Compounding of MWCNTs with PS in a twin-screw extruder with varying process parameters: Morphology, interfacial behavior, thermal stability, rheology, and volume resistivity

Macromolecular Materials and Engineering

Volumn 298, Issue 1, 2013, Pages 89-105

  Sathyanarayana, Shyam ^a,b   Olowojoba, Ganiu ^a   Weiss, Patrick ^a   Caglar, Burak ^a   Pataki, Bernadeth ^c   Mikonsaari, Irma ^a   Hübner, Christof ^a   Henning, Frank ^a,b  

^a FRAUNHOFER INSTITUTE FOR CHEMICAL TECHNOLOGY ICT   (Germany)

^b KARLSRUHE INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (Germany)

^c INSTITUTE OF EXPERIMENTAL MEDICINE   (Hungary)

Author keywords

characterization; multiwalled carbon nanotubes (MWCNT); nanocomposites; polystyrene; twin screw extrusion

Indexed keywords

BARREL TEMPERATURE; INTERFACIAL BEHAVIORS; INTERFACIAL LAYER; PEAK SHIFT; PROCESS PARAMETERS; PROCESSING SPEED; RAMAN ANALYSIS; TWIN SCREW EXTRUDERS; TWIN SCREW EXTRUSION; VOLUME RESISTIVITY;

CHARACTERIZATION; LOADING; NANOCOMPOSITES; POLYSTYRENES; RHEOLOGY; SCREWS; THERMODYNAMIC STABILITY;

MULTIWALLED CARBON NANOTUBES (MWCN);

EID: 84872082701     PISSN: 14387492     EISSN: 14392054     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/mame.201200018     Document Type: Article

References (100)

