|
|
Effect of sub-micrometer structural features on rheology of polymer nanocomposites
Lepcio, Petr ; Chodák,, Ivan (oponent) ; doc.Ing.Marián Lehocký, Ph.D. (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Polymer nanocomposites (PNCs) hold a great promise as future lightweight functional materials processable by additive manufacturing technologies. However, their rapid deployment is hindered by their performance depending strongly on the nanoparticle (NP) spatial organization. Therefore, the ability to control the nanoparticle dispersion in the process of PNCs preparation is a crucial prerequisite for utilizing their potential in functional composites. This work investigates solution blending of PNCs in a model glass forming polymer matrix, a bulk processing technique of a tailored NP spatial organization controlled by structural and kinetic variables of the preparation protocol. The presented results describe the differences between nanoparticle induced changes on the rheological behavior of a polystyrene solution under large amplitude oscillation shear (LAOS). High-affinity OP-POSS NPs seem to interact with the PS at low filler loadings and form stiffened aggregates, whereas low-affinity OM-POSS NPs remained rather uninvolved in the polymer deformation at these conditions. Furthermore, an interest was focused on the impact of the blending solvent on the NP spatial arrangement in silica/PMMA and silica/PS nanocomposites, which has already been suggested as the controlling parameter of the solid-state structure. An emphasis was put on the qualitative differences between “poorly dispersed” NP arrays which, by combination of rheological assessment and structural analysis (TEM, USAXS), were identified as chain bound clusters and two types of aggregates, one of thermodynamic and the other of a kinetic origin, which are characterized by substantially distinct formation kinetics and mismatched properties compared to individually dispersed NPs and each other. The currently observed types of NP dispersion were quantitatively linked with their rheological properties during the solution blending step and the amount of polymer adsorption and depletion attraction. The results were compared to the PRISM theory. Finally, the importance of NP spatial organization was demonstrated on the comparison of glass transition temperatures of various structures at constant chemical composition.
|
|
|
Preparation and characterization of lightweight polymer materials with hierarchical cellular structure
Režnáková, Ema ; Ondreáš, František (oponent) ; Lepcio, Petr (vedoucí práce)
The asymmetrical arrangement of cellular structure allows for an accurate functional adaptation at all levels of hierarchy, which derives excellent features for the development of new materials. The main objective of introducing a hierarchy into cellular structures is to improve the mechanical behaviour of the material while maintaining its elastic properties. A part of this work is devoted to the literature review related to the lightened cellular polymeric materials with hierarchical cellular structure. The rest is focused on the preparation of PLA based polymer structures using 3D printing, followed by a saturation in CO2 and a foaming in a silicon oil at elevated temperature. Samples were prepared from natural and white PLA filaments. Based on a series of experiments, optimal conditions for the saturation and foaming process were identified. Through 3D printing and foaming, a one-, two- and three-level hierarchy was introduced into the beam-shaped samples and the effect of the internal cell arrangement on the strain response of the material was examined by the means of a mechanical three-point bending test. Increasing the level of the hierarchy led to an increase in material resistance, which resulted in high values of strength and strain energy (toughness) based on the samples density. The best results were achieved by samples with “sandwich” structure with three levels of hierarchy and 30% filling. Despite the shorter plateau, there was a significant increase in strength and strain energy compared to gradient structures. At the same time, the contribution of the polymer structures prepared in this field of research was demonstrated by comparison with the theoretical model.
|
|
|
Adheze a-SiOC:H vrstev na plošných substrátech
Lepcio, Petr ; Salyk, Ota (oponent) ; Čech, Vladimír (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá přípravou tenkých vrstev plazmových polymerů připravených metodou plazmochemické depozice z plynné fáze na plošných substrátech. Jako monomer byl použit tetravinylsilan. Byly připraveny dvě série vzorků. Vzorky první série byly připraveny při různých hodnotách efektivního výkonu z čistého tetravinylsilanu a vzorky druhé série byly připraveny z depoziční směsi tetravinylsilanu s různým obsahem kyslíku při stejném efektivním výkonu. Tloušťka vrstev byla stanovena spektroskopickou elipsometrií a chemická struktura infračervenou spektroskopií. Pro určení míry adheze byla použita vrypová zkouška, ze které byla stanovena kritická normálová síla selhání adheze vrstev. Podoba provedených vrypů byla získána pomocí mikroskopie atomárních sil (AFM). Ze získaných dat byla posouzena možnost zlepšení adheze změnou efektivního výkonu a obsahu kyslíku v depoziční směsi.
