Onderzoek naar het potentieel van basalt/polypropyleen composieten

Nu duurzaamheid een cruciaal aspect wordt in de materiaalkunde, groeit de aandacht voor biogebaseerde alternatieven. Basaltvezels passen perfect in deze context en zijn uitstekende kandidaten om traditionele synthetische vezels zoals glasvezels te vervangen. Hun combinatie met polypropyleen (PP), het meest gebruikte thermoplastische polymeer in de automobielsector, maakt het mogelijk composieten te verkrijgen die worden gekenmerkt door uitstekende mechanische eigenschappen, duurzaamheid en weerstand tegen omgevingsfactoren, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen in de automobielindustrie.

Een recente studie, gepubliceerd door het Department of Chemical Engineering Materials Environment van de Sapienza Universiteit van Rome in "Materials Today Sustainability" (uitgave 27, september 2024), onderzoekt de mechanische recycling van composieten van basalt/polypropyleen (PP), waarbij licht wordt geworpen op hun thermische en mechanische eigenschappen als functie van het aantal opwerkingscycli door middel van verschillende analysetechnieken, waaronder Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA) en Dynamic Mechanical Analysis (DMA).

De rol van NETZSCH thermische analyse-instrumenten

We hebben de activiteit van de onderzoeksgroep aan de Universiteit van Rome geïntroduceerd in een eerdere Customer Success Story: een interview met Prof. Jacopo Tirillò, een van de co-auteurs. Bij die gelegenheid presenteerde Prof. Tirillò al enkele DSC- en DMA-resultaten over composieten op basis van basalt.

In deze recentere publicatie, die is uitgevoerd in het kader van het NextGenerationEU-project van het National Sustainable Mobility Center, Spoke 11 - Innovative Materials & Lightweighting van de Europese Unie, waarbij Prof. Fabrizio Sarasini als Work Package (WP)-leider van de WP5 gericht op polymeren en Dr. Claudia Sergi als onderzoeker met een vaste termijn (RTDA) betrokken zijn, hebben de gebruikte methoden bijgedragen aan een uitgebreid begrip van de thermische en mechanische eigenschappen van basalt/PP composieten, in het bijzonder met betrekking tot hun gedrag na meerdere opwerkingscycli.

Meer in detail:

• DSC werd gebruikt om de Smelttemperaturen en -getallenDe enthalpie van fusie van een stof, ook wel latente warmte genoemd, is een maat voor de energie-input, meestal warmte, die nodig is om een stof om te zetten van vaste naar vloeibare toestand. Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de toestand verandert van vast (kristallijn) naar vloeibaar (isotroop smeltpunt). smelttemperatuur en Kristalliniteit / KristalliniteitsgraadKristalliniteit verwijst naar de mate van structurele orde van een vaste stof. In een kristal is de ordening van atomen of moleculen consistent en repetitief. Veel materialen zoals glaskeramiek en sommige polymeren kunnen zo worden bereid dat er een mengsel ontstaat van kristallijne en amorfe gebieden. kristalliniteit van de PP-matrix te bepalen, wat inzicht verschafte in hoe elke opwerkingscyclus deze thermische eigenschappen beïnvloedt,
• TGA-resultaten gaven inzicht in de thermische degradatiekarakteristieken en hoe deze veranderen met toenemende opwerkingscycli,
• DMA onthulde hoe de mechanische eigenschappen evolueren tijdens het opwerken en hoe belangrijk zowel de vezellengte als de vezeloriëntatie zijn bij het bepalen van de prestaties van deze materialen.

Benieuwd naar de gedetailleerde bevindingen en implicaties van dit onderzoek? Download het volledige artikel "Basalt-gebaseerde composietmaterialen: Today's Sustainability", beschikbaar in open access. Ontdek hoe deze innovatieve composietmaterialen kunnen bijdragen aan een duurzamere toekomst!

Meer over de thermische en mechanische analysemethoden

• 

  Differentiële scanning calorimeter (DSC/DTA)
• 

  Thermogravimetrische analysator (TGA)
• 

  Dynamische Mechanische Analyse (DMA)