|
|
Effect of sub-micrometer structural features on rheology of polymer nanocomposites
Lepcio, Petr ; Chodák,, Ivan (referee) ; doc.Ing.Marián Lehocký, Ph.D. (referee) ; Jančář, Josef (advisor)
Polymerní nanokompozity (PNCs) mají slibnou budoucnost jako lehké funkční materiály zpracovatelné aditivními výrobními technologiemi. Jejich rychlému rozšíření však brání silná závislost jejich užitných vlastností na prostorovém uspořádání nanočástic (NP). Schopnost řídit disperzi nanočástic je tak klíčovým předpokladem pro jejich uplatnění ve funkčních kompozitech. Tato práce zkoumá přípravu polymerních nanokompozitů v modelové sklotvorné polymerní matrici roztokovou metodou, technikou schopnou vytvářet prostorové uspořádání nanočástic řízené strukturními a kinetickými parametry přípravného procesu. Prezentované výsledky popisují rozdíly mezi změnami rheologického chování roztoku polystyrenu při oscilačním smyku s vysokou amplitudou (LAOS) vyvolanými nanočásticemi. Výsledky vedou k závěru, že vysoce-afinní OP-POSS nanočástice při nízkých koncentracích dobře interagují s PS a tvoří tuhé agregáty, zatímco nízko-afinní OM-POSS nanočástice za těchto podmínek neovlivňují deformační chování polymerních řetězců. Dále byla pozornost zaměřena na vliv použitého rozpouštědla na uspořádání nanočástic v SiO2/PMMA a SiO2/PS nanokompozitech, který je v literatuře prezentován jako parametr řídící prostorové uspořádání nanočástic v pevném stavu. Důraz byl kladen na kvalitativní rozdíly mezi „špatně dispergovanými“ shluky nanočástic, které byly na základě rheologie a strukturální analýzy (TEM, USAXS) identifikovány jako polymerními řetězci vázané nanočásticové klastry a dva typy agregátů, jeden termodynamického a druhý kinetického původu. Jednotlivé druhy agregátů se vyznačují odlišnými kinetikami vzniku a rozdílnými vlastnostmi jak mezi sebou, tak v porovnání s dispergovanými nanočásticemi. Pozorované typy disperze nanočástic byly kvantitativně posouzeny podle svých rheologických vlastností během roztokové přípravy, podle kterých byla vyhodnocena míra adsorpce polymeru na povrch nanočástic a atrakce ve vypuzeném objemu. Výsledky byly porovnány s teorií PRISM. Důležitost uspořádání nanočástic byla demonstrována na porovnání teplot skelných přechodů různých struktur při stejném chemickém složení.
|
|
|
Hybrid materials with improved thermomechanical properties
Perchacz, Magdalena ; Beneš, Hynek (advisor) ; Vlček, Tomáš (referee) ; Brožek, Jiří (referee)
Epoxy resins have been broadly used in the industry for adhesives, laminates, coatings, composites, encapsulation of electronic devices, printed circuit boards, etc. Despite their excellent adhesion to different materials, heat and chemical resistance and good mechanical properties, they also exhibit few drawbacks like brittleness, high thermal expansion coefficient (CTE), poor resistance to crack initiation and growth. Therefore, the thesis is focused on the preparation of epoxy-silica hybrid materials exhibiting improved thermomechanical properties compared to the neat epoxides, without impairing their beneficial features. The main synthetic route of epoxy-silica hybrids' preparation has been the sol-gel process of alkoxysilanes, allowing either in-situ formation of high purity and homogeneity silica particles or creation of various siloxane structures in a form of liquid (sol) silica-based precursors. The sol-gel method, on one hand, helps to omit too high viscosity of nanofiller suspension and energy-intensive nanofiller dispergation problems, but on the other hand, is often associated with necessity to use solvents and to remove formed volatiles. Therefore, in the first part of the thesis, a simple solvent-free sol-gel procedure, enabling to minimize the side-effect of solvent evaporation and...
