Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Ageing properties and polymer/fuel interactions of polyamide 12 exposed to (bio)diesel at high temperature
KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Fiber- och polymerteknologi.
KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Fiber- och polymerteknologi.
KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Fiber- och polymerteknologi.
Visa övriga samt affilieringar
2019 (Engelska)Ingår i: npj Materials Degradation, ISSN 2397-2106, nr 3, artikel-id 1Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

Biodiesel derived from oil crops and animal fats has been developed as a promising carbon-neutral alternative to petroleum fuels in the transport sector, but the compatibility between biodiesel/petroleum diesel and polymer components in the automotive fuel system has not been free from controversy. In this present study, the degradation of polyamide 12 (PA12), one of the most common polymers used in vehicle fuel systems, has been investigated after exposure to petroleum diesel, biodiesel and a mixture of these (20 vol.% of biodiesel/80 vol.% petroleum diesel). Fuel sorption kinetics, glass transition temperature data and mechanical properties all showed that the fuels plasticized the PA12. In addition, monomers and oligomers were extracted from PA12 by the fuels. The long-term exposure led to oxidation and an annealing-induced increase in crystallinity of the polymer. The plasticization, oxidation and annealing effects were combined with the tensile mechanical properties to assess the overall degree of ageing and degradation of the PA12 material. The fuel-polymer interactions and ageing mechanisms, demonstrated here at high temperature for PA12, are 'generic' in the sense that they are also expected to occur, to various degrees, with many other polymers and they indicate that care should be taken when choosing polymers in applications where they will be exposed to fuels at high temperature.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
2019. nr 3, artikel-id 1
Nationell ämneskategori
Textil-, gummi- och polymermaterial
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kth:diva-260464OAI: oai:DiVA.org:kth-260464DiVA, id: diva2:1355601
Anmärkning

QC 20191111

Tillgänglig från: 2019-09-30 Skapad: 2019-09-30 Senast uppdaterad: 2019-11-11Bibliografiskt granskad
Ingår i avhandling
1. Ageing behavior of plastics used in automotive fuel systems
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Ageing behavior of plastics used in automotive fuel systems
2019 (Engelska)Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
Abstract [en]

The increase in service temperature and the use of biobased fuels, such as biodiesel, have raised concerns on the short/long-term performance of plastic components used in automotive fuel systems.

In this work the ageing behavior of unreinforced and glass-fibre reinforced polyamide 12 (PA12), exposed to three different fuels (petroleum diesel, biodiesel, and a mixture of these (80/20)) at high temperature, was investigated. The interactions between the polymer and the fuel, and the associated polymer ageing mechanisms (fuel uptake, extraction of monomer and oligomers, annealing and oxidation), were found to be “generic” in the sense that they occurred, although to various extent, for all fuels. In the glass-fibre reinforced polyamides, the ageing occurred mainly in the polyamide matrix and not in the matrix-fibre interface. The semi-aromatic polyamide showed better performance when exposed to fuels than the aliphatic PA12.  

At a component level, multilayer polyamide-based pipes, with polyamide or fluoropolymer as inner layer, were aged under “in-vehicle” conditions where the pipes were exposed to fuel on the inside and to the air on the outside. All pipes stiffened during ageing but embrittlement occurred only for the pipes with polyamide being the inner layer. Compared to polyamide, the fluoropolymer inner layer showed significantly better barrier properties towards the fuel and no material was extracted into the fuel. The plasticizer loss from the PA12 outer layers into air was diffusion controlled and its diffusivity followed a linear Arrhenius behavior in the high temperature region. Relationships between plasticizer loss and the changes in mechanical properties were established.

The polyamides experienced diffusion-limited oxidation when exposed to air and/or fuel, involving the formation of a thin oxidized surface layer which was responsible for a significant decrease in strain-at-break. 

The fracture behavior of PA 6 in air at high temperature, found to involve three distinct stages, were systematically studied and linked to underlying mechanisms responsible for the reduction in strain-at-break.

Abstract [sv]

En ökning i servicetemperatur och användning av biobaserade drivmedel, t.ex. biodiesel, har väckt frågeställningar om hur detta påverkar egenskaperna på kort och lång sikt hos plastkomponenter som används i fordonsbränslesystem.

I detta arbete har egenskaperna undersökts hos oförstärkt och glasfiberarmerad polyamid 12 (PA12), utsatt för tre olika bränslen (petroleumdiesel, biodiesel och en blandning av dessa (80/20)) vid hög temperatur. Interaktionen mellan polymeren och bränslet och tillhörande åldringsmekanismer hos polymeren (bränsleupptag, extraktion av monomer och oligomer, anlöpning och oxidation) befanns vara "generiska" i den mening att de inträffade, dock i olika grad, för alla bränslen. För glasfiberarmerad polyamid skedde åldrandet huvudsakligen i polyamid-matrisen och inte i gränsskiktet mellan matris och fiber. Semi-aromatisk polyamid visade bättre prestanda än alifatisk PA12 när dessa utsattes för bränslena.

På komponentnivå åldrades flerskikts-polyamid-baserade rör, med polyamid eller fluorpolymer som inre skikt, under ”fordons-lika förhållanden” med bränsle på insidan och luft på utsidan. Alla rör förstyvades under åldrandet men en försprödning inträffade endast för rören med polyamid som inre skikt. Jämfört med polyamiden uppvisade det inre skiktet av fluorpolymer betydligt bättre barriäregenskaper gentemot bränslet och inget material extraherades ut i bränslefasen. Mjukgöraravgången från ytterskikten av PA12 i kontakt med luft var diffusionsstyrd och följde ett linjärt Arrhenius-beteende i högtemperatur-området. Sambanden mellan mjukgöraravgång och förändringar i de mekaniska egenskaperna fastställdes.

Polyamiderna genomgick diffusionsbegränsad oxidation när de utsattes för luft och/eller bränsle, vilket resulterade i bildandet av ett tunt oxiderat ytskikt, vilket i sig bidrog till en avsevärd sänkning i brottöjning.

Brott-beteendet hos PA6 i luft vid hög temperatur studerades systematiskt, vilket ledde till att underliggande mekanismer som var ansvariga för minskningen av brottöjningen i tre distinkta stadier, kunde tas fram.

 

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
KTH Royal Institute of Technology, 2019. s. 65
Serie
TRITA-CBH-FOU ; 2019:51
Nyckelord
Automotive, Ageing, Polyamide, Diesel, Biodiesel, Diffusion, Oxidation, Plasticizer migration, Mechanical properties, Fracture behavior., Fordon, Åldrande, Polyamid, Diesel, Biodiesel, Diffusion, Oxidation, Mjukgöraravgång, Mekaniska egenskaper, Brottegenskaper
Nationell ämneskategori
Polymerteknologi
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-260472 (URN)978-91-7873-320-0 (ISBN)
Disputation
2019-10-25, F3, Lindstedtsvägen 26, Stockholm, 10:00 (Engelska)
Opponent
Handledare
Anmärkning

QC 2019-10-01

Tillgänglig från: 2019-10-01 Skapad: 2019-09-30 Senast uppdaterad: 2019-10-03Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

Fulltext saknas i DiVA

Personposter BETA

Wei, Xin-FengGedde, Ulf W.Hedenqvist, Mikael S.

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Wei, Xin-FengDe Vico, LorisLarroche, PierreGedde, Ulf W.Hedenqvist, Mikael S.
Av organisationen
Fiber- och polymerteknologiPolymera material
Textil-, gummi- och polymermaterial

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetricpoäng

urn-nbn
Totalt: 50 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf