Ocena stopnia dyspersji nanonapełniaczy w kompozytach

Politechnika Łódzka
Instytut Technologii Polimerów i Barwników
INSTRUKCJA LABORATORIUM
NANOMATERIAŁY I NANOTECHNOLOGIE POLIMEROWE
„Ocena stopnia dyspersji nanonapełniaczy w kompozytach
polimerowych”
(The evaluation of nanofillers dispersion in polymer composites)
Instrukcję opracował:
dr inż. Marcin Masłowski
Łódź, 2013
SPIS TREŚCI
1. CEL ĆWICZENIA (Aim of studies)
2. WPROWADZENIE (Introduction)
2.1. Proces wtryskiwania polimerów
2.2. Rodzaje procesów wtryskiwania
2.3. Budowa wtryskarki
2.4. Cykl procesu wtryskiwania
2.5. Parametry procesu wtryskiwania
2.6. Zastosowanie procesu wtryskiwania
3. PRZEBIEG ĆWICZENIA (Procedure)
3.1. Wtryskiwanie mieszanki kauczukowej
3.2. Wtryskiwanie termoplastu
3.3. Wyznaczanie gęstości ciała stałego
4. OPRACOWANIE SPRAWOZDANIA (Report)
5. LITERATURA (References)
6. PRZYKŁADOWE PYTANIA SPRAWDZAJĄCE (Problems)
7. EFEKTY KSZTAŁCENIA (Learning outcomes)
7.1. Co student powinien wiedzieć
7.2. Co student powinien umieć
8. TELEFONY ALARMOWE (Emergency numbers)
\
2
1. CEL ĆWICZENIA (The Aim of Studies)
Celem ćwiczenia pt. „Ocena stopnia dyspersji nanonapełniaczy w kompozytach
polimerowych” jest zapoznanie z problematyką dotyczącą zdyspergowania napełniaczy i
nanonapełniaczy w ośrodkach elastomerowych jak również zapoznanie z technikami
badawczymi służącymi do określenia dyspergowania w kompozytach polimerowych.
2. WPROWADZENIE (Introduction)
2.1 Układy dyspersyjne
Podstawy chemii koloidów stworzył szkocki chemik Thomas Graham w
1861 r. Wiele wyników badań z końca XIX i początku XX wieku (z udziałem m.in. Alberta
Einsteina, Mariana Smoluchowskiego, Johna Tyndalla, lorda Rayleigha i innych) nad
właściwościami układów zdyspergowanych o rozdrobnieniu koloidalnym zachowało swoją
ważność
do
dziś,
wiele
jednak
zostało
zweryfikowanych
dzięki
rozwojowi
skomputeryzowanych metod instrumentalnych, które umożliwiają badaczom wgląd w
zachowanie się bardzo małych obiektów badawczych, w skali rozmiarów geometrycznych
rzędu nanometrów (10-9 m) i w skali czasu rzędu pikosekund (10-12 s). W przyrodzie pospolite
są jednak układy wieloskładnikowe, w których w jednym ze składników, będącym
odpowiednikiem rozpuszczalnika, rozproszone są innych, jednak rozmiary cząstek
rozproszonych są większe (niekiedy znacznie większe) od typowych rozmiarów
molekularnych.
Należy tu zwrócić uwagę na konieczność rozróżnienia między cząstką a cząsteczką.
Cząsteczka (molekuła) jest dobrze określonym indywiduum chemicznym o zdefiniowanym
wzorze. Cząstka jest pojęciem bardziej ogólnym i bywa używana na określenie tworu
mikroskopowego, od cząstek elementarnych do cząstek koloidu.
Przed omówieniem właściwości takich układów wyobraźmy sobie prosty
eksperyment, który posłuży do wprowadzenia ważnego ograniczenia. W układzie
składającym się z dwóch składników rozpraszamy jeden z nich w drugim (ten ostatni pełni
wówczas funkcję ,,rozpuszczalnika”). Jeżeli rozproszenie prowadzi do osiągnięcia skali
molekularnej, otrzymujemy roztwór właściwy. Możliwe jest jednak rozproszenie prowadzące
do otrzymania cząstek o większych rozmiarach.
