Wyniki 1-9 spośród 9 dla zapytania: authorDesc:"Hieronim Szymanowski"

Plazmochemiczna modyfikacja powierzchni sadzy jako napełniacza mieszanek gumowych


  Przedstawiono wyniki badań plazmochemicznej modyfikacji powierzchni sadzy N330 w obrotowym reaktorze laboratoryjnym, przez który przepływała mieszanina reakcyjna argonu i 1,3-butadienu, inicjowanej wyładowaniem radiowym o częstotliwości 13,56 MHz. Badano wpływ parametrów procesu na stopień modyfikacji powierzchni sadzy. Oznaczono zmianę składu warstwy wierzchniej cząstek sadzy metodą spektroskopii jonów wtórnych z analizą czasu przelotu (ToF-SIMS), wielkość powierzchni właściwej cząstek sadzy metodą adsorpcji azotu (BET) oraz energię swobodną powierzchni sadzy i jej składowe za pomocą tensjometru metodą sorpcyjną. Największy stopień modyfikacji uzyskano w przypadku obróbki powierzchni sadzy za pomocą plazmy w butadienie, trwającej 5 min, po której kontynuowano przemywanie napełniacza gazem reakcyjnym przez kolejne 3 min w celu wysycenia centrów aktywnych na jego powierzchni. Tak zmodyfikowanej sadzy użyto jako napełniacza mieszanki z kauczuku naturalnego (NR). Porównano morfologię wulkanizatów (SEM, AFM, spektroskopia czasu życia pozytonów PALS) sporządzonych z udziałem sadzy przed i po obróbce plazmochemicznej oraz ich właściwości mechaniczne. Analiza mikroskopowa oraz widma PALS potwierdzają korzystny wpływ modyfikacji sadzy z punktu aInstytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników, Oddział Zamiejscowy Elastomerów i Technologii Gumy, Piastów; bPolitechnika Łódzka Dariusz M. Bielińskia,b,*, Grzegorz Parysa, Hieronim Szymanowskib Plazmochemiczna modyfikacja powierzchni sadzy jako napełniacza mieszanek gumowych Plasma-assisted chemical modification of carbon black as a filler for rubber compounds Mgr inż. Grzegorz PARYS w roku 2009 ukończył studia na Wydziale Chemicznym Politechniki Warszawskiej, kierunek technologia chemiczna. Obecnie pracuje jako technolog w Instytucie Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników Oddziale Elastomerów i Technologii Gumy w Piastowie w Zakładzie Badawczym Technologii Elas[...]

Comparison of structure and morphology of hydroxyapatite films obtained by sol-gel and RF PECVD methods

Czytaj za darmo! »

In the recent years, increasing number of applications of hydroxyapatite (HAP) layers as implant coatings have been observed. Due to its chemical composition, similar to that of natural bones, HAP is highly valued by the medical environment. The HAP layer causes the implant to integrate faster into surrounding tissues [1]. Additionally, it is a layer limiting the penetration of metal ions to organism, and preventing the immune system response. A number of methods can be used to produce biocompatible coatings on metals for biomedical applications: high temperature plasma-spraying, electrophoretic deposition, laser deposition, micro-arc techniques, magnetron sputtering and sol-gel techniques [2÷9]. However, each method has its own limitations, often caused by low adhesion strength to the substrate and also by difficulties with controlling the phase composition of the coating during the deposition. In this work HAP layers were deposited by sol-gel method which provided good control of film parameters, and by a new PE RFCVD method. Experimental procedure In sol-gel method, the calcium-phosphate sol was prepared by dissolving Ca(NO3)2⋅4H2O and (C2H5O)3PO in ethanol. Next, the solutions were mixed and aged for 15 hours at 60°C. The HAP layers were deposited on samples of AISI 316L stainless steel and silicon wafers by dip-coating method. Samples were withdrawn from sol with constant speed of 35 mm/min and annealed in air at 500°C[...]

