation between rheological, electrical, and microstructure characteristics in polyethylene/aluminum nanocomposites. J. Polym. Sci. B Polym. Phys. 2008, 46, 2143-2154. otwiera się w nowej karcie
- Zhou, W. Thermal and dielectric properties of the AlN particles reinforced linear low-density polyethylene composites. Thermochim. Acta 2011, 512, 183-188. otwiera się w nowej karcie
- Bigg, D.M. Mechanical, thermal, and electrical properties of metal fiber-filled polymer composites. Polym. Eng. Sci. 1979, 19, 1188-1192. otwiera się w nowej karcie
- Tavman, I.H. Thermal and mechanical properties of aluminum powder-filled high-density polyethylene composites. J. Appl. Polym. Sci. 1996, 62, 2161-2167. otwiera się w nowej karcie
- Pinto, G.; Jiménez-Martín, A. Conducting aluminum-filled nylon 6 composites. Polym. Compos. 2001, 22, 65-70. otwiera się w nowej karcie
- Boudenne, A.; Ibos, L.; Fois, M.; Gehin, E.; Majeste, J.-C. Thermophysical properties of polypropylene/aluminum composites. J. Polym. Sci. B Polym. Phys. 2004, 42, 722-732. otwiera się w nowej karcie
- Kodjie, S.L.; Li, L.; Li, B.; Cai, W.; Li, C.Y.; Keating, M. Morphology and crystallization behavior of HDPE/CNT nanocomposite. J. Macromol. Sci. Phys. 2006, 45, 231-245. otwiera się w nowej karcie
- Gulmine, J.; Janissek, P.; Heise, H.; Akcelrud, L. Polyethylene characterization by FTIR. Polym. Test. 2002, 21, 557-563. otwiera się w nowej karcie
- Guadagno, L.; Naddeo, C.; Vittoria, V.; Camino, G.; Cagnani, C. Chemical and morphologial modifications of irradiated linear low density polyethylene (LLDPE). Polym. Degrad. Stabil. 2001, 72, 175-186. otwiera się w nowej karcie
- Almeida, G.; Rémond, R.; Perré, P. Hygroscopic behaviour of lignocellulosic materials: Dataset at oscillating relative humidity variations. J. Build. Eng. 2018, 19, 320-333. otwiera się w nowej karcie
- Fernlund, G.; Wells, J.; Fahrang, L.; Kay, J.; Poursartip, A. Causes and remedies for porosity in composite manufacturing. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2016, 139, 012002. otwiera się w nowej karcie
- Vaxman, A.; Narkis, M.; Siegmann, A.; Kenig, S. Void formation in short-fiber thermoplastic composites. Polym. Compos. 1989, 10, 449-453. otwiera się w nowej karcie
- Kubát, J.; Rigdahl, M.; Welander, M. Characterization of interfacial interactions in high density polyethylene filled with glass spheres using dynamic-mechanical analysis. J. Appl. Polym. Sci. 1990, 39, 1527-1539. otwiera się w nowej karcie
- Rojas, J.; Crespo, D. Onset Frequency of Fatigue Effects in Pure Aluminum and 7075 (AlZnMg) and 2024 (AlCuMg) Alloys. Metals 2016, 6, 50. otwiera się w nowej karcie
- Correa, C.A.; Razzino, C.A.; Hage, E. Role of maleated coupling agents on the interface adhesion of polypropylene-wood composites. J. Thermoplast. Compos. 2007, 20, 323-338. otwiera się w nowej karcie
- Moonchai, S.; Moonchai, D. Modelling and optimization of rebound resilience and hardness of defatted rice bran/calcium carbonate-filled NR vulcanisates. Polym. Test. 2013, 32, 1472-1478. otwiera się w nowej karcie
- Jamil, M.S.; Ahmad, I.; Abdullah, I. Effects of Rice Husk Filler on the Mechanical and Thermal Properties of Liquid Natural Rubber Compatibilized High-Density Polyethylene/Natural Rubber Blends. J. Polym. Res. 2006, 13, 315-321. otwiera się w nowej karcie