3
Układem dyspersyjnym nazywamy układ nieciągły fizycznie, składający się z dwóch
lub więcej faz: fazy ciągłej, zwanej dyspersyjną (rozpraszającą) lub ośrodkiem dyspersyjnym
(rozpraszającym) i znajdujących się w niej drobnych cząstek – fazy zdyspergowanej
(rozproszonej).
Ważnym kryterium różnicowania układów dyspersyjnych jest stopień rozdrobnienia
substancji, zwany stopniem dyspersji. Parametr ten definiuje się jako stosunek powierzchni
fazy zdyspergowanej do objętości tej fazy. Łatwo obliczyć, że dla hipotetycznej
monodyspersyjnej fazy rozproszonej złożonej z kulek o średnicy d lub z sześcianów o takim
samym boku, stopień dyspersji wynosi 6/d. W praktyce za miarę stopnia dyspersji przyjmuje
się odwrotność średniej wartości rozmiaru cząstek rozproszonych (1/dśr). Podział układów w
zależności od tak zdefiniowanego stopnia dyspersji podano w tabeli poniżej.
Tabela 1.
2.2 Proces dyspergowania napełniaczy w elastomerach
Przez pojęcie dyspergowanie rozumiemy rozbijanie aglomeratów napełniacza w
kauczuku na drobniejsze cząstki. Wpływ na szybkość tego procesu ma zarówno lepkość jak i
wielkość aglomeratów. Im lepsze zdyspergowanie napełniacza tym większe oddziaływania
napełniacz-matryca. Bardzo rzadko zdarza się aby udało osiągnąć się całkowicie
zdyspergowany
napełniacz
w
kauczuku.
Przeważnie
pozostają
pewne
ilości
niezdyspergowanego napełniacza w produkcie końcowym.
Na początku procesu dyspergowania występuje wysoka lepkość i nieściśliwość
mieszanki gumowej. Dzięki temu generowane są duże naprężenia podczas ścinania i
4
płynięcia. Im większe rozmiary aglomeratów tym łatwiejsze rozbijanie ich, co przyśpiesza
proces dyspergowania. Niestety podczas rozbijania aglomeratów maleje lepkość, która
przyczynia się do zmniejszania się naprężeń potrzebnych do dalszego rozbijania
aglomeratów, ale mniejsze aglomeraty przyczyniają się do wzrostu wartości naprężenia
krytycznego, potrzebnego do dalszego rozpadu.
Jak było wspomniane stopień rozpadu aglomeratów napełniacza zależy od wielkości
naprężeń oraz rozmiaru aglomeratów. Zasada jest prosta, umiarkowane naprężenia powodują
podział dużych aglomeratów na kilka mniejszych, natomiast wysokie naprężenia są zdolne do
całkowitego rozbicia tych aglomeratów na cząstki. Rozbicie cząstek ma charakter cykliczny.
Nowopowstające cząstki są oddzielane i otaczane przez fragmenty aglomeratów. Pojawiają
się nowe naprężenia, które powodują kontynuację rozbijania cząstek, aż do całkowitego ich
rozpadu lub wyczerpania naprężeń, tak że są już niewystarczające do dalszego rozbicia
aglomeratów.
2.3. Stopień dyspersji napełniaczy
Stopień dyspersji dostarcza informacji o napełniaczu w matrycy polimerowej. Określa
on postać napełniacza, czy występują agregaty bądź pojedyncze cząstki. Dodatkowo
informuje o ogólnej jednorodności innych składników w mieszance gumowej oraz o
rozkładzie i zdyspergowaniu środków wulkanizujących i antyutleniaczy. Stopień dyspersji
napełniacza jest efektem wypadkowym, który obejmuje ocenę aglomeracji, agregacji oraz
równomierność dystrybucji napełniacza w matrycy kauczuku.
