Abstrakt

Verbesserung der thermophysikalischen Eigenschaften poröser Polymerverbundfolien durch Ultraschallbehandlung

Debashis Panda, Sanjay Kumar Rout und Payodhar Padhi

Das systematische Versuchsdesign bezog sich darauf, die Wirkung der Aktivkohlekonzentration auf die thermophysikalischen Eigenschaften (Porosität, thermischer Abbau) der porösen Polymerverbundfolie (PPCF) zu optimieren. In dieser Studie wurde lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE) in Rotations- und Folienqualität zur Synthese von PPCF mittels kavitationsunterstützter Verfestigungsmethode mit unterschiedlichen Gewichtsanteilen Aktivkohle (AC) in der Polymermatrix verwendet. Der Kavitationseffekt wurde durch einen Wasserbad-Ultraschallerzeuger erzielt, der einer bestimmten Frequenz und Beschallungsdauer ausgesetzt war. Die hergestellte flache PPCF-Folie wurde mittels Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop (FESEM), Differenzthermoanalyse (DTA), thermogravimetrischer Analyse (TGA) und Brunauer-Emmett-Teller-Analyse (BET) charakterisiert, um eine Korrelation zwischen der Füllstoffkonzentration und ihren strukturellen, morphologischen und thermischen Eigenschaften herzustellen. Von zwei verschiedenen Matrixmaterialien (Rotations- und Filmqualität) ist Rotations-LLDPE zur Herstellung von PPCF ungeeignet, da es Agglomerationen zeigt, während eine geringe Aktivkohlekonzentration (5 Gew. %) bei Filmqualität mit konformer Abdeckung bessere Ergebnisse zeigt. Die Aktivierungsenergie sinkt mit steigender Füllstoffkonzentration. Die Ultraschallbehandlung hilft bei der Entagglomeration und gleichmäßigen Verteilung des Füllstoffs in den Matrizen mit einer Reduzierung des mittleren Porendurchmessers von LLDPEF 2.2 und LLDPER 2.2 von 0,26 μm auf 0,15 μm (42,3 %) und von 1,02 μm auf 0,54 μm (47,05 %) bei gleichzeitiger Erhöhung der Porosität um 48,5 % bzw. 13,84 %. Abgesehen von Gastrennung/-sensorik, Katalyse, Energiespeicherung und Photonik können diese hergestellten PPCF als mikroperforierte Schallabsorptionsplatte verwendet werden.