Toughened polypropylene reinforced with hemp fibres : effect of composition on mechanical properties

Soft thermoplastic polyolefins have taken a significant share in many industries. This is especially true for impact modification of polypropylene compounds in automotive applications, where Dow’s thermoplastic polyolefin toughening agents enjoy around 60% market share. Recently, interest has been raised to improve the impact properties of hemp fibres-based PP composites, which opens a new space of applications for Dow’s elastomer business. The research assigned during the internship attempts to identify the value of Dow’s Elastomers in polypropylene hemp fibre-based composites for an advanced understanding of the role of these elastomers on the final mechanical properties of the composites and get an understanding whether Dow products could also be used as well as toughening agent also as bonding agent. The work identified that: - Incorporation of 10%wt of fibres into PP improves impact strength and stiffness of the composition - Hemp fibres, due to their nature, survive at the compounding and moulding process dropping drastically the flow of the composition. - For necessity of implementing high quantity of fibres the flow of the PP matrix is suggested to be a relative high MFI (150 g/10min) - The presence of elastomer in the system didn’t strongly affect modulus, while it highly increased the toughness. - The incorporation of a bonding agent, combined eventually with chemical treatment of the fibres, seems to improve the compatibility matrix/fibres but still not optimal interface is reached since no mechanical improvement have been noticed. - Comparative prediction models highlight how the OBC structure of the toughening agent brings better mechanical property compared with the random POE

Le poliolefine termoplastiche hanno oramai un ruolo di rilievo in molti settori. Ciò è particolarmente vero per la modifica dell'impatto dei composti a base polipropilenica nelle applicazioni automobilistiche, dove i tenacizzanti termoplastici della Dow godono di una quota del mercato del 60% circa. È sempre di maggiore interesse migliorare le proprietà di impatto dei compositi in PP rinforzati con fibre di canapa, questo, apre un nuovo spazio di applicazione per elastomeri prodotti dalla Dow. L’utilizzo di prodotti Dow in compositi rinforzati con fibre di canapa, non solo come tenacizzanti anche per l’attivazione delle fibre. Il lavoro ha identificato che: - Un’incorporazione superiore al 10% di fibre in PP migliora la resistenza all'impatto e la rigidità della composizione - Le fibre di canapa, per via della loro natura, sopravvivono al processo di compounding e stampaggio alzando drasticamente la viscosità del composito. - È richiesto una matrice ad alto MFI (150 g / 10min) per implementare un'elevata quantità di fibre. - La presenza di elastomeri nel sistema non ha influenzato fortemente il modulo, mentre ha aumentato notevolmente la tenacità. - l'incorporazione di un agente legante, combinato con il trattamento chimico delle fibre, può migliorare l’adesione delle fibre alla matrice, anche se non è stato riscontato un miglioramento meccanico - I modelli di previsione comparativa evidenziano gli OBC performare meglio delle POE.