Abstract
Thermal analysis is a useful tool for investigating the properties of polymer/clay nanocomposites and mechanisms of improvement of thermal properties. This review work presents examples of applications of differential scanning calorimetry (DSC), modulated temperature differential scanning calorimetry (MT-DSC), dynamic mechanical thermal analysis (DMA), thermal mechanical analysis (TMA), thermogravimeric analysis (TG) and thermoanalytical methods i.e. TG coupled with Fourier transformation infrared spectroscopy (TG-FTIR) and mass spectroscopy (TG-MS) in characterization of nanocomposite materials. Complex behavior of different polymeric matrices upon modification with montmorillonite is briefly discussed.
Similar content being viewed by others
References
H. Tian and H. Tagaya, J. Mater. Sci., 42 (2007) 3244.
M. Y. Hikosaka, S. H. Pulcinelli, C. V. Santilli, K. Dahmouche and A. F. Craievich, J. Non-Cryst. Solids, 352 (2006) 3705.
T.G. Gopakumar, J.A. Lee, M. Kontopoulou and J. S. Parent, Polymer 43 (2002) 5483.
J. Morawiec, A. Pawlak, M. Slouf, A. Galeski, E. Piorkowska and N. Krasnikowa, Eur. Polym. J., 41 (2005) 1115.
L. Priya and J.P. Jog, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys., 40 (2002) 1682.
S. C. Tjong and S. P. Bao, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys., 42 (2004) 2878.
X. Liu and Q. Wu, Eur. Polym. J., 38 (2002) 1383.
J.-Y. Wu, T.-M. Wu, W.-Y. Chen, S.-J. Tsai, W.-F. Kuo and G.-Y. Chang, J. Polym. Sci.: Part B: Polym. Phys., 43 (2005) 3242.
D. S. Homminga, B. Goderis, V. B. F. Mathot and G. Groeninckx, Polymer, 47 (2006) 1630.
D. Wu, C. Zhou, X. Fan, D. Mao and Z. Bia, J. Appl. Polym. Sci., 99 (2006) 3257
W. B. Xu, H. B. Zhai, H. Y. Guo, Z. F. Zhou, N. Whitely and W.-P. Pan, J. Therm. Anal. Cal., 78 (2004) 101.
Y. Wang, C. Shen, H. Li, Q. Li and J. Chen, J. Appl. Polym. Sci., 91 (2004) 308.
C. I. W. Calcagno, C. M. Mariani, S. R. Teixeira and R. S. Mauler, Polymer, 48 (2007) 966.
T.-M. Wu, S.-F. Hsu, C.-F. Chien and J.-Y. Wu, Polym. Eng. Sci., 44 (2004) 2288.
T. D. Fornes and D. R. Paul, Polymer, 44 (2003) 3945.
G. Jimenez, N. Ogata, H. Kawai and T. Ogihara, J. Appl. Polym. Sci., 64 (1997) 2211.
M. Day, A. Victoria Nawaby and X. Liao, J. Therm. Anal. Cal., 86 (2006) 623.
J. Cai, Q. Yu, Y. Han, X. Zhang and L. Jiang, Eur. Polym. J., 43 (2007) 2866.
V. Causin, C. Marega, R. Saini, A. Marigo and G. Ferrara, J. Therm. Anal. Cal., 90 (2007) 849.
J.-T. Xu, Q. Wang and Z.-Q. Fan, Eur. Polym. J., 41 (2005) 3011.
J.-W. Huang, H.-C. Hung, K.-S. Tseng and C.-C. Kang, J. Appl. Polym. Sci., 100 (2006) 1335.
F.-C. Chiu, S.-M. Lai, Y.-L. Chen and T.-H. Lee, Polymer, 46 (2005) 11600.
T. M. Wu, E. C. Chen and C. S. Liao, Polym. Eng. Sci., 42 (2002) 1141.
I. González, J. I. Eguiazábal and J. Nazábal, Compos. Sci. Technol., 66 (2006) 1833.
L. M. Liu, Z. N. Qi and X. G. Zhu, J. Appl. Polym. Sci., 71 (1999) 1133.
T. M. Wu and C. S. Liao, Macromol. Chem. Phys., 201 (2000) 2820.
K. Varlot, E. Reynaud, M.H. Kloppfer, G. Vigier and J. Varlet, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys., 39 (2001) 1360.
T.-C. Li, J. Ma, M. Wang, W. C. Tjiu, T. Liu and W. Huang, J. Appl. Polym. Sci., 103 (2007) 1191.