|
|
|
Antimikrobiální vlastnosti fotopolymerních 3D tištětných nanokompozitů
Matonohová, Zuzana ; Sevriugina, Veronika (oponent) ; Lepcio, Petr (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá přípravou a charakterizací nanokompozitů vhodných pro 3D tisk metodou maskovací stereolitografie (MSLA) a důrazem na antimikrobiální vlastnosti připravených nanokompozitů. Teoretická část práce je věnovaná rešerši o aditivní výrobě a 3D tisku, materiálech vhodných pro 3D tisk metodou MSLA a nanokompozitech. Experimentální část práce se pak zabývá přípravou jednotlivých kompozitů obsahující nanočástice (ZnO, AZO, TiO2 a uhlíkové nanotrubičky) a jejich následným testováním. Tisknutelnost materiálu byla sledována pomocí tvorby Jacobsonových pracovních křivek a diferenční kompenzační fotokalorimetrie (foto-DSC), následně byla hodnocena struktura kompozitu pomocí infračervené spektroskopie sFourierovou transformací (FTIR) a termogravimetrické analýzy (TGA), mechanické vlastnosti pak byly sledovány dynamicko-mechanickou analýzou (DMA) a tahovými zkouškami. Stěžejním bodem této práce pak byly antimikrobiální testy, které byly provedeny jak vytištěných vzorcích kompozitu, tak na samotných nanočásticích.
|
|
|
Struktura a vlastnosti fyzikálně pěněných polymerních nanokompozitů
Kotoučková, Simona ; Ondreáš, František (oponent) ; Lepcio, Petr (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá fyzikálně pěněnými polymerními nanokompozity. Teoretická část práce pojednává o různých možnostech příprav polymerních pěn. Další důležitou problematikou, na níž se teoretická část zaměřuje, je schopnost řízení prostorové organizace nanočástic v polymerní matrici. Pro experimentální část práce byl použit polymethylmethakrylát (PMMA) jako modelový systém, přičemž se předpokládá, že ze získaných závěrů bude možné vycházet při výzkumu komplikovanějších systémů s širším potenciálem praktického využití, jako je například polypropylen impakt-kopolymer (ICPP). Experimentální část se zaměřuje na optimalizaci postupu přípravy nanokompozitní pěny. Předmětem optimalizace je stanovení vhodné saturační doby, kdy za daného tlaku dojde k dosažení maximální saturace oxidem uhličitým. Vliv nanočástic na průběh saturace a pěnění byl zkoumán porovnáním nanokompozitů s přípravou čistých polymerních pěn. U připravených vzorků pěn byla vyhodnocena tvarová stálost během pěnění a rozměrová stabilita po vypěnění při zvýšené teplotě. Byl vyhodnocen vliv nanočástic na výslednou strukturu porézního materiálu. Tento vliv byl prokázán přípravou a vyhodnocením pořízených SEM snímků vzorku laminární struktury obsahující kompozitní a čistě polymerní vrstvu.
|
|
|
Řízení rozpustnosti biodegradovatelných obalů na bázi škrobu
Krobot, Štěpán ; Ondreáš, František (oponent) ; Lepcio, Petr (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá přípravou a testováním biodegradovatelných fólií na bázi škrobu. Cílem práce je laboratorní příprava fólií na bázi různých druhů škrobu, glycerolu, polyvinylalkoholu a s přídavkem plastifikátoru – kyseliny citronové. Byly použity čtyři různé druhy škrobu a dva druhy polyvinylalkoholu. V první sérii vzorků byl měněn poměr přidaného glycerolu k obsahu škrobu. Vzorky ve druhé sérii byly připraveny ve stejných poměrech, avšak s rozdílným PVA. Do poslední série vzorků byl navíc přidán roztok kyseliny citronové. Druhým cílem práce, po vylisování fólií, bylo stanovení jejich rozpustnosti a stability ve vodném prostředí v závislosti na poměru mezi přidaným glycerolem k obsahu škrobu, na druhu použitého polyvinylalkoholu, a na přídavku kyseliny citronové do směsi. Bylo zjištěno, že kyselina citronová má zřejmě vliv na chemickou strukturu fólií a tím ovlivňuje jejich rozpustnost ve vodném prostředí a rovněž mechanické vlastnosti. Ke studiu struktury fólií a objasnění jejího vlivu na rozpustnost byla použita infračervená spektrometrie s Fourierovou transformací (FTIR).
