The effect of molecular weights of poly(propylene glycol) on heological properties of shear thickening fluids

Małgorzata Głuszek , Agnieszka Idźkowska , Mikołaj Szafran

Abstract

Ceramic polymer composites have great importance in many branches of industry. They are used, among the others in electronics, optoelectronics, plastics for the construction of nuclear reactors or spacecrafts. They also play an important role in the production of materials for the protection of the human body. These materials are formed of shear thickening fluids (STF), also referred to as dilatant fluids. They are non Newtonian liquids, which are characterized by an increase in viscosity as a function of shear rate. Materials and devices based on shear thickening fluids dissipate an energy associated to shocks, impacts and vibrations very well. This paper presents the results of research on the effects of a molecular weight of dispersing agent on the rheological properties of shear thickening fluids. In the first step, liquids with poly(propylene glycol) of a molecular weight of 400, 425 or 725 g/mol (used as a dispersing agent) were prepared. As a ceramic powder, a nanosilica with an average particle size of 14 nm was used. Concentration of the powder was 12 vol.% or 15 vol.%. In the second step of this study, the rheological properties of the prepared fluids were analysed at 25°C. The effects of the type of used glycol and the content of solid phase on the rheological properties were examined. More favorable results were obtained for the systems of 15% by volume of the solid phase. The influence of the temperature on therheological properties was also checked. Parallel measurements for systems with a poly(propylene glycol) of a molecular weight of 400, 425, 725 g/mol and a powder 12 vol.% at 37°C were conducted. The effects of the viscosity leap were lower but were received at higher shear rates.
Author Małgorzata Głuszek (FC / CChT)
Małgorzata Głuszek,,
- Chair of Chemical Technology
, Agnieszka Idźkowska (FC / CChT)
Agnieszka Idźkowska,,
- Chair of Chemical Technology
, Mikołaj Szafran (FC / DITC)
Mikołaj Szafran,,
- Department Of Inorganic Technology And Ceramics
Other language title versionsWpływ masy cząsteczkowej cieczy dyspergującej na właściwości reologiczne cieczy zagęszczanych ścinaniem
Journal seriesComposites, Theory and Practice, ISSN 2084-6096
Issue year2013
Vol13
No2
Pages92-95
Publication size in sheets0.5
Keywords in Polishciecze zagęszczane ścinaniem, lepkość, nanokrzemionka, poliglikol propylenowy, kompozyty ceramiczno-polimerowe
Keywords in EnglishSTF (shear thickening fluids), viscosity, nanosilica, polypropylene glycol, ceramic-polymer composites
Abstract in PolishKompozyty ceramiczno-polimerowe mają bardzo duże znaczenie w wielu gałęziach przemysłu. Znajdują zastosowanie m.in. w elektronice, optoelektronice, tworzywach do konstrukcji reaktorów jądrowych czy statków kosmicznych. Istotną rolę odgrywają również przy produkcji materiałów służących ochronie ciała człowieka. Takie materiały powstają na bazie płynów zagęszczanych ścinaniem, nazywanych również dylatancyjnymi. Są to ciecze nienewtonowskie, które charakteryzuje wzrost wartości lepkości ze wzrostem szybkości ścinania. Materiały i urządzenia oparte na zawiesinach zagęszczanych ścinaniem bardzo dobrze rozpraszają energię towarzyszącą wstrząsom, uderzeniom oraz drganiom. W ramach pracy przedstawiono wyniki badań nad wpływem masy cząsteczkowej cieczy dyspergującej na właściwości reologiczne płynów zagęszczanych ścinaniem. W pierwszym etapie przygotowano zawiesiny, w których jako dyspergent zastosowano poli(glikole propylenowe) o masie cząsteczkowej 400, 425 lub 725 g/mol. Fazę stałą stanowiła nanokrzemionka o średniej wielkości ziarna 14 nm. Stężenie proszku wynosiło odpowiednio 12% obj. i 15% obj. W drugiej fazie prac zbadano właściwości reologiczne przygotowanych cieczy w temperaturze 25°C. Sprawdzono, jaki wpływ na właściwości reologiczne cieczy ma rodzaj glikolu i stężenie fazy stałej. Korzystniejsze wyniki uzyskano dla układów z 15% obj. nanokrzemionki. Spośród użytych despergentów najlepszym okazał się poli(glikol propylenowy) o masie cząsteczkowej 425 g/mol przy zawartości 15% obj. proszku. W celu sprawdzenia wpływu temperatury na właściwości reologiczne cieczy zagęszczanych ścinaniem przeprowadzono analogiczne badania w temperaturze 37°C. Zastosowanie podwyższonej temperatury spowodowało przesunięcie skoków dylatancji do wyższych szybkości ścinania, jednakże skoki te były niższe.
URL http://www.kompozyty.ptmk.net/archiwum.html
Languageen angielski
File
I_3_2013_t2_GluszekIdzikowskaSzafran.pdf 289.14 KB
Score (nominal)11
ScoreMinisterial score = 8.0, 28-11-2017, ArticleFromJournal
Ministerial score (2013-2016) = 11.0, 28-11-2017, ArticleFromJournal
Citation count*
Cite
Share Share

Get link to the record


* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back
Confirmation
Are you sure?