10
Polyethylene-layered silicate nanocomposites prepared by the polymerization-®lling technique: synthesis and mechanical properties Michae Èl Alexandre a,1 , Philippe Dubois a,1 , Tao Sun b , Juan M. Garces b , Robert Je Âro Ãme a, * a Center for Education and Research on Macromolecules (CERM), University of Lie Áge, Sart-Tilman, B6, B-4000 Lie Áge, Belgium b The Dow Chemical Company, Corporate R and D, 1776 Building, Midland, MI 48674, USA Received 29 July 2001; received in revised form 17 December 2001; accepted 6 January 2002 Abstract Polyethylene-layered silicate nanocomposites were prepared by the in situ intercalative polymerization of ethylene by the so-called polymerization-®lling technique and analyzed by transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction analysis (XRD), differential scanning calorimetry, dynamic mechanical analysis and tensile testing. Non-modi®ed montmorillonite and hectorite were ®rst treated by trimethylaluminum-depleted methylaluminoxane before being contacted by a Ti-based constrained geometry catalyst. The nanocomposite was formed by addition and polymerization of ethylene. In the absence of a chain transfer agent, ultra high molecular weight polyethylene was produced. The tensile properties of these nanocomposites were poor and essentially independent of the nature and content of the silicate. Upon hydrogen addition, the molecular weight of the polyethylene was decreased with parallel improvement of the tensile and shear moduli, in relation to the ®ller content. The exfoliation of the layered silicates was con®rmed by XRD analysis and TEM observation. The mechanical kneading of the molten nanocomposites resulted in the partial collapse of the exfoliated structure driven by the thermodynamic stability of the layered ®ller. q 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved. Keywords: Polymerization-®lling technique; Nanocomposite; Metallocene 1. Introduction Polymer-layered silicate nanocomposites are a new class of organic polymer matrices modi®ed by 1 nm thick alumi- nosilicate platelets with other dimensions in the 100± 1000 nm range. These particles, with a very high aspect ratio, strongly modify the macroscopic properties of the poly- mer even though a tiny amount of ®ller is used. A broad range of properties are indeed improved, such as Young's modulus, barrier properties, thermal stability together with ¯ame resis- tance and heat distortion temperature [1±4]. Basically, nanocomposites can exhibit two extreme morphologies. In an intercalated structure, the polymer is sandwiched in between the silicate layers, so forming a highly ordered arrangement of alternating inorganic and organic layers. In the opposite, the exfoliated (delaminated) structure shows the constitutive silicate layers completely dispersed within the polymer matrix. In order to favor these morphologies, long chain alkylammonium cations are exchanged for the constitutive cations (Na 1 , Li 1 ,¼) of the layered silicates, making the silicate surface more lipo- philic and prone to interact with the organic polymer. Three distinct strategies can be used to prepare nanocomposites. The ®rst one consists in dispersing the layered silicate within a solution of the polymer in an organic solvent followed by either the solvent evaporation or the polymer precipitation [5±7]. The main limitations of this technique are the need for large amounts of the organic solvent to insure good clay dispersion together with the use of poly- mers soluble in conventional solvents. In addition, this method often leads to poor ®ller dispersion. The second strategy is the melt intercalation of the polymer into previously organo-modi®ed silicates. This method has proved ef®ciency in the case of polymers, such as nylon-6, poly- siloxane and even polystyrene. When the formation of poly- ole®n-based nanocomposites is concerned [8±11] a third component has to be added, such as maleic anhydride grafted polypropylene (PP), which improves the polyole- ®n-®ller interactions [12,13]. The third strategy is based on the intercalative polymerization of the monomer. In this technique, the monomer [14±16], together with the polymerization initiator or catalyst [17±19], is intercalated within the silicate layers and the polymerization is initiated Polymer 43 (2002) 2123±2132 0032-3861/02/$ - see front matter q 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved. PII: S0032-3861(02)00036-8 www.elsevier.com/locate/polymer * Corresponding author. Tel.: 132-4-366-3565; fax: 132-4-366-3497. E-mail address: [email protected] (R. Je Âro Ãme). 1 Present address: Laboratory of Polymeric and Composite Materials, University of Mons-Hainaut, Place du Parc 20, B-7000 Mons, Belgium.

Polyethylene-layered silicate nanocomposites prepared by the polymerization-filling technique: synthesis and mechanical properties

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Polyethylene-layered silicate nanocomposites prepared by the polymerization-filling technique: synthesis and mechanical properties

������������������ ������ �������� ��� ������� �� ���������������������� ���������� ����� � �� �������� ���������

������� ����������� �������� ����� ��� � !���� "�� �# $��� �� %����� "�&��'���(

������ ��� ���� �� �� �������� �� ������������� ������� �� ���� �� �� � ����� ������ ����� !� �"### � ����� ��� ����� $�% ���� ��� ���&���� ���&����� � �� $� '((! � ��� � ���� �) "*!("� ��+

%����)�� *+ "��� *,,�- �����)�� �� ��)� �� .��� �/ �������� *,,�- ������� 0 "���� *,,*

��������

������������������ ������ �������� ��� 1��� ������� �� ��� �� ��� ���������)� ������������� �. �������� �� ��� ������

������������������� ��������� �� ������ �� ��� �� ��� �������� ����� ���� 2 3�4� 5�� ��..������ ��� � 25%�4� ��..�������

������ ����������� ������ �������� ��� � �� ��� ��� �� ����# 6��������� ��������������� �� ��������� 1��� �� � ������ ��

������������������������ ��������������� ��.��� ����� �������� �� �� �� ��� ������ �������� ���� �# �� �������� ���

1 .����� �� ������� �� ������������� �. ��������# 7� ��� � ���� �. ���� ��� .�� ����� ���� ���� �������� 1����� ������������

1 ��������# �� ��� ��� ��������� �. ��� � �������� ��� 1��� ���� �� � ������� ����������� �. ��� ����� �� ������� �. ��� ������#

8��� �������� �������� ��� �������� 1����� �. ��� ������������ 1 ����� �� 1��� ������ �����)����� �. ��� ��� ��� �� ��� �������

�� ������� �� ��� ����� �������# �� ��.������� �. ��� ������ ������ 1 �������� �� 5%� ��� � �� 3� �� ��)����# �� ��������

9������ �. ��� ������ �������� ��� �� ����� �� ��� ����� ����� � �. ��� ��.������ �������� ���)�� �� ��� ������������ ������� �.

��� ������ �����# � *,,* 3� �)��� !������ :��# ��� ����� �� ��)��#

,��%���� ������������������� ���������- 6������� ���- ����������

� ���� ������

������������� ������ �������� ��� �� ��1 ��

�. ������ ������� ������ ������� �� � �� ����9 ����

�� ������ ������� 1��� ����� ����� ��� �� ��� �,,;

�,,, �� ����# �� � ������� � 1��� )��� ���� ����

����� ������� ����.� ��� ���� ����� ��������� �. ��� ����

��� �)�� ������ ���� ����� �.����� � � ��# � ���� ����

�. ��������� �� ������ �����)��� ��� <����= ������ �

������ ��������� � ������ ������� �������� 1��� >�� �� �

���� �� ��� �� ������� ���������� ?�;@A#

B ������ �������� ��� �� ������� �1� �������

����������� # 7� � ���������� ��������� ��� ������� �

��1����� �� ���1��� ��� ������ ���� � � .������

������ ������� ��������� �. ��������� �������� ��

������ ���� # 7� ��� ���� ���� ��� ��.������ 2���������4

�������� ��1 ��� ��� ������)� ������ ���� ����������

�� ��� �� 1����� ��� ������� �����# 7� ����� �� .)�� ��� �

����������� � ���� ���� �9��������� ����� ��

�������� .�� ��� ��� ������)� ����� 26�� :���C4 �.