1. P. L. McEuen, M. S. Fuhrer, H. Park, IEEE Trans. Nanotechnol. 2002, 1, 78.
2. B. Gao, Y. F. Chen, M. S. Fuhrer, D. C. Glattli, A. Bachtold, Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 196802.
3. T. W. Ebbesen, H. J. Lezec, H. Hiura, J. W. Bennett, H. F. Ghaemi, T. Thio, Nature 1996, 382, 54.
4. M. S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, J. C. Charlier, E. Hernández, Philos. Trans. R. Soc. Lond. A 2004, 362, 2065.
5. M. M. J. Treacy, T. W. Ebbesen, J. M. Gibson, Nature 1996, 381, 678.
6. N. Yao, V. Lordi, J. Appl. Phys. 1998, 84, 1939.
7. B. G. Demczyk, Y. M. Wang, J. Cumings, M. Hetman, W. Han, A. Zettl, R. O. Ritchie, Mater. Sci. Eng., A 2002, 334, 173.
8. J. Hone, M. C. Llaguno, M. J. Biercuk, A. T. Johnson, B. Batlogg, Z. Benes, J. E. Fischer, Appl. Phys. A 2002, 74, 339.
9. S. Berber, Y. K. Kwon, D. Tománek, Phys. Rev. Lett. 2000, 84, 4613.
10. W.-S. Jou, H.-Z. Cheng, C.-F. Hsu, J. Electron. Mater. 2006, 35, 462.
11. N. Li, Y. Huang, F. Du, X. He, X. Lin, H. Gao, Y. Ma, F. Li, Y. Chen, P. C. Eklund, Nano Lett. 2006, 6, 1141.
12. Y. Yang, M. C. Gupta, Nano Lett. 2005, 5, 2131.
13. A. S. Hoang, Adv. Nat. Sci. Nanosci. Nanotechnol. 2011, 2, 025007.
14. B. Philip, J. K. Abraham, A. Chandrasekhar, V. K. Varadan, Smart Mater. Struct. 2003, 12, 935.
15. S. Lee, A. M. Müller, R. Al-Kaysi, C. J. Bardeen, Nano Lett. 2006, 6, 1420.
16. J. Li, Y. Lu, M. Meyyappan, IEEE Sens. J. 2006, 6, 1047.
17. E. Dervishi, Z. Li, V. Saini, R. Sharma, Y. Xu, M. K. Mazumder, A. S. Biris, S. Trigwell, A. R. Biris, D. Saini, D. Lupu, IEEE Trans. Ind. Appl. 2009, 45, 1547.
18. X. Fu, C. Zhang, T. Liu, R. Liang, B. Wang, Nanotechnology 2010, 21, 235701.
19. th October 2011. http://polymers.case.edu/stories/World's%20First%20PU%20CNT%20Blades.html
20. J. Ravichandran, A. G. Manoj, J. Liu, I. Manna, D. L. Carroll, Nanotechnology 2008, 19, 085712.
21. Y. Zhao, J. Wei, R. Vajtai, P. M. Ajayan, E. V. Barrera, Sci. Rep. 2011, 1, 1.
22. B. Safadi, R. Andrews, E. A. Grulke, J. Appl. Polym. Sci. 2002, 84, 2660.
23. D. Qian, E. C. Dickey, R. Andrews, T. Rantell, Appl. Phys. Lett. 2000, 76, 2868.
24. M. Cadek, J. N. Coleman, V. Barron, K. Hedicke, W. J. Blau, Appl. Phys. Lett. 2002, 81, 5123.
25. A. Dufresne, M. Paillet, J.-L. Putaux, R. Canet, F. Carmona, P. Delhaes, S. Cui, J. Mater. Sci. 2002, 37, 3915.
26. R. Andrews, D. Jacques, M. Minot, T. Rantell, Macromol. Mater. Eng. 2002, 287, 395.
27. H. Zhang, Z. Zhang, Eur. Polym. J. 2007, 43, 3197.
28. W. Tang, M. H. Santare, S. G. Advani, Carbon 2003, 41, 2779.
29. P. Pötschke, T. D. Fornes, D. R. Paul, Polymer 2002, 43, 3247.
30. P. Pötschke, A. R. Bhattacharyya, A. Janke, Polymer 2003, 44, 8061.
31. P. Pötschke, A. R. Bhattacharyya, A. Janke, Eur. Polym. J. 2004, 40, 137.
32. L. Chen, X.-J. Pang, M.-Z. Qu, Q.-T. Zhang, B. Wang, B.-L. Zhang, Z.-L. Yu, Compos. A 2006, 37, 1485.
33. M. Wong, M. Paramsothy, X. J. Yu, Y. Ren, S. Li, K. Liao, Polymer 2003, 44, 7757.
34. A. K. Kota, B. H. Cipriano, M. K. Duesterberg, A. L. Gershon, D. Powell, S. R. Raghavan, H. A. Bruck, Macromolecules 2007, 40, 7400.
35. Y. Bin, M. Kitanaka, D. Zhu, M. Matsuo, Macromolecules 2003, 36, 6213.
36. T. S. Lin, L. Y. Cheng, C.-C. Hsiao, A. C.-M. Yang, Mater. Chem. Phys. 2005, 94, 438.
37. T.-M. Wu, E.-C. Chen, Compos. Sci. Technol. 2008, 68, 2254.
38. P. Slobodian, V. Pavlínek, A. Lengálová, P. Sáha, Curr. Appl. Phys. 2009, 9, 184.
39. B. Vigolo, A. Pénicaud, C. Coulon, C. Sauder, R. Pailler, C. Journet, P. Bernier, P. Poulin, Science 2000, 290, 1331.
40. H. Xia, Q. Wang, K. Li, G.-H. Wu, J. Appl. Polym. Sci. 2004, 93, 378.
41. N. Furgiuele, A. H. Lebovitz, K. Khait, J. M. Torkelson, Macro-molecules 2000, 33, 225.
42. J. Masuda, J. M. Torkelson, Macromolecules 2008, 41, 5974.
43. R. Sen, B. Zhao, D. E. Perea, M. E. Itkis, H. Hu, J. Love, E. Bekyarova, R. C. Haddon, Nano Lett. 2004, 4, 459.
44. L. Liu, D. Tasis, M. Prato, H. D. Wagner, Adv. Mater. 2007, 19, 1228.
45. L.-Q. Liu, M. Eder, I. Burgert, D. Tasis, M. Prato, H. D. Wagner, Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 083108.
46. O. Meincke, D. Kaempfer, H. Weickmann, C. Friedrich, M. Vathauer, H. Warth, Polymer 2004, 45, 739.
47. T. Villmow, S. Pegel, P. Pötschke, U. Wagenknecht, Compos. Sci. Technol. 2008, 68, 777.
48. C. Y. Li, E. T. Thostenson, T.-W. Chou, Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 223114.
49. P. Pötschke, S. M. Dudkin, I. Alig, Polymer 2003, 44, 5023.