Charakterystyka powłok Al2O3 wytwarzanych metodą aerozol-żel

Czytaj za darmo! »

Materiały tlenkowe stanowią dużą grupę tworzyw ceramicznych, znajdującą szerokie zastosowanie w technice. Często stosowane są jako materiały powłokowe na różnego rodzaju podłożach. Szczególne miejsce pośród takich zastosowań zajmuje tlenek glinu Al2O3, dzięki korzystnym właściwościom fizykochemicznym i mechanicznym. Powłoki Al2O3 mogą być wytwarzane z użyciem różnych metod osadzania, takich jak: chemiczna depozycja z fazy gazowej (CVD), rozpylanie magnetronowe, natryskiwanie cieplne, czy też metody zol-żel [1÷4]. W pracy przedstawione są wyniki badań nad zmodyfikowaną metodą wytwarzania powłok tlenkowych z fazy ciekłej - metodą aerozol-żel. Jest ona modyfikacją klasycznego procesu zol-żel i polega na ultradźwiękowym generowaniu mgły aerozolu i osadzaniu go na wybranym podłożu [5]. Zaletą takiej modyfikacji jest możliwość osadzania powłok tlenkowych na podłożach o skomplikowanej lub porowatej powierzchni. Metoda ta może być użyta do wytwarzania zarówno powłok jedno- jak i wieloskładnikowych, np. SiO2, TiO2, ormosil [6÷8]. W pracy metoda aerozol-żel posłużyła do wytworzenia powłok tlenku glinu Al2O3 na podłożach krzemowych, które były następnie obrabiane cieplnie w różnej temperaturze. Wytworzone powłoki zostały następnie scharakteryzowane pod kątem morfologii powierzchni, budowy chemicznej i strukturalnej, twardości oraz adhezji. me todyka ba dawcza Do wytworzenia powłok tlenku glinu użyto zolu na bazie prekursora metaloorganicznego oraz wody. Tri-izo-propanolan glinu (Sigma- Aldrich, >98%) rozpuszczano w wodzie o temperaturze 95°C, natomiast katalizatorem był roztwór kwasu azotowego. Uzyskany roztwór koloidalny charakteryzował się kwaśnym pH (ok. 3,8) i lepkością ok. 7 cPs. Tak otrzymany zol posłużył do wytworzenia powłok Al2O3. W tym celu zbudowano reaktor realizujący podstawowe założenie metody aerozol-żel, czyli możliwość depozycji powłok z mgły aerozolu. Schematyczną budowę reaktora przedstawia rysunek 1. Zasadniczymi [...]

Obróbka hydrotermalna powłok HAp

Czytaj za darmo! »

Hydroksyapatyt (HAp) należy do grupy najlepszych biomateriałów o potencjalnie dużych możliwościach aplikacyjnych. Jest on minerałem stanowiącym większościowy udział w fazie mineralnej kości. HAp jest materiałem biokompatybilnym, osteokondukcyjnym oraz ma bardzo dobre powinowactwo biologiczne do tkanki kostnej. Właściwości te sprawiają, że hydroksyapatyt jest idealnym materiałem do zastosowań w chirurgii regeneracyjnej układów kostnych. Aby móc w pełni wykorzystać jego możliwości, musi posiadać określone właściwości, szczególnie jeśli stosuje się go w postaci cienkiej powłoki na podłożu metalowym (np. stopie medycznym). Ważny jest odpowiedni iloraz Ca/P oraz odpowiednia struktura fazowa. Nowoczesne technologie nakładania cienkich powłok HAp na podłoża medyczne umożliwiają uzyskanie odpowiedniej budowy chemicznej i ilorazu Ca/P wynoszącego 1,67. Niestety syntetycznie wytworzone powłoki są często amorficzne, co sprawia, że po implantacji do organizmu czas jego resorpcji jest znacznie krótszy niż czas potrzebny do odbudowy kości. Odmienne zachowanie charakteryzuje powłoki HAp o strukturze krystalicznej (czasy resorpcji są znacznie dłuższe). Dlatego powłoki HAp po nałożeniu na metalowe podłoże muszą być poddane modyfikacji zwiększającej stopień krystaliczności. Metodami powszechnie stosowanymi dla poprawy właściwości mechanicznych syntetycznie wytworzonego hydroksyapatytu są obróbka termiczna i obróbka hydrotermalna [1÷3]. Ich celem jest głównie zwiększenie stopnia krystaliczności, dzięki czemu poprawie ulegają właściwości mechaniczne, chemiczne oraz biologiczne. Obróbka termalna to wygrzewanie w piecach w środowisku suchym w zakresie temperatury 600÷900°C [2÷4]. Natomiast obróbka hydrotermalna, nazywana również mechaniczną obróbką termiczną (MHT), polega na wygrzewaniu w autoklawach i charakteryzuje ją znacznie niższa temperatura, ciśnienie oraz środowisko pary wodnej. Strukturę krystaliczną uzyskuje się już w zakresie temperatu[...]