|
|
|
Effect of sub-micrometer structural features on rheology of polymer nanocomposites
Lepcio, Petr ; Chodák,, Ivan (referee) ; doc.Ing.Marián Lehocký, Ph.D. (referee) ; Jančář, Josef (advisor)
Polymerní nanokompozity (PNCs) mají slibnou budoucnost jako lehké funkční materiály zpracovatelné aditivními výrobními technologiemi. Jejich rychlému rozšíření však brání silná závislost jejich užitných vlastností na prostorovém uspořádání nanočástic (NP). Schopnost řídit disperzi nanočástic je tak klíčovým předpokladem pro jejich uplatnění ve funkčních kompozitech. Tato práce zkoumá přípravu polymerních nanokompozitů v modelové sklotvorné polymerní matrici roztokovou metodou, technikou schopnou vytvářet prostorové uspořádání nanočástic řízené strukturními a kinetickými parametry přípravného procesu. Prezentované výsledky popisují rozdíly mezi změnami rheologického chování roztoku polystyrenu při oscilačním smyku s vysokou amplitudou (LAOS) vyvolanými nanočásticemi. Výsledky vedou k závěru, že vysoce-afinní OP-POSS nanočástice při nízkých koncentracích dobře interagují s PS a tvoří tuhé agregáty, zatímco nízko-afinní OM-POSS nanočástice za těchto podmínek neovlivňují deformační chování polymerních řetězců. Dále byla pozornost zaměřena na vliv použitého rozpouštědla na uspořádání nanočástic v SiO2/PMMA a SiO2/PS nanokompozitech, který je v literatuře prezentován jako parametr řídící prostorové uspořádání nanočástic v pevném stavu. Důraz byl kladen na kvalitativní rozdíly mezi „špatně dispergovanými“ shluky nanočástic, které byly na základě rheologie a strukturální analýzy (TEM, USAXS) identifikovány jako polymerními řetězci vázané nanočásticové klastry a dva typy agregátů, jeden termodynamického a druhý kinetického původu. Jednotlivé druhy agregátů se vyznačují odlišnými kinetikami vzniku a rozdílnými vlastnostmi jak mezi sebou, tak v porovnání s dispergovanými nanočásticemi. Pozorované typy disperze nanočástic byly kvantitativně posouzeny podle svých rheologických vlastností během roztokové přípravy, podle kterých byla vyhodnocena míra adsorpce polymeru na povrch nanočástic a atrakce ve vypuzeném objemu. Výsledky byly porovnány s teorií PRISM. Důležitost uspořádání nanočástic byla demonstrována na porovnání teplot skelných přechodů různých struktur při stejném chemickém složení.
|
|
|
Hybrid materials with improved thermomechanical properties
Perchacz, Magdalena ; Beneš, Hynek (advisor) ; Vlček, Tomáš (referee) ; Brožek, Jiří (referee)
Epoxy resins have been broadly used in the industry for adhesives, laminates, coatings, composites, encapsulation of electronic devices, printed circuit boards, etc. Despite their excellent adhesion to different materials, heat and chemical resistance and good mechanical properties, they also exhibit few drawbacks like brittleness, high thermal expansion coefficient (CTE), poor resistance to crack initiation and growth. Therefore, the thesis is focused on the preparation of epoxy-silica hybrid materials exhibiting improved thermomechanical properties compared to the neat epoxides, without impairing their beneficial features. The main synthetic route of epoxy-silica hybrids' preparation has been the sol-gel process of alkoxysilanes, allowing either in-situ formation of high purity and homogeneity silica particles or creation of various siloxane structures in a form of liquid (sol) silica-based precursors. The sol-gel method, on one hand, helps to omit too high viscosity of nanofiller suspension and energy-intensive nanofiller dispergation problems, but on the other hand, is often associated with necessity to use solvents and to remove formed volatiles. Therefore, in the first part of the thesis, a simple solvent-free sol-gel procedure, enabling to minimize the side-effect of solvent evaporation and...
|
guest ::
