Rigid PVC Nanocomposites - Influence of Processing and Montmorillonite Treatment
Doktorsavhandling, 2010

Poly(vinyl chloride) (PVC) is a material extensively used in various applications due to its low cost, durability, and chemical resistance. There are, however, still improvements that can be made to the material. The work in this thesis has been dedicated to develop a nanocomposite of rigid PVC with montmorillonite, a type of layered silicate clay, as the filler material. Polymer nanocomposites has grown into a major field within material science. Nanometer sized fillers provide unique properties at very low loading levels compared to conventional fillers. Despite the high activity, there are relatively few reports on PVC nanocomposites, and when it comes to rigid PVC matrixes, successful examples are still lacking. Much of this is due to complications with thermal stability and the particular processing characteristics for PVC. Two main issues have been addressed in this work; the first was to overcome the acceleration in dehydrochlorination caused by montmorillonite treated the conventional manner. The results show that by using non-ionic surfactants to modify the clay, this problem can be avoided and still produce nanocomposites with good dispersion. The second issue was to find a suitable processing technique to break down the clay particles, i.e. the clay sheet agglomerates, into small enough sizes. The work was limited to melt intercalation processes where it was shown that using a two-roll mill produced smaller particles size than the more extensively studied microcompounder, even though the latter resulted in the greatest improvement of 59% in Emodulus when a masterbatch process was used. However, the work also led to a new process which significantly reduced the particle size. The E-modulus was now improved by 17.4% compared to the reference, where the conventional method only resulted in improvements of about 6.5%.

non-ionic

processing

PVC

interaction

nanocomposite

montmorillonite

KC-salen, Kemigården 4, Chalmers University of Technology
Opponent: Prof. Marianne Gilbert, Department of Materials, Loughborough University, United Kingdom

Författare

Karin Sterky

Chalmers, Kemi- och bioteknik, Polymerteknologi

Effect of montmorillonite treatment on the thermal stability of poly(vinyl chloride) nanocomposites

Polymer Degradation and Stability,; Vol. 94(2009)p. 1564-1570

Artikel i vetenskaplig tidskrift

Influence of processing technique on morphology and mechanical properties of PVC nanocomposites

European Polymer Journal,; Vol. 46(2010)p. 1203-1209

Artikel i vetenskaplig tidskrift

Man har länge tillsatt fyllmedel till olika plaster för att förbättra mekaniska egenskaper eller för att få ner kostnaden. Förbättrar man en egenskap påverkas dock alltid någon annan negativt, materialet kan t.ex. bli skörare, ogenomskinligt eller tyngre. Utvecklingen av nanokompositer har öppnat upp för en lösning på problemet. Genom att tillsätta små partiklar, mindre än ett par hundra nanometer i diameter, går det att uppnå stora förbättringar i materialegenskaper utan att påverka materialet i övrigt. Detta går dessutom att åstadkomma med endast en tiondel så mycket fyllmedel som för vanliga kompositer. Polyvinyl klorid (PVC) är en av våra vanligaste plaster och används inom en mängd områden. PVC har många fördelar, det är hållbart, slitstarkt, motståndskraftigt mot kemikalier och kostnadseffektivt. Det finns dock utrymme för förbättringar och framför allt för styv PVC skulle en nanokomposit vara ett starkare och lättare alternativ. Hittills finns dock inga nanokompositmaterial i styv PVC på marknaden. Detta hänger bl.a. ihop med den kemiska behandlingen av nanofyllmedlen. Arbetet som ligger till grund för denna avhandling har haft som mål att ta fram en nanokomposit i styv PVC. En viktig del tar upp behandlingen av fyllmedlet innan det blandas i PVC-matrisen, de traditionellt använda ammoniumjonerna påskyndar nedbrytningen av PVC men här presenteras ett alternativ i form av nonjoniska tensider. Även en helt ny metod för bearbetning i smälta presenteras.

Ämneskategorier

Polymerkemi

ISBN

978-91-7385-444-3

Doktorsavhandlingar vid Chalmers tekniska högskola. Ny serie: 3125

KC-salen, Kemigården 4, Chalmers University of Technology

Opponent: Prof. Marianne Gilbert, Department of Materials, Loughborough University, United Kingdom