Nowoczesne kompozyty nieorganiczne na osnowie geopolimerów wzmocnionych włóknami szklanymi, węglowymi oraz bazaltowymi

Czytaj za darmo! »

Nieorganiczne polimery w ciągu ostatnich lat zyskują coraz większą popularność. Doskonałe właściwości termiczne [1] oraz twardość w połączeniu z prostotą i niską ceną produkcji powodują, że stają się one alternatywą nie tylko dla cementu, ale także dla polimerów [2]. Coraz częściej geopolimery stanowią osnowę w wytwarzaniu nowoczesnych kompozytów, gdzie jako składniki wzmacniające stosuje się proste i tanie materiały nieorganiczne w postaci włókien, płatków lub proszku [3, 4]. Geopolimery otrzymuje się na drodze aktywowanej KOH reakcji polikondensacji ortosialanów, zawierających w swojej strukturze atomy Si i Al. Proces przebiega w niskiej temperaturze. W temperaturze 30°C trwa on kilka godzin, a w temperaturze 80°C tylko kilka minut. Podstawową strukturę otrzymanego materiału stanowią glinokrzemiany, składające się z tetraedrów Si i Al połączonych na przemian atomami tlenu. W sieci tej muszą być obecne także dodatnie jony (Na+, K+, Li+ itd.), aby zrównoważyć ładunek elektryczny aluminium, będącego w tetraedrycznej koordynacji. Usieciowane w ten sposób glinokrzemiany składają się z łańcuchów, w których skład mogą wchodzić takie jednostki, jak: sialan (ang. sialate) [-Si-O-Al-O-], silokso-sialan (ang. sialatesiloxo) [-Si-O-Al-O-Si-O-], lub disilokso-sialan (ang. sialate-disiloxo) [-Si-O-Al-O-Si-O-Si-O-] [5]. Artykuł przedstawia strukturę kompozytów otrzymanych na osnowie geopolimerów wzmocnionych włóknami. W badaniach wykorzystano osnowy bazujące na termicznie aktywowanej krzemionce z aktywatorem KOH, a jako elementy wzmacniające wykorzystano włókno szklane, węglowe oraz bazaltowe. METODYKA BADAWCZA Badane kompozyty geopolimerowe zostały wytworzone z wyżarzanej krzemionki, nazywanej potocznie w literaturze "termicznie aktywowaną krzemionką", z dodatkiem ZrO2 (w celu poprawy stabilności termicznej geopolimeru), roztworu alkalicznego KOH oraz wody w proporcjach masowych 40:40:20. Elementami wzmacniającymi wytwarzanych kompozyt[...]

Jak wymieszać niemieszalne, czyli rzecz o modyfikacji napełniaczy polimerowych

Czytaj za darmo! »

Już od dawna nie stosuje się "czystych" polimerów jako materiałów konstrukcyjnych. Obecnie większość tego typu materiałów to kompozyty polimerowe, w których zastosowano różnego rodzaju napełniacze. Stosowanie napełniaczy wynika z chęci poprawy właściwości, do których należą głównie właściwości mechaniczne (udarność, wytrzymałość na ściskanie i rozciąganie), właściwości termiczne (palność) i odporność chemiczna. Ważne jest również zmniejszenie kosztów wyrobu. Największe znaczenie jako napełniacze ma sadza, szkło, kreda, krzemionka, mika i talk. Ostatnio w wielu interesujących zastosowaniach używa się napełniaczy węglowych w postaci rozdrobnionej i włókien. Także z powodów ekologicznych jest modne stosowanie napełniaczy pochodzenia naturalnego. Przyczyną jest szybki proces biodegradacji tej części kompozytu, który prowadzi w konsekwencji do zmniejszenia spoistości materiału i w połączeniu ze wzrostem powierzchni do znacznie szybszego rozpadu całości. W tym celu jako napełniacze stosuje się głównie celulozę i skrobie. Bez względu na to jaki rodzaj napełniacza stosuje się oraz jaka jest jego postać (proszki, włókna, płatki itp.) wykonanie dobrej jakości kompozytu jest zadaniem trudnym. Pojawia się bowiem problem, jak wymieszać niemieszalne. Znacznie większa wartość energii swobodnej powierzchni napełniaczy od polimerów powoduje, że drobne cząstki napełniaczy mają tendencję do aglomeracji. Dodatkowo brak aktywnych grup na powierzchni napełniacza powoduje, że możliwości tworzenia wiązań lub oddziaływań na granicy polimer-napełniacz są mocno ograniczone. Brak tych oddziaływań ma wpływ na adhezję polimeru do napełniacza. A to ona ma istotny i często decydujący wpływ na właściwości mechaniczne, fizyczne i termiczne kompozytów. Odziaływanie cząstki napełniacza z osnową polimerową przedstawiono schematycznie na rysunku 1. Dlatego chcąc wymieszać niemieszalne należy zmniejszyć powierzchniową energię swobodną napełniaczy, zwiększyć zwilża[...]