Stopień dyspersji można podzielić na makro- i mikrodyspersję. Makrodyspersja to obszar w
którym dochodzi do rozbijania aglomeratów, natomiast mikrodyspersja pomimo wciąż braku
jej pełnego zdefiniowania, związana jest z rozpadem agregatów. Podstawowe właściwości
fizyczne, będące często parametrami eksploatacyjnymi wyrobów gumowych, zależą od
stopnia dyspersji napełniacza. Wzrostowi stopnia dyspersji wyrobów napełnionych poniżej
tzw. progu perkolacji, towarzyszy zwiększenie wytrzymałości mechanicznej, odporności
elektrycznej i ściernej wulkanizatów.
Stopień dyspersji można badać pośrednio lub bezpośrednio. Metoda pośrednia polega
na pomiarze określonych wielkości takich jak moduł, lepkość, zmęczenie, rozdzielczość,
ściśle związanych ze stopniem dyspersji napełniacza. Można tutaj wymienić: pomiar tekstury
powierzchni, przewodnictwa elektrycznego oraz ogrzewania mikrofalami. Pomiar tekstury
5
zalicza się do skali makro, natomiast przewodnictwo i mikrofale to metody czułe na zmiany
zarówno w mikro- jak i makrodyspersji. Metody te objaśniają średni stopień dyspersji. W/w
metody mogą służyć jedynie jako metody porównawcze z próbką wzorcową, ponieważ ich
główną wadą jest wpływ składu mieszanek na otrzymane wyniki.
Metody bezpośrednie polegają na badaniach mikroskopowych zdyspergowania
napełniacza. Pozwalają otrzymać informacji o rozkładzie rozmiarów aglomeratów
napełniacza pod względem ilości jak i jakości. Metody bezpośrednie są stosowane nie tylko
podczas badań naukowych ale również w procesach produkcyjnych. Ich dokładny opis
znajduje się w p. 2.7.
2.4.
Zależności pomiędzy właściwościami kompozytu a zdyspergowaniem
napełniacza
Nanokompozyty polimerowe stanowią obecnie nowy, dynamiczny kierunek rozwoju
w przemyśle tworzyw sztucznych. W nanokompozytach polimerowych fazę ciągłą stanowi
polimer, natomiast napełniacz o wymiarach cząstek od 1 do 100 nm powinien być w niej
jednorodnie zdyspergowany, wówczas już niewielka jego ilość (2-5% wag.) w zasadniczy
sposób poprawia szereg właściwości wyjściowego polimeru np. parametry mechaniczne,
barierowe, cieplne.
Na
poprawę
właściwości
eksploatacyjnych
polimerów
ma
wpływ
rodzaj
nanonapełniacza (kształt cząstek, rozmiar cząstek, powierzchnia właściwa, stężenie fazy
rozproszonej), nie mniej jednak właściwości finalne kompozytu polimerowego zawierającego
cząstki nieorganiczne zawsze zależą od stopnia dyspersji napełniacza i oddziaływań na
granicy faz pomiędzy komponentami. Homogeniczna i stabilna dyspersja tak małych,
zazwyczaj nieorganicznych cząstek w ośrodku organicznym zawsze stanowiła wyzwanie dla
badaczy. Wiele uwagi poświęca się opracowywaniu metod otrzymywania kompozytów o
homogenicznej
strukturze,
w
której
cząstki
napełniacza
zostają
równomiernie
rozprowadzone w całej objętości ośrodka zapewniając jednorodność właściwości oraz
maksymalne wykorzystanie wzmacniającego potencjału fazy rozproszonej.