��� ������ ������ � �9��� ��� ������ ��.�� ���� ����

������ �� ����� �� ������� 1��� ��� ������ �������# ����

�� ����� ������� �� �� � �� �� ������ �������� ��� #

�� �� � ��� ��� � � �� �� ��� ��� ��� ������ ������

1����� ������� �. ��� ������� �� � ������ ��)���

.����1�� �� ������ ��� ��)��� �)������� �� ��� �������

������������ ?D;/A# �� ��� ��������� �. ��� ���������

�� ��� ���� .�� ���� ����� �. ��� ������ ��)��� ��

�� ��� ���� ��� �� ��� ��� �������� 1��� ��� � � �. ����

��� ������ �� ���)������� ��)��� # 7� �������� ���

������ �.��� ��� �� ���� ����� �� ��� ���# �� �����

������ � ��� ���� ����������� �. ��� ������� ����

���)��� �� ������������ ������ # �� ������ � ���)��

�.������� �� ��� � � �. ������� � ��� �����0� ����

������ �� �)�� ���� ������# E��� ��� .������� �. ����

������ �� �������� ��� � ��������� ?F;��A �����

��������� � �� �� ����� ��� ����� ��������

��.��� ������������� 2��4� 1���� �����)� ��� �������

������� ���������� ?�*��GA# �� ����� ������ � � ��

�� ��� ���������)� ������������� �. ��� �������# 7�

��� ���������� ��� ������� ?�@;�0A� �������� 1��� ���

������������� �������� �� ���� � ?�/;�+A� � ����������

1����� ��� ������ ���� �� ��� ������������� � ��������

������� @G 2*,,*4 *�*G;*�G*

,,G*GF0�H,*HI �� .���� ����� � *,,* 3� �)��� !������ :��# ��� ����� �� ��)��#

�77� !,,G*GF0�2,*4,,,G0F

111#�� �)���#���H�����H�������

( J���� ������� �����# ��#� �G*@G00GD0D- .�� �G*@G00G@+/#

���� � �����- �K�����L���#�#�� 2%# "�&��'��4#� ��� ��� ���� � :������� �. ��������� �� J���� ��� ������ �

8��)�� ��� �. ��� M����� ���� �� ��� *,� B/,,, ��� � B������#

Page 2: Polyethylene-layered silicate nanocomposites prepared by the polymerization-filling technique: synthesis and mechanical properties

������ �������� �� ���������# �� ������ ���1 ���

.������� �. �������� ��� � �� �� ����� ���� �������

��� ��������� # �� �� ���� ������� 1���� �������

����� �������� �� 1���� ��..� ��� �� ��� ���������

����� �� ��������� ���� � ��� ��� ����� �� �����)� ����

��� # N��� ������ ���� �� �� ����������� �� ����� �������

���� 1����� ��� ��������� # �� ����������� ���������

1 �� � � �� �� ���� �� �# 1�� ���������� �������

����������� ���� � ?�/A ���� �������� ������ ������#

�.��� ������� �. ��������������� 2��N4� ���������

1 ������������# 6� �������� ������������� �. ��� �����

�� 1 � ��1�)��� ��������# %�������� M������� �� �# ?*,A

������� �������� ��� �. ���� ��� ��� ������������

2M��34 �� ����� ��1 ��� ��� ������������ 2::��34

�� ��� �. ��� ������������� �. �������� �� ���� ���� ������ �� )���� ������� � ��� �� ��� ��� ���� �.

�� ��� �� ������������ ������ # 7���������� �� ��.�

������ 1��� � �� ��5�� ��..������ ��� � 25%�4 ��

��� �� ��� �������� ����� ���� 2 3�4# O������ B�����

�� �# ?�+A �������� �� ��� �� ��� ���������)� �������������

�. �������� �� ��������� �������� �� B���9�������

���� � ���)��� �� ���������� �� � ������������ >����

���������# �������� ��� ������� ���)��� 1 ����� ��1�

��.������ �������� ��� 1��� �������#

�� ���� ������ �� ��� �� ��� ���������)� ���������

���� �. �������� �� ���������� ������ ������ 2 ��������

��������� �� ����� ���������������4 �� ��� ���������

���������� ��������� 2�O 4# �� ��������� ��� � � ��

������� ��� ������������� ���� � �� ��� ��.�� ��

���� ��� ��������� �. ��� ������ �� ������������ ��������

�� ���# ��NH���������� ������� 1��� �� � �� �� ���

����� ��� ��N ��� ������� ����� ���)��� �� ������ 1���

��� ���������� ������ ������#

� ������������

./'/ ����� ���

�� 2�������������4 �������� 2����������� D��������

�������4 ���� ������� �������� 2J$J4 ���� � 1 ��.�

.��� ��� ��1 J������ J�����# 7� 1 � �� � ������

�������� 1�� � � ������������ 1 �� ���� �� ������

������ �������� 2D#*� � �,�G �� D#,0 � �,�G ���H� ��������� �� ��� ���������� 4# ��N 1 ����� �� .��� E����

�, 1�P ������� �� ������� 2�#0D � �� �� ��)�� ��

E����4# 3������� 2++#+DP4 �� �������� 2++#+++P4 1���

����� �� .��� ��� :�����# 3������� 1 ����� �)�� ����

���� ��)� �� �������� 1 � �� �����)��# M����� ��

������ 1��� �� ������ �)�� 6 K� � ����� �� � �� �� �������

1 � �� .�� ��� �� ������ �)�� 6H������������ �������#

1� ������ ������ 1��� ������ �� ��� 1��9� �����

��������������� 2!1�� .��� ��� 8��)�� ��� �. �� �����

J���9 J������ E<� 8!�4 �� �������� ��������� 2:������

%� .��� !������� J�� ������� � 8!�4# �� �1� ��� 1���

������� .����1 � ����� �� ��N ��������� �� ��� ��� ��

1���� ���������� �. ��� 1����� ������� �� ���������

�� � ������ �. ��� ������� ������ ������ �� .�����������#

Q���� 2!�������EHE������ ��� ���� �#@ ��� 3��������41 � �� �����)��#

././ 0 ���� ���������

�� ����� 2����� ����� ������� ��� ��� 2�, �� M�4 �

�,D �J .�� �0 �4 1 � ������ �� �,, �� �. ����� �

������ �� ����� ��������� �� ��� ���� �. � ��� ��� ��

��� ����� �. ����� 2.��� *#@D �� G#,0 �4�� ����� �� ���� �#

*#DP �� ��� ��� 2� H)��#4# �� ����������������

2 ��4 ������� �. ��N 1 �������� �� �� ��������# ��

������� ���� ��N 1 ���� �� ��)�� �� ��)�� )�����

�. ����� �������# �� ����������� ���)�� �� .)�� ���

��N ������ ���� ��� ����� ������� ?*�A# �� ��N ���

���� 1 ���� ���� 1��� ��� ����� � ��� ��� �� ���1�� ��

���� .�� � � � ���� ����������# 7� ����� �� �����)� ���

��N ������� ��� ��)��� 1 ���� �)������ �� ��� �����

������� 1��� ����� ����� ������� ��� ��� � �D, �J .��

* �# ��� 1��� ���� 1 ��� �1��� 1��� ����� �������

2* � �,, ��4 � F, �J �� ����� �� �������� ��� ���� �.