F. J. Medellin-Rodriguez, C. Burger, B. S. Hsiao, B. Chu, R. Vaia and S. Phillips, Polymer, 42 (2001) 9015.
Y. Kojima, T. Matzuoka, H. Takahashi and T. Kuaruchi, J. Appl. Polym. Sci., 51 (1994) 683.
L. Priya and J. P. Jog, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys., 41 (2003) 31.
A. Leszczynska and K. Pielichowski, in preparation.
J. M. Samon, J. M. Schultz, B. S. Hsiao, S. Khot and H. R. Johnson, Polymer, 42 (2001) 1547.
H. Xia and M. Song, Thermochim. Acta, 429 (2005) 1.
D. Choi, M. A. Kader, B.-H. Cho, Y. Huh and C. Nah, J. Appl. Polym. Sci., 98 (2005) 1688.
M. A. López-Manchado, M. Arroyo, B. Herrero and J. Biagiotti, J. Appl. Polym. Sci., 89 (2003) 1.
M. A. Kader and C. Nah, Polymer, 45 (2004) 2237.
T. Lan, P. D. Kaviratna and T. J. Pinnavaia, J. Phys., Chem. Sol., 57 (1996) 1005.
M.-T. Ton-That, T.-D. Ngo, P. Ding, G. Fang, K. C. Cole and S. V. Hoa, Polym. Eng. Sci., 44 (2004) 1132.
K. S. Seo and S. K. Dae, Polym. Eng. Sci., 46 (2006) 1318.
W. Xie, Z. Gao, K. Liu, W.-P. Pan, R. Vaia, D. Hunter and A. Singh, Thermochim. Acta, 339 (2001) 367.
B. Sreedhar, D. K. Chattopadhyay and V. Swapna, J. Appl. Polym. Sci., 100 (2006) 2393.
S. G. Abd Alla, H. M. Nizam El-Din and A. M. El-Naggar, J. Appl. Polym. Sci., 102 (2006) 1129.
C. I. Park, W. M. Choi, M. H. Kim and O. O. Park, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys., 42 (2004) 1685.
L. Torre, G. Lelli and J. M. Kenny, J. Appl. Polym. Sci., 100 (2006) 4957.
E. Verdonck, K. Schaap and L.C. Thomas, Int. J. Pharm., 192 (1999) 3.
J. M. Hutchinson, S. Montserrat, F. Román, P. Cortés and L. Campos, J. Appl. Polym. Sci., 102 (2006) 3751.
R. Krishnamoorti, R. A. Vaia and E. P. Giannelis, Chem. Mater., 8 (1996) 1728
Y. Li and H. Ishida, Macromolecules, 38 (2005) 6513.
N. N. Bhiwankar and R. A. Weiss, Polymer, 47 (2006) 6684.
S. Vyazovkin, I. Dranca, X. Fan and R. Advincula, J. Phys., Chem. B, 108 (2004) 11672.
K. Pielichowski and K. Flejtuch, Polimery, 49 (2004).
V. V. Ray, A. K. Banthia and C. Schick, Polymer, 48 (2007) 2404
S. G. Lei, S. V. Hoa and M.-T. Ton-That, Compos. Sci. Technol., 66 (2006) 1274.
P. Meneghetti and S. Qutubuddin, Thermochim. Acta, 442 (2006) 74.
K. Masenelli-Varlot, E. Reynaud, G. Vigier and J. Varlet, J. Polym. Sci.: Part B: Polym. Physics, 40 (2002) 272.
X. Liu, Q. Wu, L. A. Berglund, H. Lindberg, J. Fan and Z. Qi, J. Appl. Polym. Sci., 88 (2003) 953.
D.-Y. Yang, Q.-X. Liu, X.-L. Xie and F.-D. Zeng, J. Therm. Anal. Cal., 84 (2006) 355.
O. Becker, R. Varley, G. Simon, Polymer, 43 (2002) 4365.
K. Wang, S. Liang, J. Deng, H. Yang, Q. Zhang, Q. Fu, X. Dong, D. Wang and C. C. Han, Polymer, 47 (2006) 7131.
J. S. Shelley, P. T. Mather and K. L. Devries, Polymer, 42 (2001) 5849.
G. Tsagaropoulos and A. Eisenberg, Macromolecules, 28 (1995) 6067.
M. Takayanagi, Mem. Fac. Eng., 23 (1963) 80.
S. Vyazovkin and I. Dranca, Thermochim. Acta, 446 (2006) 140.
C. Wan, X. Qiao, Y. Zhang and Y. Zhang, Polym. Test., 22 (2003) 453.
I. Cendoya, D. López, A. Alegriá and C. Mijangos, J. Polym. Sci.: Part B: Polym. Phys., 39 (2001) 1968.
H. Krump, A. S. Luyt and I. Hudec, Mater. Lett., 60 (2006) 2877.
P. J. Yoon, T. D. Fornes and D. R. Paul, Polymer, 43 (2002) 6727.
Z.-M. Liang, J. Yin, J.-H. Wu, Z.-X. Qiu and F.-F. He, Eur. Polym., J. 40 (2004) 307.
A. Leszczynska, J. Njuguna, K. Pielichowski and J. R. Banerjee, Thermochim. Acta, 453 (2007) 75.
A. Leszczynska, J. Njuguna, K. Pielichowski and J. R. Banerjee, Thermochim. Acta, 454 (2007) 1.
J. K. Pandey, K. R. Reddy, A. P. Kumar and R. P. Singh, Polym. Degrad. Stab., 88 (2005) 234.
K. Pielichowski and A. Leszczynska, Polimery, 51 (2006) 60.
E. M. Araújo, R. Barbosa, C. R. S. Morais, L. E. B. Soledade, A. G. Souza and M. Q. Vieira, J. Therm. Anal. Cal., 90 (2007) 841.