6
Im mniejsze cząstki nanonapełniacza = tym większa powierzchnia właściwa
nanonapełniacza S (m2/g) = tym większa powierzchnia oddziaływań międzyfazowych
polimer-napełniacz = tym większy efekt wzmacniający i lepsze parametry eksploatacyjne
materiału
Im mniejsze cząstki nanonapełniacza = tym większa tendencja do gromadzenia się w
większe skupiska (agregaty, aglomeraty) = brak jednorodności materiału (zła dyspersja)=
brak jednorodności właściwości = brak poprawy parametrów eksploatacyjnych materiału
Problem:
Zapobieganie niepożądanemu zjawisku aglomeracji cząstek napełniacza w ośrodkach
polimerowych
2.5. Cząstki pierwotne, agragacja, aglomeracja i dezaglomeracja
Cząstki pierwotne napełniacza w formie niezaglomerowanej występują w warunkach
rzeczywistych niezmiernie rzadko. Na skutek związania siłami wzajemnego oddziaływania
natury fizykochemicznej kilku do kilkunastu cząstek pierwotnych napełniacza, powstaje
agregat. Jest to forma bardzo często występująca w warunkach rzeczywistych. Skupisko
liczące od kilku do kilkunastu agregatów, powiązanych siłami wzajemnego oddziaływania
natury fizycznej lub chemicznej tworzy aglomerat. Aglomeracja jest zatem procesem
łączenia się agregatów w aglomeraty. Dezaglomeracja natomiast to proces odwrotny
polegający na redukcji rozmiaru aglomeratów, zachodzący podczas homogenizacji
składników mieszanki pod wpływem działania naprężeń ścinających. Jej stopień zależy
przede wszystkim od zużytej w procesie mieszania energii, wielkości naprężeń
przetwórczych,
kompatybilności
składników
mieszaniny
(napełniacza
i
ośrodka
polimerowego) i energii kohezji aglomeratów.
7
Rys 1. Klasyfikacja agregatu i aglomeratu na podstawie ich rozmiarów.
Nanonapełniacze takie jak:
krzemiany warstwowe
krzemionki,
kreda,
grafen
często nie są kompatybilne z organicznymi ośrodkami polimerowymi ze względu na
hydrofilowy charakter powierzchni, który jest przyczyną łączenia się cząstek pierwotnych w
aglomeraty. Aby temu zapobiec przeprowadza się ich modyfikację za pomocą związków
powierzchniowo
czynnych
(surfaktanty)
o
właściwościach
hydrofobizujących
powierzchnię napełniacza i zwiększających jego adhezję do polimeru.
Rys 2. Przykłady zjawisk zachodzących na granicy faz napełniacz-polimer.
8
2.6. Rodzaje nanonapełniaczy i kształty ich cząstek
A. CaCO3
E. Montmorylonit
B. Krzemionka
F. Hydrotalkit
C. Sadza
G. Haloizyt
D. TiO2
H. Nanorurki weglowe
Rys 3. Zdjęcia SEM - Skaningowej Mikroskopii Elektronowej (ang. Scanning Electron
Microscopy) napełniaczy o różnej geometrii cząstek.
2.7. Charakteryzowanie morfologii kompozytów polimerowych
Mikroskop sił atomowych AFM (ang. Atomic Force Microscopy) Mikroskop AFM jest
przedstawicielem klasy mikroskopów o dużej zdolności rozdzielczej, ogólnie nazywanych
mikroskopami skaningowymi. Mikroskop umożliwia obserwację powierzchni ciał stałych w
powiększeniu i w trzech wymiarach. Istnieje możliwość przeprowadzenia pomiarów w
atmosferze innych gazów niż powietrze, w cieczach oraz w podwyższonych temperaturach
(do 250 st. C). AFM opiera się na pomiarze sił oddziaływania międzyatomowego (sił van der
Waals’a) pomiędzy ostrzem (sondą, tipem, mikroskopijna igłą) a powierzchnią próbki.
Stosowane są ostrza (tipy) są na przykład wykonane z azotku krzemu o stałej siłowej
w zakresie od 0,12 do 0,58 N/m. Zasada działania mikroskopu polega na pomiarze siły
oddziaływania mikroskopijnej igły z powierzchnią próbki podczas jej skanowania. Pomiar tej
siły dokonywany jest przy pomocy promienia lasera, który jest zogniskowany na igle. Odbity
od niej trafia na fotoelement. Zmiany położenia plamki laserowej fotoelement zamienia na
impulsy elektryczne. Impulsy te są następnie formowane, przekształcane i przesyłane do
komputera. Uzyskane dane linia po linii rejestrowane są przez komputer i przetwarzane na
9
obraz, który następnie można analizować, edytować i drukować a także zapisywać
w formacie JPEG i TIFF. Ruch igły (a ściśle mówiąc próbki, bo to ona się porusza a igła
pozostaje w miejscu) realizowany jest przez specjalny skaner piezoelektryczny umożliwiający
ruch we wszystkich trzech płaszczyznach.