|
|
|
Optimalizace přípravy biodegradovatelných obalů na bázi škrobu a jejich charakterizace pro adaptaci na výrobní technologie
Krahulová, Veronika ; Ondreáš, František (oponent) ; Lepcio, Petr (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá problematikou přípravy biodegradovatelných obalů na bázi škrobu. Cílem práce je optimalizovat přípravu a ověřit jejich charakterizaci pro adaptaci a výrobní technologie. Fólie byly tvořeny škrobem, polyvinylalkoholem a glycerolem. Byly testovány 4 druhy škrobů, 3 druhy PVA a různé poměry přidaného glycerolu. Škrobové fólie byly připravovány litím, kdy za účelem termoplastifikace škrobu nebyla využita destilovaná voda, ale pouze glycerol pro snížení energetických nákladů na přípravu. U takto připravených filmů byly testovány mechanické vlastnosti. Experimentálně zjištěné hodnoty prodloužení při přetržení a pevnosti v tahu u fólie tvořené pšeničným škrobem byly porovnány se semiempirickým modelem. Ukázalo se, že příprava termoplastifikace škrobu glycerolem vede k značnému navýšení prodloužení při přetržení, ale zároveň ke znatelnému poklesu pevnosti v tahu oproti přípravě z roztoku. Byly zkoumány i reologické vlastnosti připravených fólií. Infračervená spektroskopie (FTIR), termogravimetrická analýza (TGA) a diferenciální skenovací kalorimetrie (DSC) byly využity ke studiu struktury fólií.
|
|
|
Preparation and characterization of self assembled polymer nanocomposites
Lepcio, Petr ; Žídek, Jan (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Polymer nanocomposites based on polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS) are promising field which could potentially utilize self-assembly approach in designing new materials. In this thesis, a preparation protocol of octaphenyl-POSS/PS, octamethyl-POSS/PMMA and octamethyl-POSS/PS systems was described and thermomechanic properties in solid state and rheological properties in solution were investigated. The obtained results are discussed with focus on nanoparticles dispersion state theories.
|
|
|
Preparation of soil conditioners and characterization of their nutrient release kinetics
Horváthová, Lenka ; Jančář, Josef (oponent) ; Lepcio, Petr (vedoucí práce)
This diploma thesis deals with the preparation of multifunctional soil conditioners based on potato starch, in order to slow down the release of nutrients. Materials with different contents of superabsorbent polymer and zeolite were prepared. Spectra indicating the formation of new bonds were evaluated by infrared spectroscopy. The kinetics of nutrient release were observed in the prepared samples of soil conditioners in an aqueous medium, where nutrient retention was demonstrated. Other samples were tested on plants, which proved a mostly positive effect on growth and other factors.
|
|
|
Pokročilé směsi na bázi PC/ABS
Siudová, Alena ; Lepcio, Petr (oponent) ; Ondreáš, František (vedoucí práce)
Tato diplomová práce studuje směsi polykarbonátu a akrylo-nitryl-butadien-styrenu. Zabývá se optimalizací jejich výroby v laboratorním měřítku a charakterizací jejich vlastností. Porovnává výsledky se vzorkem, který byl připraven v běžné výrobě komerčním partnerem. Pokouší se zlepšit vlastnosti připravovaných směsí pomocí nanoplniv, kompatibilizátorů a modifikátorů houževnatosti. Srovnává a diskutuje dosažené výsledky jednotlivých receptur, a to konkrétně vztahy mezi mikrostrukturou, reologickými vlastnostmi a mechanickými vlastnostmi.
|
host ::
RSS.