������� ��N# O������ ���� 1��� � ������ �� � �� �

�,, �� �. ����� �������#

./1/ �������� &������ 2�� ��

�� �������� ������������� 1 ��������� �� *: ���

�� ���� ������ 2R�������)��� ������)� 3�������

3�����4# �� ���������� 1 �������� �� ������ �����

�� � ������� ���� 1��� �������# � �� ��� ���� �������

1 � �� �� �� ��� � �.�������� ��� � ��� ������� 1�����

��� ��)���# �� ������������� ������ 1 �� � ����� ��

������ �� �� �,D �J ����� )���� .�� * �� �� ���� ������

��1� �� /, �J ����� �������� >�1# ��*D, �� �. ��� �

������ 1 ���� )� �>�� ������� ����� ��������

�)����� ���# �� ��N ��������� ����� ���)��� �� ��� .��

� � � /, �J 1��� ��)�� ����� �. J$J� 1 ���� ����

��� ������ � /, �J ������� ��� ��>�� �������# 7. �������

�������� 1 ���� �� � ��� � ������� ���� 2�0, ���

,#G ��4# ������������� ����� ���� ��� ��� �. ��������

2�, ��4� 1�� � ��� ������� 1 .����1�� �� � >�1

�����# ������������� 1 ������ �� ���� ��� ��� ��� ���

�� ������� ��1� ��� ������ )� ��������� ��# �� �����

������������ 1 ����������� �� ������ 1��� .�1 ���� �.

����� MJ� ����� ������� �.. �� ����� ����� �������

��� ��� � /, �J .�� ��� �����#

./"/ ��������� 2�� ��

�������)������� ��� � 2 $�4 1 ������ ��� �����

��� �� 1��� � +D� ��������)������� ��� �� 1���

������ ��� �. �, �JH��� .��� ���� ���������� �� ��

/,, �J# �� ��������� �. �� ���� �� 2�����4 1 �9�� ��� )��� �������� � 0,, �J# ��..������� ������ ���������� 2�!J4 1 ������ ��� ����� �������� 1��� � +�,

�!J� ��� �� ����� �������� .�� ��� ����� ������ ���

�/ +��3���� �� ��/ 4 5������ "1 �.##.� .'.16.'1.*�*@

Page 3: Polyethylene-layered silicate nanocomposites prepared by the polymerization-filling technique: synthesis and mechanical properties

.��� ��D, �� **, �J � *, �JH���# �!J ���������� ���

������ 1 ������ ��� 1��� ������# !3J �� �������

1��� ������ ��� �� ��*�D���������������� � �GD �J# ����>�1 ����� 1 �� ���� 1��� J3�! 0D@*H,,, ���� >�1

������� �������� �� ��� �! � ��*GF ����# !���� �.

����� ��� 1��� ������ � *,, �J ����� �D ��� .�� / ���

2 ���� ���� � :� �� G �� @4 �� .�� �@ ��� 2:� *� D;�G4#

�� ������ ���� 1��� ������ ��1� ����� ��� �� ���

��� � ��� ���������� �. �� 1���# �������� ���� �� �

��� ���� 1��� ��� .��� ��� ������ ���� �� � �� .��

��� ��� �� ���� � �� � *@ � .��� �������# �� ��� �� ����

1 ������� .�� � �� � .��� ���� � � ����� ���

���� �. *, ��H��� 1��� � ������ �� ���� ���1��� ����

�. G, �� 2�������� ����� ��� � �)���� ������� 0+ ���

������ �. ��� >� ������� �0 ��� ������ �. ��� �������

������� �+#* ��� 1���� �. ��� >� ������� D ���

����9�� � * ��4# ������ �������� ��� � 2���4

1 ������ ��� 1��� � +FG ��������� � ���� .��������

2� M�4 �� ��.������� �������� 2,#G, ��4 1��� ������

��� �. * �JH��� ���1��� ��*, �� �D, �J� ��� ����

����� ��� ���1��� ��� ���� ����� �, � �, � * ��#5%� 1 �� ���� � ��� !����� �D,,, ��..���������

1��� ��� J� Q� ������� �� � ,��D@,0 ��� .��� �#D �� G,��� ��� �. ,#,@�# �� �� ��� �������� ��������� 1���������� 1��� ������ J��,, ����� � ��� � ������

���� )����� �. �,, 9S# �� ���� 1��� F, ������9 ��

������� 1��� %�������"��� 8������G 3� OJ@3 ���� ����

��������� ������� � ��G, �J#

� ������� �� ���������

1/'/ ���&�� �� &��&���� ��

� ���� �. ����� ��� �)� ���� ����� ���� �� ���

�� ���� ������ �� ��� �O ������� �� ������� �. �

� �� ��� ������ �������� ���� � �� ��N 2 �� !������

*4# �� ����������� ��������� �� �� ��� �� ��� �#

1/'/'/ ������ �� ��� 7���� �����

O�� � �. ��� ������������ � ���� ����� ���� �� ���

� ���� �. ����� �� ����� �� ����9 ��� ��������� �. ���

����������� ��������� .�� ��� ����� � �. �# /, � �.

M��3 2:� �4# O�� ������ ��� 9����� �� ����� ���

:� * 2T���������� ���=4 � ���� �������# � ����� �������

��1 *#G 1�P 1 �������� 1���� � ������ )��� .��

��� ��1����� ����� ��� ��� ������ �� ��� ����# M�����

���� ������ ��� � �� �� ������� �������� ��� � ����

� �� 1��� ���� � ������ �� ����� ��� �. ��1 �����

������� 2:� G� @#* 1�P �����4# :� @ � ����� ��� ������

��� G#G 1�P ���������������� ������ ��� � ���� ������

.�� �������� ��� ���������#

7� ����� �� ����9 ��� ��������������� �. ��� � ���� ��

����� � � ��� �� ���������� 1 �1��� �������� �#�# :�

D 2G#F 1�P �����4 �� :� 0 2@#, 1�P �����4 �� ��� � � �.

��������� �� :� / 2G#+ 1�P �����4 �� :� F 2@#� 1�P �����4

1��� ���������������# 6� �������� ����� �� ��� �����

����� 1 �� ��)�� 1���� � �������)� �. ���� ���������

������#

1/'/./ ������ �� � ��� � ������� �����

�� �������� �������� ��� �. ������������ 1��� � �

����� �� ������� �. ���������� ����� �. �������� �� ���

������������� ������# �� ����� ��� :� + 2G#@ 1�P

���������4 1 ���������� �������#

1/'/1/ ������ �� ��� 7���� ���������

�� ����������� ��������� .�� ��� ����� �������� �)�

� � ���� ������ �� ����� �� ����9 ��1 .� ��� ���������

�. ��� ��� �������� ��� �� �� �������# �� �..��� �.

�/ +��3���� �� ��/ 4 5������ "1 �.##.� .'.16.'1. *�*D

��� �

3������� ������������� � ���� ��� ��� 29� 9����� �� ���������� ������������������� ������������� ��������� � G � �. ����� �� �*,, �� ������� �����

�, �� �������� � /, �J4

!���� O����� ��N � �,�G ���� J$J� � �,�0 ���� ��H � ������ ���� O����� ������ 21�P4 �3 ����� 2�4 ����)��� 29� �3H� �H�4

:� � 6��� *@#/D �D#0G �DF, ,#, �# /, �# D,

:� * 9 *G#/0 �0#�+ �@/, *#G F�#G F+#,

:� G � GG#,, �D#0G *��, @#* /*#� D�#+

:� @ �� */#** �*#D, *�F, G#G /�#/ �0@#/

:� D � �+#F, �G#00 �@D, G#F /�#0 �*+#D

:� 0 � �+#F, �G#00 �@D, @#, /,#� �,F#,

:� / �� �+#F, �G#00 �@D, G#+ /@#* �/F#,

:� F �� �+#F, �G#00 �@D, @#� 00#/ �,*#@

:� + � *G#/0 �0#�+ �@/, G#@ FG#+ @+#@

:� �, � *G#/0 G,#/D //, @#D FF#* @,#,

:� ���� � *G#/0 �0#�+ �@/, �#�# �#�# �# ,

:� �*�� � *G#/0 G,#/D //, �G#, *�#� *�#0

:� �G�� � GG#,, G,#/D �,/D ��#@ G�#D � /#@

,#G �� M*#� M��� ���������� �������� �� ������ � �*, �J#� ��N ������� �� ������� �� ��� �. ������#� 6������� ������ 1������ �� �������� � ���� ����������#

