velikost textu

Organic-Inorganic Polymer Nanocomposites

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Organic-Inorganic Polymer Nanocomposites
Název v češtině:
Organicko-anorganické polymerní nanokompozity
Typ:
Disertační práce
Autor:
Sergii Ponyrko, Ph.D.
Školitel:
RNDr. Libor Matějka, D.Sc. (Tech.), DSc.
Oponenti:
doc. RNDr. Ivan Krakovský, CSc.
Ing. Jiří Zelenka, CSc.
Id práce:
113041
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra fyzikální a makromol. chemie (31-260)
Program studia:
Makromolekulární chemie (P1405)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
18. 2. 2016
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
organicko-anorganický nanokompozit, in situ připravená silika, bezvodý sol-gel proces, mezifázová interakce, iontové kapaliny, houževnatost, polymer s tvarovou pamětí, vratné napětí
Klíčová slova v angličtině:
organic-inorganic nanocomposite, in situ build silica, nonaqueous sol-gel process, interphase interaction, ionic liquids, toughness, shape-memory polymer, recovery stress
Abstrakt:
Abstrakt Polymery na bázi epoxidových pryskyřic jsou velmi běžnými polymery, které jsou vhodné pro přípravu nových lepších materiálů - nanokompozitů. Tato práce se zaměřila na zlepšení termomechanických vlastností epoxidových termosetů, při současném zachování jejich stávajících vhodných vlastností, a dále na potenciální aplikaci získaných poznatků v tzv. "chytrých" systémech. Hlavní část této práce je věnována ztužení epoxidových termosetů in situ připraveným oxidem křemičitým a syntéze organicko-anorganických nanokompozitů. Fluorid boritý monoethylamine (BF3MEA) byl použit jako účinný katalyzátor pro tvorbu nanočástic siliky (oxidu křemičitého) v epoxy- aminové matrici bezvodým sol-gel procesem (v nepřítomnosti vody). Navrhli jsme mechanismus bezvodého sol-gel procesu a studovali vývoj struktury během tvorby nanokompozitů. Poté jsme určili strukturu, morfologii a termomechanické vlastnosti připravených epoxy-křemičitých nanokompozitů. Značná pozornost byla věnována použití kopulačního činidla a iontových kapalin pro zlepšení kompatibility mezi organickou matricí a příslušnými anorganickými částicemi. Díky optimalizaci bezvodého sol-gel procesu a kombinací tetramethoxysilanu (TMOS) s kopulačním činidlem glycidyloxypropyltrimethoxysilanem (GTMS), byly syntetizovány tepelně odolné nanokompozity s vysokou hodnotou Tg. Použití iontových kapalin vede ke vzniku nových fyzikálních a chemických interakcí, které umožňují regulaci mezifázových interakcí v nanokompozitech a zlepšení vlastností. Druhá část této práce byla věnována studiu a přípravě teplotně citlivých polymerů s tvarovou pamětí (SMP-shape memory polymer), za použití výše popsaných epoxidových nanokompozitů. Výzkum byl zaměřen na obecné studium chování polymerů s tvarovou pamětí a zvýšení mechanické pevnosti těchto polymerů, s cílem navrhnout a připravit vysoce výkonný SMP nanokompozit. Regulace a vyladění tahových, viskoelastických a termomechanických vlastností nanokompozitů umožnila optimalizaci tvarově-paměťového chování. Připravené SMP na bázi nanokompozitů vykazují zlepšené vlastnosti, týkající se tvarové paměti. Polymery mají vysokou vratnou deformabilitu a při návratu do původního stavu generují vysoké vratné napětí. Zároveň vykazují dokonalou stabilitu deformovaného tvaru a rychlý a úplný návrat do původního tvaru. Klíčová slova: organicko-anorganický nanokompozit, in situ připravená silika, bezvodý sol-gel proces, mezifázová interakce, iontové kapaliny, houževnatost, polymer s tvarovou pamětí, vratné napětí.
Abstract v angličtině:
Abstract The epoxy based polymer is one of the very common polymers, which was used as a host to create new better materials - nanocomposites. This thesis focused on the improvement of the thermomechanical properties of the epoxy thermosets without deteriorating their existing benefits and on further potential application of this knowledge in “smart” systems. The largest part of this work is dedicated to the reinforcement of epoxy thermosets by in situ generated silica and synthesis of organic-inorganic nanocomposites. Borontrifluoride monoethylamine (BF3MEA) was chosen as effective catalyst for the formation of nanosilica in epoxy-amine network matrix under nonaqueous (non-hydrolytic) sol-gel process. We proposed the mechanism of the nonaqueous sol-gel procedure, studied the structure evolution during the nanocomposite formation, and also determined the structure, morphology and thermomechanical properties of the obtained epoxy-silica nanocomposites. Significant attention in this work was given to the application of coupling agent and ionic liquids to improve compatibilization of the organic matrix and the inorganic part. As a result of the nonaqueous sol-gel process optimization by combination of the tetramethoxysilane (TMOS) and the coupling agent glycidyloxypropyltrimethoxysilane (GTMS), the high-Tg and heat resistant nanocomposites were synthesized. Application of ionic liquids allows tuning the interface interactions in nanocomposites by producing a sequence of physical or chemical interactions. The epoxy-based nanocomposites were applied in the second part of the thesis for the study and preparation of temperature responsive shape memory polymers (SMP). The investigation was focused on general study of shape memory (SM) behaviour and enhancement of mechanical strength of SMP in order to design and prepare the high performance SMP nanocomposite. The tuning of thermomechanical, tensile and viscoelastic properties enabled to optimize the SM behaviour. The synthesized nanocomposite-based SMP shows improved SM properties such as perfect shape fixity and recovery, including the enhanced high recovery stress and recoverable deformability. Keywords: organic-inorganic nanocomposite, in situ build silica, nonaqueous sol-gel process, interphase interaction, ionic liquids, toughness, shape- memory polymer, recovery stress.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Sergii Ponyrko, Ph.D. 12.32 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Sergii Ponyrko, Ph.D. 34 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Sergii Ponyrko, Ph.D. 15 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Sergii Ponyrko, Ph.D. 3.16 MB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Ivan Krakovský, CSc. 1.52 MB
Stáhnout Posudek oponenta Ing. Jiří Zelenka, CSc. 2.8 MB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 716 kB