Effect of unmodified porous glass microspheres on LDPE structure and selected properties
Artykuł w czasopiśmie
MNiSW
70
Lista 2024
| Status: | |
| Warianty tytułu: |
Wpływ niemodyfikowanych porowatych mikrokulek szklanych na strukturę iwybrane właściwości LDPE
|
| Autorzy: | Jakimińska Anna, Tor-Świątek Aneta |
| Dyscypliny: | |
| Aby zobaczyć szczegóły należy się zalogować. | |
| Rok wydania: | 2026 |
| Wersja dokumentu: | Drukowana | Elektroniczna |
| Język: | angielski |
| Numer czasopisma: | 10 |
| Wolumen/Tom: | 71 |
| Strony: | 1 - 8 |
| Impact Factor: | 1,1 |
| Efekt badań statutowych | NIE |
| Finansowanie: | This research publication was supported by Lublin University of Technology pro-quality subsidy for the development of the research potential under Individual Grant No FD-20/IM-5/165 in 2026. |
| Materiał konferencyjny: | NIE |
| Publikacja OA: | TAK |
| Licencja: | |
| Sposób udostępnienia: | Witryna wydawcy |
| Wersja tekstu: | Ostateczna wersja opublikowana |
| Czas opublikowania: | W momencie opublikowania |
| Data opublikowania w OA: | 6 listopada 2026 |
| Abstrakty: | angielski | polski |
| Porous inorganic fillers constitute an attractive class of additives to produce lightweight poly-mer composites. However, their effective application depends on maintaining particle integrity during processing and achieving adequate interfacial interactions between the filler and the polymer matrix. In this study, low-density polyethylene (LDPE) composites containing unmodified porous glass micro-spheres (Poraver) were prepared by melting extrusion. The obtained materials were characterized in terms of morphology, chemical structure, density, wettability, and surface free energy. Scanning elec-tron microscopy (SEM) revealed extensive fragmentation of the microspheres during processing and limited wetting of their surfaces by the non-polar polymer matrix, resulting in the formation of interfa-cial voids and aheterogeneous composite structure. FT-IR analysis demonstrated the absence of specific chemical interactions between the filler and the polymer matrix. Despite the porous architecture of the microspheres, the density of the composites increased relative to neat LDPE, which was attributed to filler fragmentation and partial loss of the porous structure during extrusion. The incorporation of glass microspheres also increased the water contact angle from 84.4° to 92-93° and reduced the polar component of surface free energy by up to 74%, indicating substantial modifications of the outermost surface layer. The obtained results confirm that the direct incorporation of unmodified porous glass microspheres into an LDPE matrix is limited by insufficient interfacial adhesion and the susceptibility of the filler to processing-induced damage. The study identifies key factors that should be considered in the design of lightweight polyolefin composites containing porous glass fillers. | |
| Porowate napełniacze nieorganiczne stanowią interesującą grupę dodatków stosowanych do wytwarzania lekkich kompozytów polimerowych. Efektywność ich wykorzystania zależy jednak od zachowania integralności cząstek podczas przetwórstwa oraz od oddziaływań występujących na granicy faz napełniacz–osnowa. W pracy otrzymano metodą wytłaczania kompozyty polietylenu małej gęstości (LDPE) zawierające niemodyfikowane porowate mikrosfery szklane Poraver. Otrzymane materiały scharakteryzowano pod względem morfologii, budowy chemicznej, gęstości, zwilżalności i swobodnej energii powierzchniowej. Obserwacje SEM wykazały znaczną fragmentację mikrosfer podczas przetwórstwa oraz ograniczone zwilżanie ich powierzchni przez niepolarną osnowę polimerową, pro-wadzące do powstawania pustek międzyfazowych i niejednorodnej struktury kompozytów. Analiza FTIR nie wykazała występowania specyficznych oddziaływań chemicznych pomiędzy napełniaczem a osnową. Pomimo porowatej budowy mikrosfer stwierdzono wzrost gęstości kompozytów w porównaniu z czystym LDPE, co wiązano z fragmentacją napełniacza i częściową utratą jego struktury porowatej podczas wytłaczania. Dodatek mikrosfer powodował również wzrost kąta zwilżania wodą z84,4° do około 92–93° oraz zmniejszenie składowej polarnej swobodnej energii powierzchniowej nawet o74%, wskazujące na istotne zmiany właściwości warstwy wierzchniej materiału. Uzyskane wyniki potwierdzają, że bezpośrednie wprowadzanie niemodyfikowanych porowatych mikrosfer szklanych do osnowy LDPE jest ograniczone przez niewystarczającą adhezję międzyfazową oraz podatność napełniacza na uszkodzenia podczas przetwórstwa. Wskazano kluczowe czynniki wymagające uwzględnienia przy projektowaniu lekkich kompozytów poliolefinowych zawierających porowate napełniacze szklane. |
