|
|
Viscoelasticity of polymer glasses
Ondreáš, František ; Kučera,, Jaroslav (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
This work focuses on polymer glasses relaxation behavior. Polymethylmethacrylate was chosen as a typical representative of polymer glasses. Relaxation processes were studied by dynamical mechanical spectroscopy and differential scanning calorimetry was used as a supplemental analysis. Relaxation process above Tg and high values of rubberlike plateau modulus were observed in thermomechanical spectra. High temperature relaxation transition was studied from the perspective of thermal history, frequency and axial stress dependence and influence of molecular structure was also investigated. Apparent activation energies of studied processes and their axial stress dependence for polymethylmethacrylate were determined. On the basis of obtained data, a hypothesis was developed which connects high temperature relaxation process with molecular process responsible for strain hardening.
|
|
|
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.
|
|
|
Analysis of a-SiOC:H films by selected spectroscopic techniques
Ondreáš, František ; Zmeškal, Oldřich (oponent) ; Čech, Vladimír (vedoucí práce)
This bachelor thesis deals with preparation of thin plasma polymer films on the basis of tetravinylsilane by plasma-enhanced chemical vapour deposition and film characterization by selected spectroscopic techniques. The theoretical part is a background research about plasma chemistry and spectroscopic methods of characterisation of thin plasma polymer films. The practical part consisted of preparation of two series of samples and their characterization. Prepared thin plasma polymer films were characterized by selected spectroscopic techniques. Thickness and optical constants were determined by spectroscopic elipsometry. Chemical structure was characterized by infrared spectroscopy. The results indicate the possibility of managing physico-chemical properties of thin plasma polymer films on the basis of tetravinylsilane by deposition conditions and thus possibility of preparation materials tailored to a variety of applications.
|
|
|
Biomimetické polymer/grafenové vrstevnaté nanokompozity
Dostalík, Petr ; Ondreáš, František (oponent) ; Zbončák, Marek (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zaobírá přípravou biomimetických polymer/grafenových vrstevnatých nanokompozitů. Za účelem přípravy nanokompozitů bylo nejdříve potřebné připravit vhodný grafénový materiál. Pro jeho přípravu byla zvolena Tour-Marcanova metoda, u které byl zkoumán vliv doby oxidace na strukturu výsledného grafen/grafit oxidu. Z výsledků strukturních analýz bylo vyhodnoceno, že po 4 hod. oxidace došlo k interkalaci struktury grafitu, vzniku kyslíkových skupiny (zejména epoxidových skupin) a zvětšení mezi-rovinné vzdálenosti za vzniku grafit oxidu (GO). Prodloužení oxidačního času nevedlo k zásadním změnám ve struktuře připraveného GO. Nanokompozity byly připraveny metodou spočívající v odpaření rozpouštědla. Jako matrice byl použit polární polymer – polyvinylalkohol (PVAl) za předpokladu silných interakcí mezí GO a PVAl. Za účelem podpoření interkalace GO byl v procesu přípravy nanokompozitů použit ultrazvukový dispergátor, jehož vliv se projevil nárůstem mezi-rovinné vzdálenosti GO v nanokompozitech. Bylo pozorováno, že mezi-rovinné vzdálenosti GO i krystalů PVAl jsou ovlivněny koncentrací jednotlivých složek v nanokompozitech, což nasvědčuje možné modifikaci krystalické struktury PVAl. Strukturní analýzou bylo zjištěno, že vrstvy GO byly v kompozitu úspěšně orientovány v jednom směru.
