Thermal decomposition behavior of carbon‐nanotube‐reinforced poly(ethylene 2,6‐naphthalate) nanocomposites

Abstract

Polymer nanocomposites based on poly (ethylene 2,6-naphthalate) (PEN) and carbon nanotubes (CNTs) were prepared by direct melt blending with a twin-screw extruder. Dynamic thermogravimetric analysis was conducted on the PEN/CNT nanocomposites to clarify the effect of CNTs on the thermal decomposition behavior of the polymer nanocomposites. The thermal decomposition kinetics of the PEN/CNT nanocomposites was strongly dependent on the CNT content, the heating rate, and the gas atmosphere. On the basis of the thermal decomposition kinetic analysis, the variation of the activation energy for thermal decomposition revealed that a very small quantity of CNTs substantially improved the thermal stability and thermal decomposition of the PEN/ CNT nanocomposites. Morphological observations demonstrated the formation of interconnected or network-like structures of CNTs in the PEN matrix. The unique character of the CNTs introduced into the PEN matrix, such as the physical barrier effect of CNTs during thermal decomposition and the formation of interconnected or networklike structures of CNTs, resulted in the enhancement of the thermal stability of the PEN/CNT nanocomposites. V

Nonisothermal crystallization kinetic study and thermal stability of multiwalled carbon nanotube reinforced poly(phenylene sulfide) composites

“…It was observed that MWCNT/PPS composites shifted toward higher temperatures with increasing heating rates. According to literature , PPS polymer molecules did not have enough time to exhaust heat energy with the heating rate increasing, leading to a slower decomposition rate and consequently, a higher decomposition temperature. In addition, the presence of MWCNT into PPS matrix increased the thermal decomposition temperatures.…”

Carbon nanotube buckypaper reinforced polymer composites: a review

“…Several studies have reported that only small addition of CNTs into polymers can improve the thermal stability of composites significantly, resulting in large increase of thermal decomposition temperatures by about 5-15 °C [93][94][95][96] . According to literature [97] PPS-based composites reinforced with 5.0 wt.% of MWCNTs increased thermal decomposition temperature by about 14˚C compared to neat PPS.…”

Estudo da cinética de decomposição de compósitos nanoestruturados de poli (sulfeto de fenileno) reforçados com nanotubos de carbono

“…No entanto, foi observado um comportamento inversamente proporcional entre a quantidade de carga e o ganho em estabilidade, possivelmente relacionado à dispersão da carga na matriz polimérica. Este comportamento pode ser explicado provavelmente devido a três fatores: 1) a boa interação entre o PPS e o MWCNT proporciona uma boa dispersão do reforço no interior da matriz, dificultando a difusão de produtos associados a degradação, e portanto, desacelerando o processo de decomposição; 2) A forte interação entre o PPS e os MWCNT através das ligações π-π restringe a mobilidade da cadeia polimérica, aumentando o "efeito barreira" (quando adicionados a matrizes poliméricas, os MWCNTs podem atuar preventivamente como barreiras durante o processo de decomposição, impedindo o transporte de produtos voláteis decompostos, resultando no aumento da estabilidade térmica da matriz); 3) a elevada condutividade térmica dos MWCNTs facilita a dissipação do calor no interior do compósito, levando a um aumento na temperatura máxima de degradação [3,21,22] . Além disso, a porcentagem residual (W R ) dos compósitos nanoestruturados aumentou quando o reforço foi adicionado a matriz polimérica.…”

“…Além disso, a porcentagem residual (W R ) dos compósitos nanoestruturados aumentou quando o reforço foi adicionado a matriz polimérica. Este resultado indica que os MWCNTs são responsáveis pela interrupção da propagação de cadeia do PPS, levando a efeitos antioxidantes, e portanto, retardando a volatilização térmica durante a processo de degradação [21,22] .…”