|
|
Monitoring the properties of phase change materials (PCMs) over time
Šikutová, Eva ; Doležalová Weissmannová, Helena (referee) ; Řezáčová, Veronika (advisor)
The bachelor's thesis deals with monitoring the properties of phase change materials (PCMs, Phase Change Materials) over time. The theoretical block is divided into two parts. The first part focuses on the characteristics of these materials, their preparation and use in various industries. The second part presents methods for measuring the properties of PCMs samples. In the experimental part of this work, PCMs with a known defined history were analyzed by the method of differential scanning calorimetry (DSC) and the obtained results were then processed and evaluated.
|
|
|
Thermal analysis of fuels
Šrámek, Zbyněk ; Hrnčířová, Michaela (referee) ; Moskalík, Jiří (advisor)
The main goal of this thesis is to introduce the field of thermal analysis as an independent scientific discipline. The first section is mostly informative and introduces into a concept of thermal analysis. The second part describes the most fundamental and essential methods of thermal analysis and the last section is focused on evaluating a real thermogravimetric experiment which deals with biomass sample.
|
|
|
Influence of selected agents on crystallization power of polylactide
Kurakin, Yuriy ; Přikryl, Radek (referee) ; Bálková, Radka (advisor)
The influence of seven additives on the crystallization ability of polylactide (PLA), melt flow index (MVR) and mechanical tensile properties was studied. Pressed plates with a thickness of 0.8 mm were tested. Selected additives added in amounts of 0.5 and 1.0% were as follows: talc, sodium benzoate, mixtures of organic salts with amorphous SiO2 and zinc stearate, metal salt, phosphate salt, and potassium salt of 5-dimethylsulfoisophthalate (LAK-301 - nucleating agent developed for PLA). Non-isothermal crystallization measurements were performed at different cooling rates (0.3; 0.5; 0.7; 1.0 and 1.5 ° C). All nucleation agents increased the MVR of PLA except talc; the largest increase (9-fold and 24-fold) was the addition of metal salt. The additives did not fundamentally change the mechanical properties. All samples were rather brittle (the most brittle with LAK-301), the modulus of elasticity was around 1.2 GPa for all samples, the strength of PLA was increased the most by the addition of 1% talc (by 12%) and the elongation at break was increased by organic salt with SiO2. All samples with nucleating agents content of 1% were amorphous (crystalline content did not exceed 2%). Thus, the addition of reagents did not support the crystallization process during rapid cooling, even in the case of LAK-301. However, LAK-301 was acting as an excellent nucleating agent at slow cooling rates (1.5 °C / min and below). The nucleation activity of the additives decreased in the following order: LAK-301, organic salt with zinc stearate, talc, organic salt modified with amorphous SiO2 and phosphate salt. Samples with sodium benzoate and metal salt were crystallizing on cooling in several steps and it was not possible to use the method of Dobrev and Gutzow to evaluate the nucleation activity.
|
|
|
Water-cation bridges in soil organic matter
Starostová, Anna ; Komendová, Renata (referee) ; Kučerík, Jiří (advisor)
Degradace půdy zasolováním, zvyšující se teplota a následný úbytek mnonžství srážek v posledních letech vedou k rozšiřování aridních a semi-aridních oblastí (v současnosti pokrývají třetinu pevniny Země). Navíc představují globální environmentální problémy, které, pokud se nebudou správně řešit, můžou vést k vážné celosvětové krizi. V této diplomové práci jsme propojili tato témata a zaměřili se na lepší porozumění role sodných kationtů na vazbu vody v půdní organické hmotě v aridních a semi-aridních podmínkách. Náš cíl byl prozkoumat proces vzniku a stabilitu vodních molekulových můstků a vodních-kationických můstků v půdní organické hmotě, sílu vazby a množství vázáné vody v půdě za využití diferenční kompenzační kalorimetrie. Nasycení sodnými kationty bylo studováno ve dvou koncentračních oblastech. Na simulaci přirozených podmínek v půdách bylo použito nasycení vazebných míst sodnými kationty do 100% a nasycení nad 100% reprezentovalo vysoce zasolené půdy. Výsledky potvrdily význam schopnosti půdy získávat vodu ze vzdušné vlhkosti, podíl vody v půdě vzrůstal s relativní vlhkostí. Vyšší podíl vody v půdě pak způsoboval snížení síly vazebných interakcí, což bylo interpretováno jako fakt, že rovnováha mezi půdní a vzdušnou vlhkostí vede k optimální vlhkost půdy. Přítomnost sodných kationtů ve vzorcích do nasycení 100% měla na množství vody zanedbatelný vliv, ale v přesycených vzorcích umožňovala navázání většího množství vody. V přesycených vzorcích bylo také pozorováno zvýšení síly vazebných interakcí mezi půdou a vodou, což vede k její větší zádrži. Molekulové můstky byli stabilnější ve vzorcích, které obsahovaly Na+. Nejvyšší stabilita byla pozorována u 10% nasycených vzorcích, další zvyšování Na-saturace pak již vedlo k snižování stability molekulových můstků. Hlavním výstupem práce je, že tvorba vodních-kationických můstků stabilizuje půdní strukturu a že má vlyv na sílu a množství vody vázané v půdě, což představuje klíčové aspekty kvality půdy. Je potřebný rozsáhlejší výskum tohoto tématu, aby získané výsledky pomohli optimalizovat půdní manažment v aridních oblastech a také v ostatních oblastech, kde dochází k degradaci půdy.
