This work focused on the study of thermal properties and kinetic behavior of LDPE-nanoclay composite films. The effect of nanoclay content (0.5, 1, 3, and 5 wt%) on thermal stability and crystallization characteristics of the nanocomposites were investigated by Thermogravimetric Analysis (TGA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). The results from endothermic curve showed that the nanoclay played an important role in the crystallization of nanocomposites by acting as nucleating agent. From exothermic curve, there was a crystallization temperature shift which was attributed to crystallization process induced by nanoclay. The TGA results showed that the addition of nanoclay significantly increased the thermal stability of LDPE matrix, which was likely due to the characteristic of layered silicates/clays dispersed in LDPE matrix as well as the formation of multilayered carbonaceous-silicate char. A well-known Coats-Redfern method was used to evaluate the decomposition activation energy of nanocomposite. It was demonstrated that introducing of nanoclay to LDPE matrix escalated the activation energy of nanocomposite decomposition resulting in thermal stability improvement.
When wood plastic composites (WPCs) have been used for a certain period of time, they become waste materials and should be recycled to reduce their environmental impact. Waste WPCs can be transformed into reinforced composites, in which fillers are used to improve their performance. In this study, recycled WPCs were prepared using different proportions of waste WPCs, nanoclay, and glass fiber. The effects of nanoclay and glass fiber on the microstructural, mechanical, thermal, and water absorption properties of the recycled WPCs were investigated. X-ray diffraction showed that the nanoclay intercalates in the WPCs. Additionally, scanning electron micrographs revealed that the glass fiber is adequately dispersed. According to the analysis of mechanical properties, the simultaneous incorporation of nanoclay and glass fiber improved both tensile and flexural strengths. However, as the amount of fillers increases, their dispersion becomes limited and the tensile and flexural modulus were not further improved. The synergistic effect of nanoclay and glass fiber in recycled WPCs enhanced the thermal stability and crystallinity ($X_c$). Also, the presence of nanoclay improved the water absorption properties. The results suggested that recycled WPCs reinforced with nanoclay and glass fiber improved the deteriorated performance, showing the potential of recycled waste WPCs.
PLA와 nanoclay인 Nanomer$^{(R)}$ I.44P를 이용한 환경 친화적인 nanocomposites을 개발하였다. PLA/Nanomer$^{(R)}$ I.44P nanocomposites의 상온 건조 후 잔존하는 용매를 제거하기 위해 진공건조를 하였으며, 진공건조 시간이 8시간 까지는 신장율이 크게 감소하였으며, 그 이후에는 유의적인 차이가 없었다. Nanoclay가 PLA matrix내에서 균일하게 분산시키기 위해 초음파 처리를 하였으며, 초음파 처리시간이 5분까지는 인장강도 및 영모듈러스가 증가하는 경향을 보였으나 5분 이상의 초음파 처리에서는 시간이 증가함에 따라 인장 특성도 점차 감소하였고, 특히 15분 이상 초음파 처리를 하였을 때에는 nanoclay가 뭉치는 현상이 관찰 되었다. Nanoclay의 양이 증가할수록 nanocomposites의 가시광선 영역에서의 투과성(trasmittance)은 62.5%에서 7.8%로 크게 감소하였다. Water vapor permeability (WVP)는 nanoclay의 첨가량에 따라 감소하는 경향을 보이며, 5%의 nanoclay 첨가 시 $3.5{\times}10^{-11}g{\cdot}m/m^2{\cdot}s{\cdot}Pa$로 control에 비해 약 43%가 감소하였다.
The development of high tenacity, high modulus monofilaments from Polypropylene/Clay nanocomposite has been investigated. Pure sodium montmorillonite nanoclay was modified using hexadecyl trimethyl ammonium bromide (HTAB) via an ion exchange reaction. Pure and modified clay were characterized through X-ray diffraction, FTIR and TGA. The modified clay was melt blended with polypropylene (PP) in presence of a swelling agent. Composite filaments from PP/Clay nanocomposite were prepared at different weight percentages of nanoclay and the spinning and drawing conditions were optimized. The filaments were characterized for their mechanical, morphological and thermal properties. The composite PP filaments with modified clay showed improved tensile strength, modulus and reduced elongation at break. The composite filaments with unmodified clay did not show any improvement in tensile strength but the modulus improved. The sharp and narrow X-ray diffraction peaks of PP/nanoclay composite filaments indicate increase in crystallinity in presence of modified clay at small loadings (0.5 %). The improved thermal stability was observed in filaments with modified as well as unmodified clays.