Page 4: Polyethylene-layered silicate nanocomposites prepared by the polymerization-filling technique: synthesis and mechanical properties

��� ��H � ���� ���� � ���� ��)� ������ 2:� + �� �,4#

�� ���� ���������� �������� 2�*, �J4 �. ��� ���)������������ � ���� ��������� �� 1�� ��)�������� 2������4

����� ��� �� ��� ��� ���� .����1�� �� �������� ��

������� 1 ���� 1��� ������� �� ��� � � �. :� ��# :�

�* ���� � ���� �������� ����� ��� �� ���������

:� + �� �, ������ .�� ��� ������ ������� �. ��N ��� 1

������ ��� �� ������� � ��� ��� �. ��������� ����� ��� ��

������# O������ :� �G ���� � ���� ������� � ��� ��

�� ��� ��������� # 7������ �� ��� � �� ��� ����� 1 ���

���)��� �� ������ ��� ���� ����� �. ��N 1 �����

��� ���� �. 1���� 1 ����� � �� �)����� �. �����

��� �������� # 7� ��� � � ����������� ��� ����� ��������

1 � � ������ ��� � F, �J .�� * �� �������� .����1�� ��

������� 1 ���� 1��� �������� �����.��� 9������ ��� ����

���������� ��������#

1/./ ������� � ��� � ��

E��� �������� ��� ����� � �� ��� � �� � �� � 1����

������ ��� ��� �� ���� ������� ���)��� � ������ 1���

��� ������� ������� � ������ �� ��� ����� ����� ���

�� ��� �� �� ��� ��)���� �� ��� ����� ��������� ����� ���

�� 2������ �� �. :� � 1��� :� *;F4# �� �� �����

��� .������ �. ��� ������ ����� ������ ��� �� ��)����#

�� �� � ������� ���)���� �� �������� .�� ��� :� @� D ��

/ ���������� # ������������� .��� ��������������� ���

�� ������ ��� ���)��� ������� �� ���������# �� ��1��

���)��� �� ���� 1��� 9���� � ��� ����� 2:� *4 �� ��

�������� �� ��� ��1�� ����� �. ��N ��� �� �� ������

�� ��� ���� �. ����� 2 �� ����4# �� �� �� ���)��� 1���

�������� � � �� �� ������� ��� ������������� 2:� +4 � ��

����� � �� � ���� �� ��)�� �����)����� ������� 1���

���� ������ ����� 29����� ���� ��� ���������� ���#4

?**A# !����� ��NHJ$J ���� ���� 2:� �, ������� ��

:� +4 � �� .)����� �..��� �� ��� ������������� ���)����

��������� ��� ��1�� ����� �. ��N �� �.������ ��

������� ��� .������� �. �..����)� ������� ������ #

6� ������������� � �� ��)�� �� ��� :� �� �����������

���� ��9��� ���� � ���� ����� �. �� ����� � �����

���� ������ ��� ��������� � �� ������ �� ��� ��1 �����

�. ��N ���� ���� ��� ����� 2 �� ����4# �� �� 9��� �.

�� ��)���� 1 �������� �� :��������� 1��� ���� ��.��

1 ������ 1��� � ���������������� 1��� ������ ����

�. ��N# �� ��1 ����� �. ���� �� 1 �������� �� ���

������������ �. ��� ��������� �������� �������� ��

O��# � ?*GA# �� ����������� � ���� .)����� � ����

���������� �� ���� ��)��� .�� ��� ��������� ����)

��)� # �� T��;N;!�= ����� ��������� ������ �� ���

����� �� ����� �� .��� ���������� ���)� ����� 1���

������ 1��� J$J# O����������� ���)� ��N ������� ��

���)�� �� ������� �� ��� ��������� �� ��� �� ������

1 ���� 1��� �������#

:� �* ��1 ������� ���)���� 1���� � ��������

������ �� ��� ������� �. ��� ���������� ��N ����

��� ����� � ��� ��� �� ������� ����� ��� �� ������#

:� �G� ������� ����� ������ ��������� ��� ��� ��1

���� ������������� ���)��� ��������� ��� ��� ����

���������� �������� �. ��� ����� � �������� ��� .�� ���

���������� �. ��1����� ����� ��� #

�� ������� �. ��N ���� ���� ��� �������� � ����

���������� .�� ��� :� D 2���������4 �� :� / 2���������

������4 ���������� # 7� � ���� �������� �� ���������

.��� ��� ������ ����� �. ��N ����������� ���� ��� ���

���� �. �� �� ������ �.. ������ ��)��� �)������� 2��

���� ���������� ��������4 �� ��� ����� �. ��N

1 ��� ��� 1��� ��� ������� .��� ��� ���� ���������� ����

����# �� �� ��N 1��� ��������)��� ������ ��

�������������� ��9�������� �. 9��1� ���� �.

3� � �� R�*� �� ��� ��� ���� �. ������� ����� �

�M� @#F# %� ��� �� ��1� �� ��� *# 7� ���� ���� ��

���� � � � ��N � ��� � ��������)��� ������ �� ���

�����# �� � �� ���� ����� � �� 1�� ������� �� � � �.

9���� .�� ������ ?*�A# 8���� ����� ����� ��������

�/ +��3���� �� ��/ 4 5������ "1 �.##.� .'.16.'1.*�*0

O��# �# !9���� .�� �����)���� �. ��� ��������� ������� ��.�� �.

������#

��� *

U�������)� ��� � �. ��� �������� �. ��N �� ��� ����� 2������������� ��������� � �� ��� �4

3��������� �� ������ ��

2 � �,�G ���� ��42P�� � ���4

E ��� ��N

2 � �,�G ���� ��42P�� � ���4

��N �� �����

2 � �,�G ����H�42P�� � ���4

����)��� 9� �3H� �H�

:� D 2����#4 D#F,2*+#D4 ,#D/2*#+4 D#G020/#04 �*+#D

:� / 2����#4 D#G@2*/4 �#D*2/#/4 D#�/20D#G4 �/F#*

Page 5: Polyethylene-layered silicate nanocomposites prepared by the polymerization-filling technique: synthesis and mechanical properties

��������� � �DP �. ��� ������ ��N ����� 1 1 ��� ���

�� ��� ������� .�� 9����� ��� � �� � �1��� ���� 1��

� 1 ��� ��� �� � � �. �������� # �� ��..������ �����

��� ������ �� ��� ���� ������ ������ �� ��� ��������

��)������� � ������� �. ��� �. ��� ��N �������� ��

��� �� ��..� � �� ��� ���������� ����� ����� ����� ��

���� .�� ���������� ��� ?�/A#

�� ������ ���)��� �. ��� ������� ������� ������ ��

��������������� ����� ��� �� ��������� �� ��)�� �� ��� �

����� �� �������� �� ��� ����� �. ��N ����������� ��

��� ������ 1���� ���� �� �� ����� ����������� 2 ��� *4# 7�

�� �����.��� �� ��� �� ��� ����� 2������� ���������

����������� ���#4 �. ��� ����� �� ��.#

�� �����)��� �. ��� ���������� ��N ��1�� ������

��� � ���� � ������ �� �� ����� ��� )����� �. ������

�)��)�� � ���� ����������# S��������� �������� �������

��� *#@0 � �,�@ �� 0#*/ � �,�@ ��� �. ��.�� �����

����� ��� ��� �. ����� ���� 1��� �9��������� ����)