50. T. Villmow, P. Pötschke, S. Pegel, L. Häußler, B. Kretzschmar, Polymer 2008, 49, 3500.
51. G. Chen, Y. Li, H. Shimizu, Carbon 2007, 45, 2334.
52. Y. Li, H. Shimizu, Polymer 2007, 48, 2203.
53. T. Villmow, B. Kretzschmar, P. Pötschke, Compos. Sci. Tech-nol. 2010, 70, 2045.
54. R. Socher, B. Krause, R. Boldt, S. Hermasch, R. Wursche, P. Pötschke, Compos. Sci. Technol. 2011, 71, 306.
55. M. Mičušík, M. Omastová, I. Krupa, J. Prokěs, P. Pissis, E. Logakis, C. Pandis, P. P̈otschke, J. Pionteck, J. Appl. Polym. Sci. 2009, 113, 2536.
56. M. Müller, B. Krause, B. Kretzschmar, P. Pötschke, Compos. Sci. Technol. 2011, 71, 1535.
57. E. T. Thostenson, T.-W. Chou, J. Phys. D 2002, 35, L77.
58. S. Bose, A. R. Bhattacharyya, A. P. Bondre, A. R. Kulkarni, P. Pötschke, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2008, 46, 1619.
59. G. R. Kasaliwal, S. Pegel, A. Göldel, P. Pötschke, G. Heinrich, Polymer 2010, 51, 2708.
60. G. Kasaliwal, A. Göldel, P. Pötschke, J. Appl. Polym. Sci. 2009, 112, 3494.
61. B. Krause, P. Pötschke, L. Häußler, Compos. Sci. Technol. 2009, 69, 1505.
62. A. V. Desai, M. A. Haque, Thin-Walled Struct. 2005, 43, 1787.
63. K.-T. Lau, Chem. Phys. Lett. 2003, 370, 399.
64. H. D. Wagner, O. Lourie, Y. Feldman, R. Tenne, Appl. Phys. Lett. 1998, 72, 188.
65. A. H. Barber, S. R. Cohen, H. D. Wagner, Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 4140.
66. A. H. Barber, S. R. Cohen, S. Kenig, H. D. Wagner, Compos. Sci. Technol. 2004, 64, 2283.
67. C. A. Cooper, S. R. Cohen, A. H. Barber, H. D. Wagner, Appl. Phys. Lett. 2002, 81, 3873.
68. J. Berroit, F. Lequex, L. Monnerie, H. Montes, D. Long, P. Sotta, J. Non-Cryst. Solids 2002, 307-310, 719.
69. J. Berriot, H. Montes, F. Lequex, D. Long, P. Sotta, Macromol-ecules 2002, 35, 9756.
70. A. Sargsyan, A. Tonoyan, S. Davtyan, C. Schick, Eur. Polym. J. 2007, 43, 3113.
71. M. Mortezaei, M. H. N. Famili, M. Kokabi, Compos. Sci. Technol. 2011, 71, 1039.
72. M. Mortezaei, G. Farzi, M. R. Kalaee, M. Zabihpoor, J. Appl. Polym. Sci. 2011, 119, 2039.
73. D. Fragiadakis, P. Pissis, L. Bokobza, Polymer 2005, 46, 6001.
74. X. Liu, Q. Wu, Polymer 2001, 42, 10013.
75. B. J. Ash, R. W. Siegel, L. S. Schadler, J. Polym. Sci, Part B: Polym. Phys. 2004, 42, 4371.
76. Th. V. Kosmidou, A. S. Vatalis, C. G. Delides, E. Logakis, P. Pissis, G. C. Papanicolaou, eXPRESS Polym. Lett. 2008, 2, 364.
77. V. Bershtein, L. Egorova, P. Yakushev, P. Pissis, P. Sysel, L. Brozova, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2002, 40, 1056.
78. J. A. Forrest, K. D. Veress, J. R. Dutcher, Phys. Rev. E 1997, 56, 5705.
79. J. A. Forrest, J. Mattson, Phys. Rev. E 2000, 61, R53.
80. D. Long, F. Lequex, Eur. Phys. J. E 2001, 4, 371.
81. E. Logakis, C. Pandis, V. Peoglos, P. Pissis, Ch. Stergiou, J. Pionteck, P. Pötschke, M. Micusik, M. Omastová, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2009, 47, 764.
82. E. Logakis, Ch. Pandis, P. Pissis, J. Pionteck, P. Pötschke, Compos. Sci. Technol. 2011, 71, 854.
83. B. Krause, M. Mende, P. Pötschke, G. Petzold, Carbon 2010, 48, 2746.
84. K. Iisaka, K. Shibayama, J. Appl. Polym. Sci. 1978, 22, 1845.
85. V. Litvinov, H. Speiss, Makromol. Chem. 1991, 192, 3005.
86. Q. Zhao, H. D. Wagner, Philos. Trans. R. Soc. Lond. A 2004, 362, 2407.
87. C. McClory, P. Pötschke, T. McNally, Macromol. Mater. Eng. 2011, 296, 59.
88. O. Lourie, D. Wagner, J. Mater. Res. 1998, 13, 2418.
89. R. K. Srivastava, V. S. M. Vemuru, Y. Zeng, R. Vajtai, S. Nagarajaiah, P. M. Ajayan, A. Srivastava, Carbon 2011, 49, 3928.
90. I. C. McNeill, Angew. Makromol. Chem. 1997, 247, 179.
91. P. J. Krusic, E. Wassermann, P. N. Keizer, J. R. Morton, K. F. Preston, Science 1991, 254, 1183.
92. S. Bocchini, A. Frache, G. Camino, M. Claes, Eur. Polym. J. 2007, 43, 3222.
93. J. Pospišil, Fire Mater. 1982, 6, 42.
94. J.-P. Tessonnier, D. Rosenthal, T. W. Hansen, C. Hess, M. E. Schuster, R. Blume, F. Girgsdies, N. Pfänder, O. Timpe, D. S. Su, R. Schlögl, Carbon 2009, 47, 1779.
95. R. Krishnamoorti, E. P. Giannelis, Macromolecules 1997, 30, 4097.
96. K. S. Cole, R. H. Cole, J. Chem. Phys. 1942, 9, 341.
97. H.-K. Chuang, C. D. Han, J. Appl. Polym. Sci. 1984, 29, 2205.
98. J. Zhao, A. B. Morgan, J. D. Harris, Polymer 2005, 46, 8641.
99. E. R. Payró, J. L. Llacuna, J. Non-Cryst. Solids 2006, 352, 2220.
100. J. Lange, M. Johansson, C. T. Kelly, P. J. Halley, Polymer 1999, 40, 5699.