Kompozyty elastomerowe z dodatkiem grafenu lub MWCNT modyfikowanych plazmochemicznie

Czytaj za darmo! »

Napełniacze węglowe są powszechnie stosowane w przemyśle gumowym, a ich najważniejszą funkcją jest poprawa właściwości mechanicznych wulkanizatów. W przypadku sadzy, grafenu czy nanorurek węglowych większa polarność powierzchni skutkuje tendencją do aglomeracji napełniacza w niepolarnej matrycy kauczukowej [1]. Skutkiem jest obniżenie oczekiwanego efektu wzmacniającego związane ze zmniejszeniem aktywnej powierzchni cząstek napełniacza zdolnych do oddziaływań z makrocząsteczkami kauczuku [2]. Brak lub niewielka ilość aktywnych grup chemicznych na powierzchni cząstek badanych materiałów mocno ogranicza oddziaływania na granicy faz matryca-napełniacz. Obecnie proponowane metody kompatybilizacji takiego układu są niewystarczające. W ostatnich latach czołowe światowe jednostki naukowo-przemysłowe zajmujące się technologią gumy pracują nad zastosowaniem plazmy niskotemperaturowej do modyfikacji napełniaczy [3, 4]. Zarówno grafen, jak i nanorurki węglowe od momentu odkrycia przyciągają uwagę różnorodnych środowisk naukowych. Ze względu na unikatowe właściwości mechaniczne, elektryczne oraz cieplne [5] stały się jednymi z najbardziej obiecujących materiałów mogących mieć zastosowanie jako zaawansowane napełniacze w różnego rodzaju kompozytach, m.in. polimerowych [6]. Okazuje się jednak, że problemem jest uzyskanie kompozytu o zadowalającej dyspersji cząstek napełniacza. Odpowiedzialna jest za to mało aktywna warstwa wierzchnia nanorurek węglowych oraz grafenu, z amorficzną warstwą węgla, zmniejszająca oddziaływania na granicy faz matryca-napełniacz. Aglomeracja, szczególnie w przypadku nanorurek węglowych tworzących swego rodzaju splątane kłębki, sprawia, że uzyskany kompozyt nie osiąga oczekiwanych właściwości wytrzymałościowych. Jako jeden ze sposobów na zmianę aktywności chemicznej napełniaczy węglowych proponuje się sfunkcjonalizowanie ich grupami kwasowymi, aminowymi czy fluorowymi, przez tworzenie wiązań kowalencyjnych [7]. Cor[...]

Thin SixCyNz:H coatings deposited with the RF PECVD method DOI:10.15199/28.2018.4.2


  1. INTRODUCTION Thin amorphous coatings of hydrogenated silicon nitride (SixNy:H) and hydrogenated silicon carbonitride (SixCyNz:H) find numerous industrial applications. This is a consequence of a number of such beneficial properties of these materials as: high wear [1] and chemical [2] resistance, substantial hardness [3], low electrical conductivity [4] and high index of refraction [5]. An additional advantage is a possibility to tailor the values of refractive index and optical gap by affecting their chemical composition [6, 7]. Thanks to that feature, both silicon nitride and silicon carbonitride films are applied as protective and passivation barriers on photovoltaic cells [8], dielectric layers in amorphous silicon based thin film transistors (TFTs) [9÷11], antireflection coatings on crystalline silicon based solar cells [12] and breakdown protection coatings on hard disks [13]. They also find applications as moisture barriers in OLED displays [8, 13, 14] and active materials in biosensor systems [15]. The present work introduces SixCyNz:H coatings synthesized with the help of plasma enhanced chemical vapour deposition (PECVD) method driven by radiofrequency (RF) field. As precursor compound, hexamethyldisilazane (HMDSN) has been applied in this work. It is an advantageous substitute for commonly used silane, characterized by explosive properties. HMDSN is safe and its molecule contains both silicon as well as nitrogen atoms. The work presents a relationship between the RF power of glow discharge used to deposit films and these films’ chemical composition and optical properties. Deposition processes were performed within the RF power range of 300 to 550 Watt. A mixture of nitrogen, ammonia and hydrogen was used as a working atmosphere. The presence of the latter gas strongly affects plasma chemistry. A thickness of the coatings, their refractive index and extinction coefficient were determined with the help of VAS[...]

 Strona 1