|
|
Funkcionalizace polyethylenu roubováním
Hofmann, Jan ; Figalla, Silvestr (oponent) ; Petrůj, Jaroslav (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá funkcionalizací polyethylenu roubováním. Teoretická část shrnuje poznatky o různých typech kopolymerů, radikálovém roubování a faktorech, které ovlivňují vlastnosti modifikovaných polymerů a jejich biodegradabilitu. Experimentální část se zabývá modifikací polyethylenu v hnětiči za různých procesních podmínek. Hnětené směsi se skládají z polyethylenu, kyseliny polymléčné a dalších aditiv (iniciátor, stabilizátory). V průběhu hnětení jsou snímány točivý moment a teplota. Některé mechanické vlastnosti vzniklých materiálů jsou testovány na přístroji Zwick Z010. Reologické vlastnosti vzorků byly vyšetřovány pomocí indexu toku taveniny.
|
|
|
Technologická optimalizace čtvrtprovozní výroby PP-g-IAH
Arvai, Tomáš ; Petrůj, Jaroslav (oponent) ; Kučera, František (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá optimalizací čtvrtprovozní výroby polypropylenu roubovaného anhydridem kyseliny itakonové. Teoretická část popisuje dosavadní poznatky z radikálového roubování polyolefinů s důrazem na různé faktory ovlivňující proces roubování v tavenině. V experimentální části bylo v rámci optimalizace měřeno množství polymeru vytlačeného za hodinu, dále krouticí momenty a tlaky na trysce dvoušnekového extrudéru v průběhu všech extruzí. V souběžně rotujícím dvoušnekovém extrudéru (Brabender 25 DSE L/D = 34) byly připraveny dvě sady vzorků. Pro výrobní teplotu 200 °C byla sada v rozsahu molárních poměrů iniciátoru ku monomeru 1:2 až 1:20, sada pro teplotu 230 °C byla v rozsahu 1:4 až 1:20. U všech extruzí byly nastaveny otáčky 30 RPM, reakční doba 3 minuty a všechny vzorky obsahovali stejnou hmotnostní koncentraci monomeru 0,5 %, iniciátorem byl 2,5-di(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylhexan (Luperox 101). Degradace vzorků byla sledována měřením MVR, konverze a koncentrace navázaného monomeru ve vzorcích byly analyzovány acidobazickou titrací a FT-IR spektroskopií.
|
|
|
Post-polymerization modification of polyolefins for the preparation of hydroxylated macroinitiators
Boldovjaková, Tatiana ; Kučera, František (oponent) ; Petruš, Josef (vedoucí práce)
The diploma thesis deals with post-polymerization hydroxylation of polypropylene in solid state. Regarding the literature review, polypropylene was hydroxylated by radical grafting in aqueous solution of potassium persulfate at 100 °C, under nitrogen atmosphere for 60 minutes. Hydroxylation of polypropylene was performed at different concentrations of potassium persulfate (1; 5; 10 mol. %) and two different water/potassium persulfate molar ratios. The effects of reaction system composition and reaction conditions on reaction efficiency, extent of side reactions, thermal and rheological properties of hydroxylated polypropylene were evaluated. The presence and concentration of hydroxyl groups on polypropylene surface was determined by structural analysis (FTIR, XPS), while the highest efficiency was achieved in the presence of nonionic wetting agents, using 10 mol. % potassium persulfate and at lower water/potassium persulfate molar ratio. Based on changes in polypropylene structure, the modification took place mainly in the amorphous phase of the polymer. In addition to hydroxylation, concurrent side reactions have been reported, in particular the oxidation of wetting agents and polypropylene, which has resulted in chain cleavage, reducing the average molecular weight of the polypropylene.