|
|
|
Studium kinetiky samouspořádávacího procesu kolagenu I
Voldánová, Michaela ; Ondreáš, František (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Kolagen, nejhojnější protein pojivových tkání, má v různých formách široké uplatnění díky svým rozmanitým biologickým i chemickým vlastnostem. Jednou z forem jsou kolagenové hydrogely, jež jsou považovány za velice vhodný materiál pro aplikaci v tkáňovém inženýrství, jelikož jsou schopny poskytovat biologicky rozložitelné scaffoldy, které se svými vlastnostmi shodují s živými tkáněmi. Tyto systémy nacházejí uplatnění například jako nosiče pro cílené dodávání léčiv s jejich řízeným uvolňováním, v kombinaci s buňkami je lze využít pro regeneraci a rekonstrukci tkání a orgánů. Zahříváním vodného roztoku kolagenu dochází k spontánnímu procesu samouspořádávání do různě distribuovaných fibrilárních struktur, které jsou v pozdější fázi fibrilogeneze předpokladem pro vytvoření opěrné trojrozměrné sítě, jež je základním stavebním prvkem gelu. Výsledné vlastnosti hydrogelu závisí nejen na jeho struktuře, ale také na podmínkách, při kterých dochází k procesu samouspořádávání. Hydrogely byly připraveny při teplotě 37 °C a fyziologickém pH. Studovaná strukturní proměnná byla koncentrace kolagenu. Doposud byly pro výzkum samouspořádávání využívány metody spektrometrické, které poskytují pouze informace o kinetice morfogeneze. V této práci byly pro výzkum kinetiky samouspořádavacího procesu kolagenu I využity metody reologické, které navíc přinášejí informace o viskoelastických vlastnostech vzniklého materiálu. Získaná experimentální data potvrdila dvoustupňový proces fibrilogeneze kolagenu I sestávajícího z nukleačního a růstového procesu. Reologicky se hydrogely kolagenu chovaly jako nelineární pseudoplastické látky s mezí kluzu. Byl učiněn pokus o molekulární interpretaci získaných výsledků. Za využití 2-parametrické Avramiho rovnice byla stanovena rychlost samouspořádávání pro jednotlivé koncentrace kolagenu a hodnota Avramiho exponentu určujícího tvar vznikajících útvarů. Připravené hydrogely byly rovněž vystaveny zvyšujícímu se smykovému namáhání (amplituda deformace, smyková rychlost). Při větších amplitudách docházelo k rozpadu vzniklé struktury hydrogelu, přičemž byla zachována schopnost částečné regenerace struktury.
|
|
|
Rychlost opakovaného zachycení a uvolnění vody směsným recyklátem jednorázových plen a jeho jednotlivých komponent
Březinová, Štěpánka ; Ondreáš, František (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá recyklací jednorázových plen. Odpad z jednorázových plen má potenciál pro druhotné využití a zároveň jde o ekologičtější variantu než spalování tohoto odpadu. Procesem recyklace je potřeba oddělit jednotlivé části pleny, aby mohly být dále využívány. Produktem recyklace v této práci je recyklační směs (recyklát), kterou tvoří buničina společně s polyakrylátem sodným. Polyakrylát sodný patří mezi superabsorpční polymery, které mají velké absorpční schopnosti, přičemž tyto vlastnosti má i získaná recyklační směs. V experimentální části je recyklační směs analyzována a její absorpční a desorpční schopnost je porovnávána s vlastnostmi polyakrylátu draselného.
|
|
|
Thermomechanical response of polymer nanocomposites with preparation protocol controlled nanoparticle dispersion
Ondreáš, František ; Chodák,, Ivan (oponent) ; Matějka,, Libor (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
This thesis is focused on a fundamental investigation of nanoparticle self-assembly in polymer liquids and on properties of the prepared polymer nanocomposites with controlled nanoparticle dispersion. Despite recent progress in understanding polymer nanocomposites, there are still unfilled gaps in the fundamental knowledge of relaxation phenomena and mechanical properties of various nanostructures that would provide key information for designing hierarchical or multidomain nanocomposites processable by additive manufacturing technologies. The emphasis was put on the investigation of the preparation protocol influence on the final dispersion state, preparation of various nanostructures – individually dispersed NPs, chain bound clusters, and contact aggregates at a constant composition, and determination of their relaxation and mechanical properties. Moreover, nanoparticles were utilized as “probes” in polymer matrix that affect the segmental ordering and the relaxation dynamics of polymer chains. This approach can help to derive the relationship between the nano scale segmental dynamics and macro scale mechanical properties of polymer glasses. It is a challenging fundamental scientific problem with an extreme technological importance. Non-grafted ceramic nanoparticles and polymer glasses were used to avoid the focus to deflect from the study of the nanoparticle–polymer interaction influence towards the influence of the graft–polymer interaction or the altered crystalline structure. A thorough investigation was performed for the PMMA/SiO2 model system and subsequently broadened to systems with different matrices (PC and PS) and nanoparticles (ZnO2 and Fe2O3) in order to generalize the obtained results. Nanostructure, volume fraction, and composition dependences of relaxation – glass transition temperature, reptation time, plateau modulus, number of entanglements, and mechanical properties – yield stress, yield drop, elastic modulus, strain hardening modulus, and creep response were determined. Achieved results were interpreted by means of the recent models. The determined relaxational and mechanical properties were connected to provide information about the molecular processes responsible for the mechanical response of the polymer nanocomposites.
|
|
|
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.
|
host ::
RSS.