The effect of filler morphology on thermal characteristics of lignocellulose and metal powders composites

Abstract

In this manuscript the results of experimental studies of the properties of composite materials based on lignocellulosic matrix (LC) filled with electrolytic copper powder and chemically obtained silver powder are presented. Volume fractions of metal fillers in the composite materials in tested samples were varied in the range of 1.6-30% (v/v), and the samples were prepared by compression - cold pressing. Characterization included examination of the influence of particle size and morphology on the conductivity and percolation threshold of the composites using variety of testing techniques: SEM, TGA, DSC, particle size distribution and conductivity measurements. Thermal analysis of the prepared composites showed the improvement of the thermal characteristics of the composites. This was due to the presence of the metallic fillers which are very good thermal conductors, hence accumulating the emitted heat during TGA measurements primary to lignocellulosic matrix. On the other hand, there is no difference in the response with different metallic fillers and particles with different morphologies. Glass transition temperature is improved by 20ºC for all the composites.

U ovom radu su prikazani eksperimentalni rezultati istraživanja termijskih svojstava kompozitnih materijala na bazi lignocelulozne matrice (LC) punjenih elektrolitičkim bakarnim prahom i hemijski dobijenim srebrnim prahom. Udeo metalnih punilaca u kompozitnim materijalima u ispitnim uzorcima variran je u opsegu od 1.6-30% (v/v), a uzorci su pripremljeni hladnim presovanjem - kompaktiranjem pri različitim pritiscima. Karakterizacija i ispitivanje uticaja veličine i morfologije čestica na termijske karakteristike dobijenih kompozita. je uključivala različite tehnike ispitivanja: SEM, TGA, DSC, raspodelu veličina čestica i merenja provodnosti. Rezultati termijske analize pripremljenih kompozita pokazuju poboljšanje termalnih karakteristika samih kompozita usled prisustva metalnih punilaca koji su izrazito dobari termički provodnici, tako da se emitovana količina toplote tokom TGA merenja prvobitno akumulira u česticama punioca, pa tek potom dolazi do promene u samoj lignocelulozi. Sa druge strane, nema razlike u odgovoru kompozita sa različitim veličinama i vrstama čestica. Temperatura prelaska u staklasto stanje lignoceluloze kod svih pripremljenih kompozita je povećana za oko 20ºC.