��)� �� ������ �� �������� �� �����)���# 7� � ���� ��� ���

�����)��� �. ��N ��1�� ��������� ������ �� ��� ��)���#

E��� ���� ��)��� .�� ��N 2�������4 � � ��� �������

� *#D ���� ���� �..����)� ��� �� ��� ��)��� ���

������# M�1�)��� .� ��� ������� ���)��� �

���������� ��� ����� �������� 1��� ���������� ��N ��

������ ��)� ������ ���)��� 2 ���� :� �,4 ��� �� �������

2:� �*4 2 ��� �4# !�� ��� ��)��� �� 1���� ��� ����� � ������

�� ������ ..��� ��� 1� ��N ���� 1��� ��� ���������

������ �� ��������� ��� ������������� ���)���#

1/1/ ��������� 2�� ��

1/1/'/ )�8���� �� ������� �� ��� �������� %� ���

���� )� �� ��� �. ��� ������� ����� ��� � ���� �)�

���� ������� ���� >�1 �����# O�� ���� :� *; F� ����

�. ��� ����� ��� �� ��� 1��� ��� �� ���� �� >�1 �����

��� �� � ��������� 2�+, �J� ����� *�#0 9�4# �� ���)���� ������ �. ���� ���� �������� 1����� �������������

� ���� ������� ����� ��� ����� � ��������� � ��# ��

���� >�1 ����� �. ��� :� + �� �, ����� ��� � ������� ��

��� ��� ���� �. ��� ����� �. ��������� �� ��

�� ����� ��� .����1��� )��� �)� ���� �� �����

2�4 :� +� �7* � ,�,,/ ���, ���� �7�, � ,��� ���, ����

�7*� � ,�0/ ���, ���� �� 2��4 :� �,� �7* � ,� �7�, �,�,0 ���, ���� �7*� � ,�GD ���, ���� ��� ������ ���

�������� �������� � � �.������ ��� .�� ���� �� ���

�������� �������������� 1���� ����� � ��� ���� ������

�. ��� �3 �������� �� ��� ��� ���� )� �� ��� �. ��� �����#

7 ������ �. ��� �3 ����� .�� !3J �� ������� � ��1�

�� �� ����� ��.�����# E��� ��������� �� �� ��)� ���

���� �� ��*�D���������������� � �G, �J �� ������

����������� ��� 1 � ���� ������� ����� ��� ���

����� ����������� �� � ������ �. �3 .�� !3J ��� � # N���

.������ �. :� + 21���� ��1�� ��� ����� � �O7 )��� 4

� ���� ���� .���� � ����� �� ������ �� !3J# �� �.

//#,,, ���1H�� �. 0#DD 1��� ���������� .����# �� )���

���� �������� 1����� �� ��������� ����� �� ��������� �

�� � ������ �� ��� ��������� ����� � �� ��� ��� .�� ����

2M*4 ������������ 1���� � ��� ���� �� ���� ��� ����

���������# !����� �� ��)���� 1 �������� 1��� ���

�O 1 ��������� 1��� ���������� ����� ��������

��������� ?**A#

1/1/./ 9���� ������ �� ������ �

O��# * ������ ��� 5%� ������ .�� ��� ���)� ���������

�� ��� ����)���� M��3H��������� :� D �� + �����

��� # �������� ��������� ��1 ���� ��9 �������� �

0#F@�� �������� ��� �. ����� ��������� ����� �.

�*#F �V � �� ��..������ ��9 � �� ��)�� .�� ��� :� D �����

��� �� ��� �#D;�,� ���� ������� ��������� ��� �� �.

������ �������� �� ��� �� ���� ��� ��.������� �. ���

������ ���� # !��� � ��.������ �������� �. ���

������� ��� �� �3� ��� � ������������ �� ������

��������������� �� ���� �� ��� .��� ��� .�� ��� �3

����� � �������� 1����� ��� ��������� ������ 1����

��� ��N �� ��� ���� � � ���� �� �� �� ������# 7�

��� � �� 1���� ��� �3 ���� ���1� ���� ���� �� �� � ���

������ ���� ��� .��� ��� ������ �� ������ �� ��� ����

��� �� �������� �. ��� ������ ����������# �������

�� ��)���� �� �� ��� .�� :� +� � �� �� �3 �����

1��� ��1�� �������� 1�����# 6� ��..������ ��9 �����

������� �� ��� ������� ��� ������� �� ��9 ��� ���� .��

� ���������� �������� �� �� �� ��)��# M�1�)��� ���

������� ���� �. ��� ���)� �� ��� ��� ���� ��

2����1 @�4 �� ������ .�� ���� �� �������� �� ����������. ��������� ��� #

1/1/1/ ������ �� �� �������� � ������&� �:������ ���

!���� 1��� ����9�� ����� /,;F, �� �)� ����

������� �� ���� ��������� � ��G, �J �� �� ��)�� ��

3�# �� � ���� �� ��������� �� ���)� �� ��� ��������

��� �� �� � �. ���� �)� ���� �� ������ )��� �������

���)������ ��������� .��� ����� �9��#

O��# G ��1 ��� 3� ��������� .�� ��� ������ ���

������ :� �, ����� ��� 1 ��� �������������� �� ���

��� ��� ����# O�1 ��������� ������� �� �� �� ��)���

�/ +��3���� �� ��/ 4 5������ "1 �.##.� .'.16.'1. *�*/

O��# *# 5%� ������ .�� ���)� ��������� �� ��� ����)���� :� D �� +

�������� ��� #

Page 6: Polyethylene-layered silicate nanocomposites prepared by the polymerization-filling technique: synthesis and mechanical properties

1���� ��)� �)������ .�� � �� � ����� ��.�������# !���

����� ��� �� ��)���� ������� ��� ��.������ ���� �)�

�������� �� �� ������� �� ����� ����� ��������� ��

���������� ������������# �� ���� �. ���������� ���

��� � � �. �� ����� ���� �. ��.������ ������� ������� ��

��� �3 �����#

1/1/"/ ������ ��� &��&��� ��

�� ��� ��� �� ���� �. �������� ���� ���� � ����

������ ��� � � ��������� ��� �. *, ��H���# �� ���

�� ��� �� �� ��� �� ��� G#

J������ ��� ���� �� �� �� ���� �� �1� ���� �.

�������� ���)���� ��������� �� ��� ������� �� ��� �.

