velikost textu

Self-assembling hybrid nanomaterials

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:
Self-assembling hybrid nanomaterials
Název v češtině:
Samouspořádavající hybridní nanomateriály
Typ:
Disertační práce
Autor:
Krzysztof Rodzeń, Ph.D.
Školitel:
Ing. Adam Strachota, Ph.D.
Oponenti:
RNDr. Jan Svoboda, Ph.D.
RNDr. Pavel Matějíček, Ph.D.
Id práce:
142186
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:
19. 6. 2017
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
reverzibilní elastomery, organicko-anorganické polymery, nanokompozity, hybridní materiály
Klíčová slova v angličtině:
reversible rubbers, organic-inorganic polymers, nanocomposites, hybrid materials
Abstrakt:
ABSTRAKT Byly syntetizovány a charakterizovány organicko-anorganické polymerní hybridy obsahující butyl stannoxanové dodekamerní cages (Sn_POSS) coby nanometrické stavební bloky. Sn_POSS byly užity jako lineární, sí ující a jako nenavázané (blendované) stavební jednotky. Za tímto ú elem byly Sn_POSS pipraveny se dv mi akrylamido-, dv mi primárními nebo sekundárními amino-, resp. se dv mi dodate nými inertními skupinami, které byly pipojeny pomocí iontov vázaných sulfonátových substituent . Sn_POSS byly zabudovány do PS-, PAOS-, PETA-, PEMA-, PHEMA-matric a do epoxidových sítí obsahujících r zn dlouhé et zce PPO. Sn_POSS vyztužuje studované matrice skrze interakce plnivo-plnivo (samouspoádávání do nano-domén), které generují srovnateln vysoké vyztužení jako dobe známé siloxanové cages “POSS“. Specifické interakce iontových vazeb Sn_POSS se vhodnými bo ními skupinami matrice rovn ž mohou zp sobit vyztužení a zárove potla it agregaci nanoplniva. Krom toho jsou nanometrické stavebni bloky Sn_POSS schopny ady chemických reakcí, jako je oligomerizace pi vysokých teplotách, disociace iontových substituent , acidolýzy vazeb Sn-butyl, a také radikálových reakcí t chto vazeb. Poslední zmín ná reakce je podstatou velmi silného antioxida ního efektu Sn_POSS v organických polymerních matricích. Vliv iontov vázaných cages na morfologii, jakož i jejich schopnost disociovat od funk ních substituent a difundovat matricí za zvýšené teploty, byly studovány pomocí analýz TEM, I a NMR. Efekt r zných vazebných situací Sn_POSS na mechanické vlastnosti byl studován do hloubky pomocí dynamicko-mechanické termální analýzy (DMTA) a test rázové houževnatosti na vzorcích hybrid polymer/Sn_POSS v p vodním stavu, po anaerobické temperaci a po oxidaci. Anti-oxida ní efekt nanometrických stavebnich blok Sn_POSS je jejich velmi atraktivní vlastností a byl studován zejména z hlediska jeho role v zabra ování hmotnostním úbytk m a degradaci mechanických vlastností matric. V závislosti na chemii oxida ní degradace m že Sn_POSS p sobit jako lineární scelující jednotka v matricích ve kterých pi oxidaci vznikají radikály na koncích fragment et zc (PETA, PEMA a PS): op tovn spojuje fragmentované et zce a tím zp sobuje zachování p vodních mechanických vlastností. Odlišný je efekt v matricích, ve kterých vznikají do asn stabilní radikály „na boku“ polymerního et zce (PPO, PAOS and PHEMA): zde Sn_POSS zp sobuje dodate né sí ování, které vede k výraznému vyztužení oxidovaných hybrid a pípadn k jejich keramizaci.
Abstract v angličtině:
ABSTRACT Organic-inorganic polymer hybrids containing butyl stannoxane dodecamer cages (Sn_POSS) as nano-building blocks were prepared and investigated. Sn_POSS was employed as a linear, crosslinking or non-bonding molecularly blended unit. For this purpose, it was synthesized with two acrylamido, primary- or secondary amino, or with two additional non- functional groups, which were attached via ionic-bonded sulfonate substituents. The nano- building block was then incorporated in matrices such as PS, PAOS, PETA, PEMA, PHEMA and PPO-based epoxies (the latter with different mesh sizes). Sn_POSS reinforces the studied matrixes by filler-filler interactions (self-assembly to nano-domains). Specific interactions of the ionic bonds of Sn_POSS with suitable pendant groups of the matrixes also can generate reinforcement and suppress filler aggregation. Moreover, the Sn_POSS can undergo several types of chemical reactions like heat-induced oligomerization, dissociation of the ionic substituents, acidolysis of the Sn-butyl bonds, as well as radical reactions of the latter. The influence of ionically bonded cages on the hybrids’ morphology, as well as their ability of dissociation and short-distance migration in the polymer network at elevated temperature, was evaluated by TEM, IR and NMR analyses. The mechanical effect of different bonding situations of Sn_POSS cages on the matrixes was thoroughly characterized by dynamic mechanical thermal- (DMTA) and by impact toughness analysis on samples of intact, annealed and oxidized polymer/Sn_POSS hybrids. The anti-oxidative effect of the Sn_POSS nano-building block is a highly attractive feature, which was investigated as preventing weight loss and the degradation of mechanical properties of the matrixes agent. The Sn_POSS can act as a linear repairing unit in matrixes in which terminal radicals are generated (PETA, PEMA or PS): it re-connects fragmented chains and thus preserves their original mechanical properties. Alternatively, in matrixes, in which temporarily stable pendant radicals are generated (PPO, PAOS and PHEMA), it causes additional crosslinking, which markedly reinforces the oxidized hybrids.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Krzysztof Rodzeń, Ph.D. 11.37 MB
Stáhnout Příloha k práci Krzysztof Rodzeń, Ph.D. 22.71 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Krzysztof Rodzeń, Ph.D. 44 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Krzysztof Rodzeń, Ph.D. 18 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Krzysztof Rodzeń, Ph.D. 7.24 MB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Jan Svoboda, Ph.D. 226 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Pavel Matějíček, Ph.D. 213 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 641 kB