- Kawasaki, M.; Alhajeri, S.N.; Xu, C.; Langdon, T.G. The development of hardness homogeneity in pure aluminum and aluminum alloy disks processed by high-pressure torsion. Mater. Sci. Eng. A 2011, 529, 345- 351. otwiera się w nowej karcie
- Brostow, W.; Hagg Lobland, H.E.; Narkis, M. Sliding wear, viscoelasticity, and brittleness of polymers. J. Mater. Res. 2006, 21, 2422-2428. otwiera się w nowej karcie
- Hato, M.J.; Ray, S.S.; Luyt, A.S. Melt-State Viscoelastic Properties of POSS-Containing Polyethylene Nanocomposites. Adv. Sci. Lett. 2011, 4, 3585-3589. otwiera się w nowej karcie
- Li, J.; Zhou, C.; Wang, G.; Zhao, D. Study on rheological behavior of polypropylene/clay nanocomposites. J. Appl. Polym. Sci. 2003, 89, 3609-3617. otwiera się w nowej karcie
- Sahraeian, R.; Esfandeh, M.; Hashemi, S.A. Rheological, Thermal and Dynamic Mechanical Studies of the Ldpe/Perlite Nanocomposites. Polym. Compos. 2013, 21, 243-250. otwiera się w nowej karcie
- Zhou, Z.; Zhang, Y.; Zhang, Y.; Yin, N. Rheological behavior of polypropylene/octavinyl polyhedral oligomeric silsesquioxane composites. J. Polym. Sci. Part B Polym. Phys. 2008, 46, 526-533. otwiera się w nowej karcie
- Cho, K.; Lee, B.H.; Hwang, K.M.; Lee, H.; Choe, S. Rheological and mechanical properties in polyethylene blends. Polym. Eng. Sci. 1998, 38, 1969-1975. otwiera się w nowej karcie
- Roy, S.; Scionti, V.; Jana, S.C.; Wesdemiotis, C.; Pischera, A.M.; Espe, M.P. Sorbitol-POSS Interactions on Development of Isotactic Polypropylene Composites. Macromolecules 2011, 44, 8064-8079. otwiera się w nowej karcie
- Vleeshouwers, S.; Meijer, H.E.H. A rheological study of shear induced crystallization. Rheol. Acta 1996, 35, 391-399. otwiera się w nowej karcie
- Fan, Y.; Lin, Y.; Ruan, M. Effect of substrates on crystallization of high density polyethylene. J. Cent. South. Univ. Technol. 2008, 15, 67-71. otwiera się w nowej karcie
- Arina, M.; Honkanen, A.; Tammela, V. Mineral fillers in low density-polyethylene films. Polym. Eng. Sci. 1979, 19, 30-39. otwiera się w nowej karcie
- Zhou, W. Thermal and Dielectric Properties of the Aluminum Particle Reinforced Linear Low-Density Polyethylene Composites. Polym. Eng. Sci. 2011, 51, 917-924. otwiera się w nowej karcie
- Di Lorenzo, M.L.; Silvestre, C. Non-isothermal crystallization of polymers. Prog. Polym. Sci. 1999, 24, 917- 950. otwiera się w nowej karcie
- Low, A.; Vesely, D.; Allan, P.; Bevis, M. An investigation of the microstructure and mechanical properties of high density polyethylene spherulites. J. Mater. Sci. 1978, 13, 711-721. otwiera się w nowej karcie
- Weryfikacja:
- Politechnika Gdańska
wyświetlono 92 razy
Publikacje, które mogą cię zainteresować
Rotational Molding of Linear Low-Density Polyethylene Composites Filled with Wheat Bran
- A. Hejna,
- M. Barczewski,
- J. Andrzejewski
- + 4 autorów
Copper Slag as a Potential Waste Filler for Polyethylene-Based Composites Manufacturing
- A. Hejna,
- P. Kosmela,
- M. Barczewski
- + 2 autorów
Rotational molding of polylactide (PLA) composites filled with copper slag as a waste filler from metallurgical industry
- M. Barczewski,
- A. Hejna,
- J. Aniśko
- + 6 autorów