일반적으로 목분/PVC 복합재가 갖는 대부분의 물리적 특성은 소수성인 PVC와 친수성인 목분 사이의 낮은 계면결합력으로 인해 순수한 PVC에 비해서도 낮다. 그러므로 본 연구에서는 목분/PVC의 계면결합력을 향상시키기 위해 세 가지 아미노실란을 각각 사용하여 목분을 개질하였으며, 아미노실란으로 개질된 목분, 무중금속 PVC 컴파운드, 나노점토를 용융혼합하여 환경친화적인 목분/PVC/나노점토 복합재를 제조하였다. 목분의 아미노실란 개질 및 나노점토의 첨가가 복합재의 기계적 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 복합재의 기계적 특성은 만능재료시험기, 아이조드 충격시험기, DMA, TMA를 이용하여 조사하였다. 아미노실란으로 개질된 목분을 이용한 복합재의 인장특성은 순수한 목분을 이용한 복합재의 인장특성보다 훨씬 높았다. 또한 적은 양의 나노점토가 복합재의 기계적 특성을 향상시켰다. 아미노실란으로 개질된 목분과 나노점토를 사용함으로써 목분/PVC 복합재의 성능이 크게 향상되었다.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제15권5호
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pp.235-240
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2014
Nanocomposites made of linear low density polyethylene (LLDPE) and organo-modified montmorillonite (O-MMT) were processed by melt compounding from a commercially available premixed LLDPE/nanoclay masterbatch, at different nanoclay loadings, by co-rotating twin-screw extruder. The morphological and dielectric properties of LLDPE/O-MMT nanocomposites were investigated to understand the structure-dielectric properties relationship in the nanocomposites. The microstructures of the materials were characterized by wide angle X-ray diffraction (WAXD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and atomic force microscopy (AFM). Initial findings by FTIR spectroscopy characterization indicated the absence of any chemical interaction between LLDPE and nanoclay during the extrusion process, while DSC showed that a 1% wt loading of nanoclay particles increased the degree of crystallinity of the nanocomposites samples. On the other hand, XRD, SEM, TEM and AFM indicated that nanoclay layers were intercalated or exfoliated in the LLDPE matrix. A correlation between the structure and dielectric properties of LLDPE/O-MMT nanocomposites was found and discussed.
Presented Article evaluates the effect of nanoclay on permeability, compressive strength, and plasticity behavior of fine-grained soil related to the Tabriz landfill site. In this regard, comprehensive experimental study was performed on taken soil samples (42 specimens) with aim of design high-performance liners for Tabriz landfill. The samples was mixed by 0% (control) 3%, 6% and 9% nanoclay and prepared in 1, 7, 14 and 28 days before testing stage. Index tests like particle-size, permeability, atterberg limits, and uniaxial compressive strength (UCS) was conducted on samples. The results show that studied soil is classified as CL in USCS classification and atterberg limits measured as LL is 37, PL is 20.67, and PI is 16.33 which increase into 75, 45, and 30. The assessment presented the LL was increased about 20.27% based on increasing in nanoclay from 0% to 9%. These variations for PL and PI were 21.77% and 18.37%, respectively. Also, the and soil's compressive strength is increase from 120 kPa to 188 kPa and permeability is estimated as 4.25×10-6 m/s which reduced into the 6.34×10-9 m/s with respect the naboclay content increases form 0% to 9%.
Impact resistance and weight are important features for ballistic materials. Kevlar fibres are the most widely reinforcement for military and civil systems due to its excellent impact resistance and high strength-to-weight ratio. Kevlar fibres or spectra fiber composites are used for designing personal body armour to avoid perforation. In this study, the ballistic impact behaviour of Kevlar/filled epoxy matrix is investigated. Three different fillers, nanoclay, nanocalcite and nanocarbon, were used in order to increase the ballistic impact performance of Kevlar-epoxy composite at lower weight. The filler, nanoclay and nanocalcite, content employed was 1 wt.% and 2 of the epoxy resin-hardener mixture while the nanocarbon were dispersed into the epoxy system in a 0.5%, 1% and 2% ratio in weight relating to the epoxy matrix. Specimens were produced by a hand lay-up process. The results obtained from ballistic impact experiments were discussed in terms of damage and perforation. The experimental tests revealed a number of damage mechanisms for composite laminated plates. In the ballistic impact test, it was observed whether the target was perforated completely penetrated at the back or not. The presence of small amounts of nanoclay and nanocalcite dispersed into the epoxy system improved the impact properties of the Kevlar/epoxy composites. The laminates manufactured with epoxy resin filled by 1 wt.% of nanoclay and 2 wt% nanocalcite showed the best performance in terms of ballistic performance. The addition of nanocarbon reduced ballistic performance of Kevlar-epoxy composites when compared the results obtained for laminates with 0% nanoparticles concentration.
본 연구에서는 나노클레이 함량에 따른 나노클레이-에폭시 나노복합재료의 흡습 특성 및 기계적 특성을 실험을 통해 분석하였다. 나노복합재료의 흡습 시험, 인장시험 및 접착조인트를 나노클레이 함량에 따라 구성하였으며 이를 통해 수분 포화도, 수분 확산 계수, 인장 강도 및 접착 강도와 같은 특성을 파악 할 수 있었다. 또한 나노클레이 및 에폭시 재료를 분자단위로 모델링하여 재료의 흡습 특성변화의 매커니즘을 분석할 수 있는 분자동역학 시뮬레이션을 수행하였으며 그 결과를 실험결과와 비교하여 고찰하였다. 본 연구에서 제안된 분자동역학 시뮬레이션 기법은 흡습특성의 변화를 성공적으로 예측할 수 있었으며, 추후 다른 나노-복합재료의 연구에도 널리 활용될 것이라 기대된다.
본 연구에서는 단방향, 직교방향, 임의의 방향 총 세 방향성을 가진 아마섬유에 첨가형 난연제로 널리 쓰이는 나노클레이를 분사한 뒤, 이 섬유를 복합재료의 제조에 사용하였다. 나노클레이는 분산성이 다른 세가지 분사방법을 사용하였으며, 제조에 사용한 기지재는 열가소성 수지인 폴리프로필렌과 열경화성 수지인 에폭시이다. 다구찌 실험계획법을 이용해서 실험을 단순화 하였으며, 실험결과 인장강도, 탄성계수, 총 충격흡수에너지, 열 방출율에 대한 최적의 복합재료 제조 조건을 얻을 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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