|
|
|
Study of the influence of polyethylene terephthalate recycling on the quality of the resulting recyclate
Mach, Jakub ; Řezáčová, Veronika (referee) ; Kučerík, Jiří (advisor)
Plastics and recycling of plastics is a frequently discussed topic. The output of sythetic polymers is rising exponentially every year. In accordance with the sustainable development, development of effective recycling techniques enabling to process these huge amounts of waste and convert it back into useful material is essential. The aim of this work was to study qualitative effects of production methods, various types of recycling processes and degree of degradation of polyenthylene terephtalate on results of differential scanning calorimetry (DSC) analysis. In experimental part, analyzes of 62 regranulates of recycled PET were performed. The samples from various manufacturers differed (manufacturers use different technologies) in terms of mechanical and physico-chemical properties or additives. The results confirmed that the properties of recycled PET have an impact on thermophysical properties recorded using DSC. A simple DSC run enables distinguishing a number of fundamental qualitative properties of PET, in particular crystallinity, melting point and enthalpy, temperature and enthalpy of crystallization and glass transition temperature and in this work we show that their mutual relationship enables to estimate the quality of recycled material and the possibilities of its further use.
|
|
|
Kinetics of non-isothermal crystallization of polylactide with selected agents
Červený, Ľuboš ; Tocháček, Jiří (referee) ; Bálková, Radka (advisor)
The aim of submitted diploma thesis is the study of non-isothermal crystallization kinetics of polylactide (PLA) with selected agents (1 %) and observation of the emerging crystalline structure under polarizing optical microscope. The agents were talc, a mixture of organic salts with the addition of amorphous SiO2 (HPN 68L) and zinc stearate (HPN 20E) and LAK-301 (potassium salt of 5-dimethylsulfoisophtalate), which is a nucleating agent developer for PLA. The PLA matrix served as a reference. Non-isothermal crystallization took place on a differential scanning calorimeter at cooling rates () 0,3; 0,5; 0,7; 1; 1,5; 2 °C/min After non-isothermal crystallization, the crystalline fraction (Xc) od PLA was evaluated from X-ray diffraction analysis, and the supramolecular structure was observed after chemical degradative etching using confocal laser scanning microscope. The crystallization kinetics were evaluated by the methods of Jeziorny and Mo and the activation energy of the crystallization was determined according to the Friedmann method. All prepared materials were amorphous (Xc 40 % for up to 1,5 °C/min). However, for LAK-301, Xc decreased to 30 % already at the = 2 °C/min and it can be assumed that with increasing its nucleation activity will decrease. A spherulitic structure was observed in all samples, but the number and size of spherulites decreased with increasing and the appearance varied according to the type of agent. Both kinetic models proved to be unsuitable for materials with low Xc and the highest because the rate of crystallization did not change. With the Jeziorny method, it was possible to evaluate the kinetics only for the relative crystallinity Xt = 29–50 % and with the Mo method it was not possible to evaluate the data for the highest for PLA matrix and sample with HPN 68L. The samples with LAK-301 and HPN 68L showed the lowest activation energy.
|
|
|
Testing of commercial rubber sealing components exposed to different ambient conditions
Jančaříková, Marie ; Poláček, Petr (referee) ; Bálková, Radka (advisor)
Diploma thesis studies the effect of temperature (75 and 105 °C) and the effect of 3 kinds of liquids (silicone and hydraulic oil and coolant) at room temperature and at 105 °C on change of the structure of 3 species butadiene-acrylonitrile (NBR) seals (o-ring and two types of bolts). The seals are inspected by the thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry and infrared spectroscopy, the influence of 105 °C on the o-rings is also evaluated in terms of changes in tensile properties. The greatest changes in the composition and structure are observed on o-rings particularly due to temperature of 105 °C, there was a significant reduction in dilatability and an increase in stiffness and glass transition temperature. The root cause is the surface and centre additive decomposition and oxidation. The bolts have suffered from decomposition of the protective surface layer and the additives in the centre, structural change was minor. Exposure to 75 °C has resulted in a gradual loss of low molecular weight substances. Liquids at room temperature didn‘t affect the structure of the seals, at 105 °C it caused a loss of weight due to decomposition of the protective surface layer and release of additives and the products of their decomposition. Results showed that the common use of the NBR seals at 105 °C is unsuitable, at 75 °C it leads to gradual changes, loss in mechanical and sealing properties.