Rys 4. Schematyczne przedstawienie budowy mikroskopu sił atomowych.
Mikroskopia Elektronowa – jest ważną techniką badania i analizowania powierzchni i
obszarów przypowierzchniowych materiałów nanostrukturalnych (SEM) jak również cienkich
próbek wyciętych z litych materiałów (TEM, STEM).
Skaningowa Mikroskopia Elektronowa SEM – (ang. Scanning Electron Microscopy –
SEM)
–Umożliwia
obserwację
próbek
litych,
bez
konieczności
pracochłonnego
przygotowania cienkich folii. Możemy obserwować nie tylko warstwę wierzchnią próbki (jej
topografię i strukturę), ale również uzyskiwać informacje o budowie wewnętrznej materiału.
Do analizy poddawana jest powierzchnia przełomu niewielkiej próbki kompozytu łamanej
zaraz po zamrożeniu w temperaturze ciekłego azotu. W konwencjonalnym obrazowaniu w
SEM, próbki muszą być elektrycznie przewodzące, przynajmniej na powierzchni, a w celu
zapobieżenia akumulacji ładunku elektrostatycznego na powierzchni, dlatego napylane są
pyłami metali, węglem itd. Ideą SEM jest skanowanie badanej powierzchni przełomu
zogniskowaną wiązką elektronów. Podczas skanowania odpowiedni detektor zbiera sygnały,
emitowane z każdego punktu próbki.
10
a)
b)
Rys 5. Zdjęcia SEM przełomów wulkanizatów przedstawiające a) aglomerat napełniacza
wielkości około 1-2 µm, b) dobry stopień dyspersji.
Transmisyjna Mikroskopia Elektronowa TEM (ang. Transmission Electron Microscopy –
SEM) – umożliwia obserwowanie i rejestrowanie struktury nanokompozytu z rozdzielczością
wynoszącą do 0,2 nm. W TEM obraz analizowanej struktury powstaje wskutek rozpraszania
strumienia elektronów przechodzących przez badaną próbkę. Stopień rozproszenia
elektronów zależy od gęstości ośrodka rozpraszającego i ze względu na dużą różnicę gęstości
nanonapełniaczy (ok. 2,7 mg/m3) i polimerowej osnowy (0,9-1,3 mg/m3) możliwe jest
uzyskanie obrazu o zadowalającym kontraście. Istotny wpływ na jakość otrzymanego obrazu
ma grubość badanej próbki: powinna być stała i nie większa niż 150-200 nm. Przygotowanie
tak cienkich próbek i ograniczenie zjawiska wyrywania twardych cząstek nanonapełniacza z
bardziej elastycznej osnowy polimerowej w czasie wycinania tych próbek, stanowi
podstawową niedogodność tej metody badawczej i wymaga stosowania specjalnych
ultramikrotomów umożliwiających wycinanie próbek z nanokompozytu zamrożonego do
temperatury ciekłego azotu.
Rys 6. TEM kompozytu 11olipropylenu i krzemianu warstwowego (2.5.%wag) (Nanofil 5).
Analiza
rentgenograficzna
XRD
(ang.
X-ray
scattering)
Metoda
rozpraszania
promieniowania rentgenowskiego umożliwia ustalenie struktury nanokompozytu poprzez
określenie odległości między cząstkami nanonapełniacza o strukturze krystalicznej.
11
Uzyskiwany obraz dyfrakcyjny jest spowodowany nałożeniem tła obrazu pochodzącego od
obszarów amorficznych polimeru i wąskich pików związanych z dyfrakcją na krystalitach
napełniacza. Wynikiem pomiaru jest kąt 2θ zwany kątem rozpraszania, zawarty między
padającą na badaną próbkę wiązką promieniowania X a wiązką tego promieniowania odbitą
od dwóch kolejnych płaszczyzn krystalograficznych nanonapełniacza.