�������� �������� � �������� ������ ��� ����

� � # �� �� � ����� �. ���� � :� *;F� ������� ��

� ���� �. �������� �� ��� � ���� �. 8M�E�3 ������

��.����� �� ��� �O7 �� �������� ��� ��� �)��� �����

�������� �������� ��� # 6� ��� ��� ����� � �� ��)��

�)�� ������ ��� ��� ��� ���� � ����� �� .��� *, ��

D ��H���# 6� ���9��� ����� � 1���� ��� ��� ���

����� � ����� � ��� ����� ���� # M��� ��� � ���9

�������� 1��� ������ ��������� � ���9 �� �����)���

��1 <����= ������ �� � � �� ��)��# 7� ����� � ��

1�� � �.��� �� ��)�� .�� �������� ��� ?@A� ��� <����=

������ �. ��� 8M�E�3� �� ����� ��� ������� ��

��� 1��9 � ��� ������ ��� ��� ������ �. ��� �������

�� ��. 2:� �4# Q���� 2:� *4� 1���� � T����������=�

��� � � �� ��� �� �� �. ��������� # �� ���� ����

������� �� ��� ��� ��� ���)���� 1���)�� ��� ����� �� ���

����� �. ����� � �� ������ ��� .�� ��� �� �. ����� ��� �

��� �������� ��������� �� � ������� ���)�� �� ���

����� �. ��� �����# �� ������ ���)��� �. 8M�E�3

����� �)������ �� ��)�� �.. �� ��>����� �. ��� �����

�� ��� �. �� ��� ��� �. ��� �����# �� ��..������ �� ����

�� ��� � ���9 ��1� �� :� G �� @ ������� ��

���� �. ��� :� D;F ���� �� ����� ��� �� ������

������� ���� 2/ ��� �� ��� �. �@ ���4# 7� ����� �� 1���

��� �������� 1����� � ����� �� �� ��� ������� �. �����

��� 2:� +;�G4� �������� ����� �� ��� �������� ������

��� 2 ���� � ���9 �� <����= ������ 4 �� �����)��# 7�

��� � ���� � ���9��� ����� .��� �������� �� ����

��1���# :� �G ��1 )��� ���� ������ �� ���� ��� ���

��������� �� ������� �� �����)��� ���� ����� �������

2��#@P4# :� �*� �. ���� ������ ����� ������� 2�G#, 1�P4

� �� ������ ����� ���� 9������ �� ��1���� .��� �)��

.��� ������ ���������� � *@, �J# 7� ��� � ���� �

��� �������� � � �� ������� 2��� �O7 �� �� �� ����

.�� :� + �� �,4 �� ���� �..��� �. ��� ����� ������������

� �)�������# �� ������ )��� �� ��)�� .�� ��� <����=

������ �� ��>��� ��� ��� ���� �. �������� ���#

�����)��� ��� ������ � �� .�� ��� ���� ���������

� ������ ��>����� �� ��� �������� ��������� � ������

���� �� ��� <����= ������ � 9��1� �� �� ������ �����

���� ���� ��� ��� ����� �. �������� ��� ��������# O��

�� ����� :� + � ���� ���� .�� �� ���� �������� �� �1�

�/ +��3���� �� ��/ 4 5������ "1 �.##.� .'.16.'1.*�*F

O��# G# 3� ��������� �. ��� ������ ��������� :� �, ���� 2 ����

������������ �� ��� ��� ��� ����4#

��� G

�� ��� ��������� �. M��3� �� �������� ��� ������� �� ������������������� ��������� 2 �� ��� �4 �� ���������� ������������������ 9� 9����

!���� O����� 2������4 21�P4 !���� � ����� 2P4 !��� � ����� 2��4 !���� � ���9 2P4 !��� � ���9 2��4 <����= ������ 2$�4

:� � , � 0#, *G#,� �#, *@@� �G *D�*� ��� ,�0+� ,�,D

:� * 9 2*#G4 6��� 6��� **D� �/ G0�0� *�� ,�0,� ,�,�

:� G � 2@#*4 6��� 6��� �G*� D *F��� ��G ,�GD� ,�,�

:� @ � 2G#G4 6��� 6��� �@/� F G,�@� ��G ,�/*� ,�,F

:� D � 2G#F4 6��� 6��� *,D� G* G@�F� *�D ,�0@� ,��,

:� 0 � 2@#,4 6��� 6��� *G,� �, G+�/� ,�/ ,�0G� ,�,D

:� / � 2G#+4 6��� 6��� �@D� G/ *+�F� ,�* ,�00� ,��,

:� F � 2@#�4 6��� 6��� �/F� �G G*�,� ,�D ,�D+� ,�,G

:� + � 2G#@4 � 0#D */�@� ,�@ @0/� @/ */�+� *�@ ��*F� ,�,�

:� +��� � 2G#@4 � 0#D *0�@� ,�@ @DF� GG *+�/� ��, ,�F+� ,��G

:� �, � 2@#D4 � /#F *0�F� ,�G **F� �G *D�/� ,�+ ����� ,�,*

:� �,��� � 2@#D4 � /#@ */��� ,�D G/G� * GG�*� ,�D ��*F� ,��F

:� �* � 2�G#,4 J���� �� ����

:� �G � 2��#@4 6��� ���� G��� ,�+ G@�*� *�* *�@F� ,�*@

!����� ���� �� ��� ��� ���� �. ��������#� ���������� � �+, �J 1��� �1����� ����#� ����� 1��� 7����� �,�,#

Page 7: Polyethylene-layered silicate nanocomposites prepared by the polymerization-filling technique: synthesis and mechanical properties

��..����� ������ � �#�# ������ ���������� �. ���

����)���� ��1��� 2:� +� ��� G4 �� ������ ���

������� �. ��� ��������� ����� ��� ��������� .��� D���

9������ � �+, �J 1��� *���� ���� 2:� +�� ��� G4# ��

���������� ���� ��1 <����= ������ 2,#F+ $�4

��1�� ��� ��� ������ ��������� ���� 2������ �

�#*F $�4# 7� ����� �� ������ .�� ��� ��..������� ��� �1�

����� �� ���� 1��� ��� ������� ��1���� ���

����� ��� �)� ���� ������ �� 5%� 2O��# @4# ��

������� �� ��� �� ������� �� 5%� �� �������

������ ��� �� 8M�E�3� �� �������� ��� 2:� D4

��.��� �� .��� ���� ����� ��� 2O��# 04#

E���� ��� :� + ��1���� ���� ��1 �� ��..������

��9 21���� � ����� �����)� �. � ��.������ ��������

���4� ��� �1� ������ ��������� ���� 21��� �� 1���

��� ����������4 �� ��� )��� ���� ��..������ ��9

���1��� @ �� F�� �)�������� ��� .������� �. ��������)�

�������� 1��� ���� �� ��������� �. ��������� ����� #

�� ������ �. ��� � ���� ��9 �� �� .���� �� ��� �����

����� � �. ��� ��.������ �������� ���� ����� �������#

�� ���� ��9� ���� ����� � �� � � �. ��� ����9�����

����� ��� 2:� +�4� �� ���� �� ��� .��� ���� ��������

����� � �. ��� ��.������ �������� ���� ���� �� ������

� ���� ������� �� ��� � ��� �� ���� ���� ������

��������� ���� ���# 7������ ���������� ����� �)�

��1� ��� �� ��� ��� �. �����)��� ���� ��� ����� ����

��� 1����� ������� ����� ��9� �3� �� �� ���� .��

������������ �� �� ?*@�*DA �� ����� �� ��� ��)��

�� ��� ����# !������� �. ��� ������ ���� �� �3 ����

� �����.��� ��������������� ��.)����� �� ��� ����

���� �� ����� � ��� ��� ����� ��� � ������ ��

�.�������� >���# 3)�� �. ��� ����� � �. ��� ��.������ ����

���� � �)�������� ��� ������ �. ��� �� ������ ��..������

��9 � �� ��)�� .�� ��� ����� ��� � ��1�� ���� 2�# D#D������ ������� �� �# �0 �V 4 ��� .�� ��� ������� ����� 2�����

���� �� ���� �. �*#F �V 4# �� ��� ���� .��� ��������

��� �3 ���� �� ��� �������� �� ���1��� ��� ������

���� # �� �� ������ ��1 ������ �������� �� ��)� �� � ��

��������� �������� ����������� � ��� ��� � �� ��)��

�� 3� .�� :� �,� .��� ���� ������� ���� ��� ���� >�1

����� ����� 2O��# D4 �� .�� �������� ��� ����� ��

+#, 1�P ���������� �������� � ��1 �������� ��� ���

2�#/ ��4 �� ��������� �� �1����� ���� 2O��# D�4# ��

��1 ���������� � ����������� �� ����� � �� ��..�� �

�������� �� ��� ���� �� <����= ������ #

N� �������� � � � ��� �� ���� ��� ��� ����� � �. ���

��.������ �������� �� �� ���)����� �� ����� ��� ���

)� �� ��� �. ��� �����# �� � ����� ����� �� ��� � � �.