J. Wang, Y. Chen and J. Wang, J. Appl. Polym. Sci., 99 (2006) 3578.
S. K. Srivastava, M. Pramanik and H. Acharya, J. Polym. Sci.: Part B: Polym. Phys., 44 (2006) 471.
A. Riva, M. Zanetti, M. Braglia, G. Camino and L. Falquic, Polym. Degrad. Stab., 77 (2002) 299.
X. Zheng and C. A. Wilkie, Polym. Degrad. Stab., 82 (2003) 441.
G. Chigwada, D. Wang and C. A. Wilkie, Polym. Degrad. Stab., 91 (2006) 848.
D. M. Delozier, R. A. Orwoll, J. F. Cahoon, N. J. Johnston, J. G. Smith Jr. and J. W. Connell, Polymer, 43 (2002) 813.
R. K. Shah and D. R. Paul, Polymer, 45 (2004) 2991.
A. Tidjani, O. Wald, M.-M. Pohl, M. P. Hentschel and B. Schartel, Polym. Degrad. Stab., 82 (2003) 133.
B. Lepoittevin, N. Pantoustier, M. Devalckenaere, M. Alexandre, D. Kubies, C. Calberg, R. Jérôme and P. Dubois, Macromolecules, 35 (2002) 8385.
Y. I. Tien and K. H. Wei, J. Appl. Polym. Sci., 86 (2002) 1741.
H. A. Stretz, J. H. Koo, V. M. Dimas and Y. Zhang, Polym. Prepr., 42 (2001) 50.
W. Xie, Z. M. Gao, W. P. Pan, D. Hunter, A. Singh and R. A. Vaia, Chem. Mater., 13 (2001) 2979.
T. Ren, J. Yang, Y. Huang, J. Ren and Y. Liu, Polym. Compos., 27 (2006) 55.
H. Qin, Q. Su, S. Zhang, B. Zhao and M. Yang, Polymer, 44 (2003) 7533.
Y. Tang, Y. Hu, L. Song, R. Zong, Z. Gui, Z. Chen and W. Fan, Polym. Degrad. Stab., 82 (2003) 127.
H. Friedman, J. Polym. Sci. C, 6 (1964) 183.
T. Ozawa, Bull. Chem. Soc. Jpn., 38 (1965) 1881.
H. Flynn and L. A. Wall, J. Res. Natl. Bur. Stand., 70A (1966) 487.
S. Vyazovkin and D. Dollimore, J. Chem. Inf. Comp. Sci., 36 (1996) 42.
S. Vyazovkin, J. Comput. Chem., 22 (2001) 178.
S. Vyazovkin, I. Dranca, X. Fan and R. Advincula, Macromol. Rapid Commun., 25 (2004) 498.
K. Chen, M. A. Susner and S. Vyazovkin, Macromol. Rapid Commun., 26 (2005) 690.
S. Bourbigot, J. W. Gilman and C. A. Wilkie, Polym. Degrad. Stab., 84 (2004) 483.
J. Zhu, A. B. Morgan, F. J. Lamelas and C. A. Wilkie, Chem. Mater., 13 (2001) 3774.
J. W. Gilman, Appl. Clay Sci., 15 (1999) 31.
M. Alexandre and P. Dubois, Mater. Sci. Eng., 28 (2000) 1.
M. Zanetti, G. Camino, R. Thomann and R. Mülhaupt, Polymer, 42 (2001) 4501.
H. A. Stretz, M. W. Wootan, P. E. Cassidy and J. H. Koo, Polym. Adv. Technol., 16 (2005) 239.
S. Vyazovkin and I. Dranca, J. Phys., Chem. B, 108 (2004) 11981.
K. Chen, C. A. Wilkie and S. Vyazovkin, J. Phys. Chem. B, 111 (2007) 12685.
M. Lewin, Fire Mater., 27 (2003) 1.
M. Zanetti, P. Bracco and L. Costa, Polym. Degrad. Stab., 85 (2004) 657.
E. Donth, J. Polym. Sci. B: Polym. Phys., 34 (1996) 2881.
B. N. Jang, M. Costache and C. A. Wilkie, Polymer, 46 (2005) 10678.
B. N. Jang and C. A. Wilkie, Polymer, 46 (2005) 3264.
M. C. Costache, D. Wang, M. J. Heidecker, E. Manias and C. A. Wilkie, Polym. Adv. Technol., 17 (2006) 272.
S. Su, D. D. Jiang and C. A. Wilkie, Polym. Degrad. Stab., 84 (2004) 269.
J. M. Hwu, G. J. Jiang, Z. M. Gao, W. Xie and W. P. Pan, J. Appl. Polym. Sci., 83 (2002) 1702.
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Leszczynska, A., Pielichowski, K. Application of thermal analysis methods for characterization of polymer/montmorillonite nanocomposites. J Therm Anal Calorim 93, 677–687 (2008). https://doi.org/10.1007/s10973-008-9128-6
Published:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/s10973-008-9128-6