3. PRZEBIEG ĆWICZENIA (Procedure)
3.1. APARATURA POMIAROWA
Mikroskop DisperTester 3000
DisperTester 3000 wykorzystuje cyfrowe przetwarzanie obrazu, aby zmierzyć rozmiar i
odsetek aglomeratów w ciągu kilku sekund. Pracuje zgodnie z międzynarodowym standardem
ISO 11345:2006.
Rys 7. DisperTester 3000.
DisperTester 3000 obsługuje dwa poziomy powiększenia :
Powiększenie 100x – do analizy cząstek napełniacza o bardzo małych rozmiarach (nm)
Powiększenie 30x – napełniacze o większych wymiarach cząstek
12
Rys 8. Dostępne powiększenia 100 x i 30 x w zależności od rozmiaru cząstek napełniacza.
3.2. PRZYGOTOWANIE PRÓBKI
Przygotowanie próbki polega na przecięciu testowanego materiału za pomocą narzędzia
tnącego, przekrój jest powierzchnią poddawaną do analizy.
Rys 9. Urządzenie tnące do przygotowania próbek.
3.3. ZASADA DZIAŁANIA
Wykorzystując metodę rozpraszania światła odbitego (Rys. ) DisperTester 3000 jest w stanie
dokładnie i szybko ocenić jakość zdyspergowania napełniacza oraz wielkość aglomeratów.
Powierzchnia próbki jest skanowana. Płaskie obszary są postrzegane jako kolor czarny,
ponieważ światło nie jest od nich odbijane. Aglomeraty odbijają światło do czujnika kamer i
są postrzegane jako elementy o barwie od szarego do białego. Dane próbki są automatycznie
porównywane do znanych standardów i materiał jest oceniany w skali od 1 do 10, co daje
informacje o liczbie, rozmiarach i zdyspergowaniu aglomeratów.
13
Rys 10. Uproszczony schemat zasady działania DisperTester 3000.
Rys 11. Skala oceny dyspersji.
3.4. ANALIZA WYNIKÓW
X-Value – porównanie rozmiaru i częstości występowania aglomeratów napełniacza w
badanej próbce z próba referencyjną. Próba referencyjna jak i badana są opisywane za
pomocą takiego samego algorytmu obliczeniowego. Otrzymane wyniki mieszczą się w
przedziale od 1 (bardzo słabe zdyspergowanie) do 10 (bardzo dobre zdyspergowanie).
14
Y-Value – opisuje liczbę aglomeratów w skali 1-10. 10 oznacza brak aglomeratów o
rozmiarze większym niż 23 μm, 1 oznacza bardzo duża liczbę aglomeratów. Obliczany jest ze
wzoru:
gdzie:
Nw – liczba białych pikseli na obrazie związanych z grudkami napełniacza ≥23μm
Ntot – całkowita liczba pikseli na obrazie
Z-Value – jest prostym kwantyfikatorem dyspergowania, niezależnym od próby
referencyjnej, przewidzianym w skali 0-100 (gdzie 100 oznacza idealne zdyspergowanie, 0 –
całkowity brak zdyspergowania). Obliczany ze wzoru:
gdzie:
D – zdyspergowanie (patrz niżej)
White area [%] – opisany jest wzorem:
Av-Agg-Size – średni rozmiar cząstek aglomeratów (przekątna) wyrażona w μm.
Dev-Av-Agg-Size – odchylenie standardowe Av-Agg-Size
Dispersion [%] – oznacza zdyspergowanie napełniacza w kompozycie, opisane jest wzorem:
gdzie:
Na – liczba wszystkich pikseli aglomeratów (do obliczeń brane pod uwagę są
aglomeraty o rozmiarach od 2 do 62 μm).
15
3.5. WYKONANIE ĆWICZENIA
Wykonanie analizy jakości zdyspergowania napełniaczy w ośrodku elastomerowym
względem rodzaju napełniacza.