:� D �������� ���� � �� �� 8M�E�3# 7� ��� � �� ���

�������� 1����� �. ��� ����� � ��� ���� ��� �� ���)���

����� � .��� ��������� ������ ������ ����������# �

�� ���� �� �������� ����� � �� ��� ����� ��� �. ��� 5%�

���� 2O��# 04 �� �� �� ��)��# �� ��.������ ��� � �����

.��� ��� ��)�� .�� 9������ �� �� #

O������ ��� � �� �. ��� ������ ������� �. ��� �����

��� � � � ���� ���� ��# !�� ��� :� �, ����� ��� �

���� ���� �� �1� .������ .��� ��������# �� �� � .������

�/ +��3���� �� ��/ 4 5������ "1 �.##.� .'.16.'1. *�*+

O��# D# 3� ��������� .��� 24 :� �, ������ � �+, �J �� ��� ���� �����

����� 2 ���� ������������ �� ��� ������� >�14 2�4 M��3� ��

�������� ��� �������� ����� ��1 �������� ��� ��� 2�#/ ��4� .���

�������� 9������ 2D ���� �+, �J4 �� ������ ���������� 2*,, �J4#

O��# @# 5%� ������ .�� ��� :� + �������� ��� W ��� ����)����

��1���- X .��� ������ ���������� �. ��� ��1��� �� .��� ���

������� �. ��� ��1��� �� �������� .����1�� �� ������ ����������#

Page 8: Polyethylene-layered silicate nanocomposites prepared by the polymerization-filling technique: synthesis and mechanical properties

� ���� ���������� ������ 1���� ��� ����� ���� :�

�,�� � ���� ���� ��� �� �� ������ ���� 1��� �#

,#,* 1�P �. 7����� �,�, 2 ��������� ���������4#

�.��� ������ �)�������� :� �,� � ���� ����)����

�� ����� ����� )����# �� �����)����� �� �� ���

�������� ��������� 2 ��� G4 ������ ������ ��� ����

���� �..��� �. ��� ���������#

1/1/;/ $ ������� �� ����� �� ����� ����� �����������

�� ������ ��������� :� D;�* ����� ��� �� ���

����)���� ��1��� :� �, �)� ���� ������ �� �!J#

J�� �������� � ���� ��������)��� �� ���� �� ������

��� ��� ����� � ������������� �� ��� � � �. �������

������� .�� �,,P ��� ������ �3 �. *+G "H� ?*0A# %� ��� ��

��1� �� ��� @#

� ����� �������� ��� ������� �� ��� ��� ���� �.

�������� �� ��� ���� ������ ������ �. ��� �������� ��

������ ������� ����������# �� ���������)��� ���� )� ��

��� �. ��� ���� ������� �� � ���� �. �������� 2:� *�

D;F4 �� ������ .�� ��1�� ��� ��������# �����)��� �

����� � �� ��� �������� ������� 2�G 1�P .�� :� �*4 ������

�� ��� �� ������ ����� � �� ��� ��������� ������ ��

������ ������� ����������� 1���� ���� � ���������

���)��� �. ��� ��������#

5%� ��� � .�� :� �, �� ��� �,;G,� ���� �. *� ��1 ���� �1� ��9 � *�#D �� *G#+�� ��� ����� ���� �� ���

2*,,4 �� 2��,4 ���� �. ��� ������������ ���� �. �3# 6�

���� �. ���������� �� ������� ���� �� �� .����� 1����

�������� �������� ���� ��� ��������� �� �� �� ��� ����

.�� ������ ������� ���������� #

7� ����� �� ������ .�� ��� ���� ������� ���������� �.

��� :� +� �, 2��1���� �� ������ ���������4 �� �*

���� � ��� �� ���� ��>����� �. ��� ������ ��� �� ���

�!J ���� � ���� ������ .�� ��� :� �, �� �* �����

��� 2 ��� D4# �!J ���� �������� � *, �JH��� ��

��1� �� O��# /# � ����� � �� ��� ������� ����������

�� �G �J � �� ��)�� 1��� ��� ������ ��� � ����� ��

.��� *, �� D �JH���# N��� ����� � �. * �J � �� ��)�� ��� � �. ����������� )����� M��3 ����� ��� ��

��������� # �� � �� ��1 ��� ��� ������ �������

���������� �� ��� ������ �������� :� �, �� �*

���� �� ��� .��� ��1 ��� ��� .�� ������� ���

����� ���� ��� ��..������ �� ��� ��� �������� ���1��� ���

�1� ���� ���� ����� ��� �� ��� � ������ ��������

��������� ������# �� �� ��)���� ���� � ��� ���

�/ +��3���� �� ��/ 4 5������ "1 �.##.� .'.16.'1.*�G,

��� @

������� ���������� �� ������ �. ��� �������� �. ������ ��������� ����� ���

!���� ������� � 2� J4 J�� �������� 2P4 !���� ������� � 2�J4 J�� �������� 2P4

:� * �@*#D G0#/ :� + �@+#G D�#/

:� D �@G#@ GF#/ :� �, �D*#* @G#G

:� 0 �@G#D @,#0 :� �,�� �@@#/ D+#*

:� / �@D#� G+#, :� �* �D@#@ //#D

:� F �@*#* @�#@

J���� ��� ������� �� ��� ��� ���� �. �������� 2 �� ��� �4#� ��1���� ����#

��� D

7�>����� �. ��� ������ ��� �� ��� �!J ��������� �. ��� ������ ��������� :� �, �� �* ����

!���� M����� ��� 2�JH���4 ������� ���������� 2�J4 J�� �������� 2P4

:� �, *, �D*#* @G#G

D �G+#� @*#@

:� �, 2��1���4 *, �@@#@ D+#*

:� �* *, �D@#@ //#@

D �G+#G 0/#/

O��# 0# 5%� ������ .�� ��� :� D �������� ���� W ��� ����)����

��1���- X .��� ������ ���������� �. ��� ��1���#

Page 9: Polyethylene-layered silicate nanocomposites prepared by the polymerization-filling technique: synthesis and mechanical properties

�������� �� ��� 1� �� � �� ��� �� 1����� ��� �������

�� ����.� ��� ��� ��� .�� ��������� # � ���.�������

���������� �. ��� ������ ������ �� ��� ��� ��� ����

����� �� ��� �� ��� �������� �� �. ��� ������# O�� ���

:� G;F ���� ������� �� � ���� �. ��������� ���

����� � ��� ���� )� ��� .�� ��� ����� �� ��� ���.�������

����������� �� ��� ������� ���������� ����� ��� � ��

��� )��� �� ��)�� .�� ��� ��1���� ����#

1/1/!/ $���� � ������ ��� ������ �

��� � ���� .�������� 2� M�4 � ���� ��������� �� ���

���������� ���� �. ��*, �J �� �D, �J# ���� �. ���

����� �� �� � ��� � ���������� �)� ���� ��������

.�� �)��� ���� �� ��1� �� O�� # F �� +� �� �����)���#

:�1 ����� ������ )��� �� �������� .�� ��� :� D

��� ��� � � �. 8M�E�3 ����� 2O��# F4# 7� � � �.

