Aspects of the melt spinning of fibres from carbon nanotube- nylon nanocomposites
Notice bibliographique
Résumé
Carbon nanotubes (CNT) have experienced growing popularity in the past two decades.The field of advanced composite materials has developed quite an interest in using them for high performance applications, such as into thermoplastic fibres.However, a review of the literature showed that there was a lack of understanding between the rheological behavior of CNT-filled polymer and the processability of such materials through melt spinning.In this work, a methodology to incorporate carbon nanotubes (CNT) into thermoplastic fibres and to relate mechanical properties, fibre quality and viscosity was developed.Multi-walled nanotubes (MWNT) were combined into a polyamide 12 (PA12) matrix through melt compounding and twin-screw extrusion.Pellets containing 0 wt%, 0.5 wt%, 1.0 wt%, 2.0 wt%, 5.0 wt% and 10.0 wt% MWNT were produced.Their rheological behaviour was investigated and spinnability and processability criteria were developed based on the loss factor (tan ) and the relative viscosity.They both predicted that masterbatches containing more than 2.0 wt% CNT would be unsuitable for the production of high quality MWNT/PA12 fibres.The pellets were subsequently melt spun with a capillary rheometer at winding speeds of 41 m/min and 152 m/min.The tensile properties of as-spun filaments were measured with a micro-tensile testing machine.The results showed that the maximum Young's modulus was reached between 0 wt% and 1.0 wt% CNT, exhibiting an increase of 17%.Morphological observations revealed that there was a link between the decrease of elastic modulus and loss of surface quality for filaments containing more than 1.0 wt% MWNT.To further improve the fibres' mechanical properties, post-drawing parameters were systematically investigated: temperature, drawing speed and elongation.The best improvements in terms of elastic modulus and tensile stress were measured for the following post-drawing conditions: 140 o C and 500% elongation, regardless of drawing speed.The elastic modulus (E) and tensile stress ( 0 ) values of MWNT/PA12 fibres were improved by at least 300% after post-drawing.Compared to pure PA12 fibres post-drawn under the same conditions, E increased by up to 45% and 0 by up to 62%, for fibres containing 5.0 wt% MWNT.It was confirmed through electron microscopy comparées aux fibres pures de PA12 étirées selon les mêmes conditions.Il a été confirmé par microscopie électronique et diffraction aux rayons X que ces gains ont été causés par la distribution plus uniforme des nanotubes, l'amélioration du fini de surface et l'alignement des chaînes de polymère le long des fibres, contrôlés par la temperature et l'élongation.Le contrôle des propriétés mécaniques avec les paramètres de post-étirement démontre que cette méthode s'avère fort prometteuse pour confectionner des fibres selon des applications spécifiques.v ACKNOWLEDGEMENTS Je voudrais tout d'abord offrir mes remerciements les plus sincères à mes superviseurs, Professeur Pascal Hubert et Dr David Trudel-Boucher.Leurs précieux conseils et leurs perspectives de recherche différentes m'ont amenée à élargir mes horizons dans ma façon d'approcher les problèmes.Leur porte était toujours ouverte et leur attitude positive face à la recherche scientifique était grandement bienvenue lorsque les choses n'allaient pas comme prévu, tel qu'il est souvent le cas avec les nanocomposites.J'aimerais également remercier les personnes suivantes pour leur aide et assistance durant mes travaux à l'IMI:
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».