|
|
|
Structural and morphological characterization of polyamide buckles
Kubíčková, Eva ; Poláček, Petr (referee) ; Bálková, Radka (advisor)
The work deals with structrural and morphological characterization of polyamide buckles used to fasten webbins. The buckles were produced in five different years, a few of those produced in 2000 and 2004 were broken. The aime is to determine the type of polyamide and the cause of fracture of the buckles during using. The buckles were characterized in terms of structure and composition by Fourier-transform infrared spectroscopy in a mode of attenuated total reflaction, differential scanning calorimetry, thermogravimetry and X-ray diffraction. The buckles were made of polyamide 12. The broken buckles showed higher melting point, lower thermal stability and, in addition to modification it also contains modification, which is more fragile and probably represents the cause of fracture.
|
|
|
Polyhydroxybutyrate modification by grafting of functional groups
Melčová, Veronika ; Tocháček, Jiří (referee) ; Přikryl, Radek (advisor)
Presented bachelor thesis deals with a characterization of the effect of chemical grafting on thermal and mechanical properties of poly(3-hydroxybutyrate). Two grafting methods were chosen, chlorination and fluorination of PHB. The aim of the theoretical part of the work was to create a complete literature review containing basic information about polyhydroxybutyrate and the latest scientific evidence about possibilities of chemical modification of this polymer. The experimental part describes the chemical treatment of the material itself, as well as preparation of samples for testing and performing the selected analysis. Chemically grafted polymers were subjected to thermogravimetric analysis to determine their thermal stability. Thermal behavior of materials was studied by differential scanning calorimetry. Also non-isothermal crystallization of samples was observed in order to evaluate the influence of the grafted halogen atom onto the nucleation activity of the polymer. Selected samples were also subjected to dynamic mechanical analysis and tensile test.
|
|
|
Processing and Martensitic Transformations of NiTi-based Alloys
Kuběnová, Monika ; Kroupa, Aleš (referee) ; Zemčík, Ladislav (referee) ; Dlouhý, Antonín (advisor)
Cíle této práce jsou: (i) vyhodnocení vlivu Y2O3 kelímku na kontaminaci indukčně tavené NiTi slitiny obohacené niklem, (ii) optimalizace podmínek, při kterých jsou tavby uskutečněny a (iii) získání nových DSC a 3D AP dat o vlivu vodíkové atmosféry na martenzitickou transformaci a na strukturu NiTi slitin obohacené niklem s tvarovou pamětí. Byly provedeny následující experimenty: – Pět taveb bylo navrženo a provedeno tak, aby byla snížena maximální tavící teplota. – Pět přetaveb bylo uskutečněno při teplotě 1500 C s dobou výdrže 2, 10 a 20 minut a při teplotách 1450 C a 1550 C s 20 minutovou dobou výdrže. Experiment byl navržen tak, aby byl vyšetřen vliv tavící teploty a doby výdrže na obsah kyslíku pocházejícího z kelímku Y2O3 v tavenině. – Tepelné zpracování NiTi slitiny obohacené niklem v režimu I (žíhání) a v režimu II (kombinace žíhání se stárnutím) pod atmosférou vodíku, směsi vodíku s héliem a pod referenční atmosférou čistého hélia. Získané výsledky jsou: – Navržené tavící postupy vedou ke snížení maximální tavící teploty a to z 1800 C na 1400 C. Přesto toto velké snížení maximální tavící teploty nevedlo k významnému poklesu obsahu kyslíku. – Během přetavby uskutečněné při teplotě 1500 C s dobou výdrže 2 minuty se obsah kyslíku navýšil o trojnásobek jeho počáteční hodnoty a příliš se nelišil od obsahu kyslíku naměřeného ve slitině, která byla přetavena při stejné teplotě s dobou výdrže 10 minut. K nárustu o čtyřnásobek počáteční hodnoty obsahu kyslíku došlo u přetavby vedené na teplotě 1450 C po dobu 20 minut a hodnota obsahu kyslíku se příliš nelišila od hodnoty naměřené ve slitině přetavené při teplotě 1550 C se stejnou dobou výdrže. – S rostoucím parciálním tlakem vodíku dochází k potlačení jednokrokové martenzitické transformace. Významný pokles výšky DSC píku nastává při parciálním tlaku 100 mbar. 3D AP analýza odhalila, že nedochází k žádné lokální změně koncentrace a nebo pozic niklových a titanových atomů ve vzorku, který byl žíhán v režimu I ve vodíku. Bylo objeveno, že vodík tvoří stabilní intersticiální tuhý roztok v NiTi B2 mřížce, kde vytváří systém nanodomén s obsahem vodíku vyšší než 10 at%.
|
guest ::
