Hoppa till innehåll
EN In english

Elektriska och mekaniska egenskaper polyolefin nanokomposite

Diarienummer
SM15-0054
Start- och slutdatum
160101-181231
Beviljat belopp
1 065 000 kr
Förvaltande organisation
Borealis AB
Forskningsområde
Materialvetenskap och materialteknologier

Summary

Nanofillers can induce large improvements of the properties of a composite compared to the use of microfillers. The most commonly discussed properties are mechanical, electrical and transport properties. The most discussed nanofiller the last years are different forms of nanocarbon. It started with the fullerenes, continued with nanotubes and most recently graphene. Borealis has a large interest to develop e.g. semiconducting materials based on graphene for our cable materials in high voltage applications. Today these materials are by adding ca 35 wt-% of carbon black into an ethylene copolymer. For certain polymer semiconducting properties have been achieved with as little as <0.1 wt-% graphene. Would this be possible also for our polymers; polyethylene and polypropylene? In this project we will try to achieve good dispersion of graphene in polyethylene and polypropylene. In our earlier work this has turned out to be very difficult as the graphene particle aggregate very easily in the non-polar matrix. Due to the poor dispersion it was necessary to add ca 10% graphene to increase the conductivity. By learning from the deep knowledge at Chalmers with respect to processing of nanocomposites and utilize specially designed graphenes and polymers our possibilities to reach our goals will increase substantially. The academic partner will in turn learn from Borealis deep application knowledge.

Populärvetenskaplig beskrivning

Ett fyllmedel som har nanostorlek, man brukar prata om <100 nm, i åtminstone en dimension kan leda till stora förbättringar i kompositens egenskaper jämfört med ett vanligt fyllmedel i mikroskala. Anledningen är att ytan hos ett nanofyllmedel blir så mycket större. De vanligaste egenskaperna man diskuterar i samband med nanofyllmedel är mekaniska elektriska egenskaper samt diffusion. Det nanofyllmedel som fått mest uppmärksamhet under de senaste åren är olika former av nanokol. Det började med fullerener, fortsatte sedan med kolnanorör och nu senast grafener Borealis har ett stort intresse att försöka utveckla bl.a. halvledande material baserade på grafen för våra kabelmaterial i högspänningsapplikationer. I dag tillverkas sådana material genom att blanda in ca 35 vikt-% kolsvart i en etenkopolymer: I vissa polymersystem har man lyckats uppnå halvledande egenskaper redan vid en tillsats av <0.1 vikt-% grafen. Går detta att åstadkomma också i våra system? I det här projektet skall vi försöka uppnå bra dispergering av grafen i polyolefiner, d.v.s. polyeten och polypropen. I våra tidigare arbeten har detta visat sig svårt då man lätt får aggregering av grafen i dessa matriser. Det leder till att man inte får de egenskapsförbättringar man hoppats på eller i en del fall kan man till och med får försämrade egenskaper pga. aggregaten. Genom att utnyttja det kunnande som finns på Chalmers då det gäller bearbetning av nanokompositer kombinerat med användning av speciellt designade grafener och polymerer kommer våra möjligheter att uppnå våra mål öka avsevärt.