������������ �. ��1�� �������� 1������ ��� �..��� �. ���

�������� � ������ �� ��)��# O�� �� ����� ��� M��3H

��������� �������� ��� :� + �� ��� ������ �����

������ ������� �� :� D �� ��� 1���� ����������

���� ������� �� ����� ������� � ��1��# �� �� ��)����

�������)��� ���� 1��� ��� ��� ��� ��������� �� ���� �

���� ����������# E��� ��� ��������� ������� � ����� ��

2:� �, �� �G4� ��� ����� ������ ���������

����� � � � ������� ����1 �# F, �J# ����� )��� �.������ � �D, �J� ��� �� ��� T�����= ������ ���1���

��� � �� � ��� ����� 2 �� ����14� �� ,#FG� ,#+D� �#*0

�� *#,D $� .�� :� D� :� +� :� �, �� :� �G� �� ���

��)���# �� ���� ����� � �� ������ � ������ ����

���� ��� .����� �. ������ ���� �� �������� ��� ��

1���� ��� ����� �. ������� 1��� ���� ����

���� � ������ �� �����)� ��� �������� ��������� ?@A

����9���#

O��# + ���� ���� ��1 �� � ������ �� ��� ����� �������

.�� .��� �������� ��� # ���� ��� ����� �� �� ��)�� �

�# ���D� �*D �� /, �J# ��� �� �� ����� �� ��� �� ��� � �������� �. ������������� �� �����)���# �� ��������� � �������� ������ �� ��� �� ��� �����

?*/A �� �����.��� ������� ��� ������� .������ �. ���

������� �����# �� � �������� � ������ �� ��� �� ;

������ ��� ����� �. ��� ������ ������ ������ ����

������ ?*FA �� ��� � ����� � �� �� 1��� ��������

��� ������� ������ �������� �� ������ �. ���� ����

1����� ��� ������ ����9 ?*+A#

� ��1� �� O��# +� �� ��� � �������� ����� 1��� ���

�/ +��3���� �� ��/ 4 5������ "1 �.##.� .'.16.'1. *�G�

O��# +# ��������� ���������� �. �� � .�� ��� ������ ��������� :� D�

+� �, �� �G ���� #

O��# F# ��������� ���������� �. ��� ��� ����� ������ .�� ���

������ ��������� :� D� +� �, �� �G ���� #

O��# /# �!J ���� .�� ��� :� �, �� :� �* ������ ��������� ����

�� .�� ��� :� �, ��1���� ����� � ������ ��� �. *, �JH���#

Page 10: Polyethylene-layered silicate nanocomposites prepared by the polymerization-filling technique: synthesis and mechanical properties

����� �������� 1���� ���� � ��� ��� �������� ��>�����

��� ���� ��� ��������� �. ��� ������� ������������ ���

� � ��� ��� ������ ������ # �� ��� � ��� ����� �� ��)��.�� ��� :� D ���� �� �� �������� ������ �� ��� ��1��

��� �������� �� ���� �� �!J#

� �����������

�� ���� � ��1� ��� �������� ��� ��� � ���� �.

������������ �� ���������� ������ ������ 2����������

���������������4 �� �� ������� �� ��� �O ������� ��

����������H��N �������# :��� ����� �. ��N � ��

�� ������ �� ��� ����� �� ����� �� ����� ������ ���)��� ��

��� ������������� ���� � �� �� ������� ����� ��� 1���

��1 ����� �������# �� ��N � �� �� ������ 1��� ���

����� �� ��� ��)��� .�� ��N 2�#�# ������4� ���� � ��

��)���� ��� �������� ��� ����� ��.�� � � �)��� ��

�� � �. ��� ��������� � �� � ������ 1 ���� �� ��� �.

�������� �����������#

7� ��� � ���� �. ��������� 1���� �� ��� .�� ����

�� ��� �������� �������������� ���� ���� �������� 1�����

�3 � .����� �� ������ ��� �������� ��������� �. ���

����� ��� # �������� �. �������� ���������� ����� � ���

�������� 1����� �. �3 �� ��� �� ����� ��� 1���

�����)�� ��� ��� �� ��� ��������� � �#�# ��9�� ����� �

�� ��� <����= �� ��� ������ �� � �����)�� ����

���)���# �� ��� ��� �������� ������� ��� ������ .��

��� � �����)����� � �� �� .���� �� ��� ��� �� ��� ���

�� ���.������� ���������� �. ��� ���������� # �� ����

�. ��.������ �������� ��� � ��1�)��� �����������

���� �� ����# 7������ .�� �.�������� >��� �3 ������ �

��� ��.������ �������� ����� � �� ��� ���� ���� ���

������ ���������� �������� ������ 9������ �� O��# �,#

�������� �������

�#�# �� %#"# �� ����.�� �� ��� T!��)��� O�&��&���

�� �..��� !���������� � �������� �� J��������� =

.�� ������ ������ �� J3%� �� ��� .��� �. ���

T��'�� �=��������� 7�������)�� ����� � ������Y�� =# %#"#

���9 �� ��1 J������ J����� .�� ������ ��

.����1 ��� �� �#�# �� 1��9 1 ���.����� �� ���

����� ��� ������ �. ��� 8! ��������� �. J��������

6����� 7� ������ �. !����� �� ���������� ��)����

��������� ������� J�������)� ��������� 6�����

/,6�6B/MG,*F#

����������

?�A $������ 3�# ��) ���� �++0-F�*+;GD#

?*A $���� "E# ���� J�� !�� �+++-�D�G�;@+#

?GA :�B��� �J� E�� R� ����)� "# ���� J�� !�� �+++-�D���;*+#

?@A �������� �� ����� �# ���� !�� 3���� %����� *,,,-*F��;0G#

?DA "������ $� N�� 6� Q1� M� N���� # " ���� ����� !��

�++/-0@�**��;*,#

?0A N�� 6� Q19�� !� N���� # " ���� ����� !�� �++/-00�D/G;F�#

?/A N�� 6� "������ $� Q1� M� N���� # " ����� !��� ��� B� �����

��� �++/-GD�GF+;+0#

?FA :�� :�� U� R6� R�� 5$# " ���� ����� !�� �+++-/����GG;F#

?+A B��� ��� !�� $������ 3�# J��� ���� �++D-/��D+/;0,,#

?�,A S� %�� 7 ��� M� $������ 3�# J��� ���� �++G-D��0+@;0#

?��A S� %�� "��� Q�� Q���� 3"� $������ 3�# J��� ����

�++0-F�*0*F;GD#

?�*A M ��1 6� Q1 ��� �� Q�� �� 8 �9� �� N9� �# " ����

����� !�� �++F-0/�F/;+*#

?�GA Q1 ��� �� M ��1 6� Q�� �� 8 �9� �� N9� �# ����

�������� �++/-G,�0GGG;F#

?�@A Q�K�� <� 8 �9� �� Q1 ��� �� N9� �� Q������ � Q������

N# " ����� !�� ��� �� ����� J��� �++G-G��+FG;0#

?�DA �� �� ���� �B� $������ 3�# " ����� !��� ����� J���

�++D-GG��,@/;D/#

?�0A �9��� �� ���� �# " ���� !�� �++0-G��GDF+;+0#

?�/A ���� "� E��������� :� N=M�� �� %��� B# J��� J�����

�++0�*,G�;*#

?�FA )�� E���� � ����� 3# " �� J��� !�� �+++-�*��/@,+;�,#

?�+A B����� "!� J��� M� $������ 3�� ��� �$� J��� $E# J���

J����� �+++�*�/+;F,#

?*,A M������� "� %������� �� ����� %� �������� %# ������� %���

J����� �+++-*,�@*G;G,#

?*�A �������� �� ����� �� $��� ���� �� "�&��'�� %# !�������� .��

����������#

?**A �������� �� ����� 3� ����� �� $������� �� "�&��'�� %# ����

��� %��� J����� *,,,-*��+G�;0#

?*GA :��������� "O# ��� �� � # 8��)�� ��� J���� B������ :���� �++D#

?*@A S� %�� $������ 3�# ������������ �++/-G,�/++,;+#

?*DA B�� �J� !���� J� R����� 3� :�� 9� <# ��� J��� %�

�+++-F�0D�;/#

?*0A O���� �"� S��K "# " �� J��� !�� �+0G-FD�GD@F#

?*/A 9���� �# ���������� �. ��� O����� 7���������� J����� �.

%�������# 7���� ������� 6�1<��9� �+0@#

?*FA B���� %O# " ������� !��� ��� ��� B �+/G-BF�D,G#

?*+A N)�� �"� E�� 7�# " ������� !��� ��� ��� B �+/G-B/�@�/#

�/ +��3���� �� ��/ 4 5������ "1 �.##.� .'.16.'1.*�G*

O��# �,# !9���� .�� ��� �� ��� ��� �� ����� � �. ��� ������ ���� �� �3

�������� �� ��� �O #