Wykonanie analizy jakości zdyspergowania napełniaczy w ośrodku elastomerowym
względem obecności dodatku polepszającego zdyspergowanie napełniacza.
Oznaczenie wielkości aglomeratów, porównanie do znanych standardów oraz ocena w
skali 1-10 zdyspergowania napełniacza w ośrodku elastomerowym.
4. OPRACOWANIE SPRAWOZDANIA (Report)
Sprawozdanie powinno zawierać:
 cel ćwiczenia
 wstęp teoretyczny
 opis czynności podczas wykonywania ćwiczenia
 wyniki pomiarów
 omówienie wyników badań
 wnioski dotyczące otrzymanych wyników. Określenie stopnia zdyspergowania
poszczególnych napełniaczy w różnych ośrodkach elastomerowych. Różnicy pomiędzy
poszczególnymi kompozytami. Wpływ napełniaczy na stopień ich zdyspergowania w
ośrodkach.
5. LITERATURA (References)
1) Rabek J. F.: Współczesna Wiedza o Polimerach, PWN, Warszawa, 2008
2) Praca zbiorowa pod redakcją R. Sikory: Przetwórstwo Tworzyw Polimerowych,
Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin, 2006
3) Saechtling H.: Tworzywa Sztuczne Poradnik, WNT, Warszawa, 2000
4) Wypych G.: „Handbook of fillers”, ChemTec Publishing, Toronto, 1999
5) Kapusciński J., I inni.: “Kompozyty, podstawy projektowania i wytwarzania”, Oficyna
Wydawnicza PW, Warszawa, 1993
16
6. PRZYKŁADOWE PYTANIA SPRAWDZAJĄCE (Problems)
Co to są układy dyspersyjne i jaki jest ich podział.
Opisać pojęcia: dyspersja, stopień dyspersji, aglomeracja, aglomerat, agregat,
agregacja, dezaglomeracja;
Na czym polega proces dyspergowania napełniaczy w elastomerach?
Dlaczego stopień dyspersji jest parametrem określanym dla kompozytów
polimerowych?
Dlaczego nanonapełniacze wykazują dużą tendencję do aglomeracji w ośrodkach
polimerowych?
Jakie techniki służą do oceny stopnia dyspersji nanokompozytów polimerowych?
Co oznacza sformułowanie „dobra dyspersja”?
Jaka jest zasada działania aparatu DisperTester 3000.
Co oznaczają podstawowe wielkości służące do analizy wyników.
7. EFEKTY KSZTAŁCENIA (Learning outcomes)
Po zakończeniu ćwiczenia laboratoryjnego w zakresie oznaczania stopnia dyspersji
napełniaczy w kompozytach student powinien: wiedzieć jakie występują układy dyspersyjne,
co to jest i na czym polega proces dyspergowania napełniaczy w ośrodkach elastomerowych,
jakie są zależności pomiędzy właściwościami kompozytu a zdyspergowaniem napełniacza
oraz znać podstawowe pojęcia związane z procesem dyspergowania.
Ponadto student powinien: wiedzieć jakimi metodami można określać stopień dyspersji
(pośrednimi oraz bezpośrednimi) oraz umieć opisać podstawowe techniki metod
bezpośrednich polegające na badaniach mikroskopowych kompozytów.
Student powinien znać zasadę działania mikroskopu DisperTester 3000, jego podstawowe
funkcję oraz umieć samodzielnie wykonać badania oznaczenia stopnia dyspersji kompozytów
elastomerowych, przeanalizować uzyskane wyniki i sformułować logiczne wnioski.
17
8. TELEFONY ALARMOWE (Emergency numbers)
Pogotowie ratunkowe: 999
Straż pożarna: 998
Policja: 997
Straż miejska: 986
Pogotowie ciepłownicze: 993
Pogotowie energetyczne: 991
Pogotowie gazowe: 992
Pogotowie wodociągowe: 994
Numer alarmowy z telefonu komórkowego: 112
18