|
|
|
Functionalization of Poly(Lactic Acid)
Petruš, Josef ; Pospíšil, Ladislav (oponent) ; Alexy,, Pavol (oponent) ; Petrůj, Jaroslav (vedoucí práce)
The theoretical part of proposed thesis describes principle of radical grafting as well as the most important controlling factors affecting reaction course. Radical grafting of poly(lactic acid) (PLA) via reactive modification is the most promising technique for the preparation of biodegradable polymeric materials with various properties. Actual knowledge of PLA modification via radical grafting in melt is mentioned in the literature review as well as its potential applications. Experimental part deals with functionalization of PLA with itaconic anhydride (IAH) via radical grafting in the melt. Grafting reaction was initiated by 2,5-bis(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylhexane (L101). In the first part, radical grafting is investigated “in situ” using differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA). Exothermic peak on DSC thermogram reflects grafting reaction which allows calculation of activation energy of reaction. With regard to “in situ” TGA thermogram, formation of byproducts during radical modification was observed. In the second part, functionalization of PLA was achieved in discontinuous internal mixer under defined reaction conditions which were tailored to half-life time of chosen initiator and PLA processing parameters. Reaction temperature 190 °C was calculated according to Arrhenius equation and reaction time 6 min. These conditions were considered to be convenient with respect to decomposition kinetics of L101 and suppression of PLA degradation. IAH was succesfully grafted onto PLA backbone which was proved by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) due to presence of –CH2 vibrations at 2860 and 2920 cm-1. Increase of integral intensity of the absorption band centered at 1750 cm-1 proved appearance of anhydride C=O vibrations overlapped by C=O vibrations of PLA backbone. Nuclear magnetic resonance (1H-NMR) did not detect oligomeric IAH grafted onto PLA. Different concentration of reactants (0.5–10 wt % of IAH, 0.1–2 wt % of L101) was applied in order to evaluate its influence on grafting yield and the extent of side reactions such as -scission, branching and crosslinking. At high concentration of both IAH and L101, IAH homopolymerization occurs although it is neglected in the most of research works. This argument is supported by colorimetric analysis, characterization of samples prepared by polymerization of IAH under grafting conditions and thermal stability of fractions extracted from PLA-g-IAH. Radical modification of PLA improves chain flexibility due to bulky IAH which was detected as a decrease of glass transition temperature (Tg). Increased content of amorphous phase, improved hydrophilicity, branched structure and chain scission enhanced biodegradability of PLA-g-IAH compared to neat PLA. Non-radical degradation during processing was proved by change of melt behaviour. This undesired effect was suppressed by addition of chain extender with reactive epoxy groups. Reaction between epoxy groups of chain extender and carboxyl groups of PLA was proved by structure analysis and change of rheological behavior of PLA-g-IAH.
|
|
|
Reaktivní zpracování polypropylénu
Matláková, Jana ; Žídek, Jan (oponent) ; Lehocký, Marián (oponent) ; Kučera, František (vedoucí práce)
Literární část popisuje princip radikálově iniciovaného roubování a vliv jednotlivých parametrů na průběh roubování. Rešerše shrnuje nejnovější poznatky v oblasti reaktivní modifikaci polypropylénu (PP), především je zaměřena na modifikaci PP pomocí anhydridů nenasycených kyselin. Teoretická část popisuje různé postupy a modifikace technologií za účelem zvýšení výtěžnosti roubování maleinanhydridu (MAH) na PP. Experimentální část je založena na pozorování vlivu koncentrace stabilizátorů, struktury peroxidů a kombinace monomerů na průběh a výtěžnost roubování PP. V první části byla stanovena kritická koncentrace stabilizátoru na základě experimentálně získané závislosti výtěžnosti roubování PP pomocí MAH na koncentraci stabilizátorů. Kinetické schéma roubování MAH na PP v přítomnosti stabilizátorů bylo navrženo a porovnáno s experimentálními výsledky. Vliv stabilizátorů na rozsah nežádoucího b-štěpení PP byl posouzen na základě indexu toku taveniny (MFR) a reologických křivek PP-g -MAH. V druhé části byl sledován vliv struktury peroxidu a koncentrace jednotlivých reaktantů na výtěžnost roubování MAH a anhydridu kyseliny itakonové (IAH) na PP. Počáteční rychlost roubování Rg byla experimentálně stanovena a následně porovnána s teoreticky vymezenou oblastí hodnot Rg. Rozsah b-štěpení PP byl výrazně ovlivněn strukturou a koncentrací peroxidu, jak ukázaly výsledky MFR a reologické křivky PP-g-MAH. Poslední část je zaměřena na posouzení kombinace MAH a IAH jako komonomerů na konverzi roubování. Nejprve byly roztokovou homopolymerací MAH, IAH a kopolymerací MAH a IAH připraveny referenční polymery. Referenční polymery byly analyzovány FTIR, DSC, WAXS za účelem potvrzení pravděpodobné kopolymerace MAH a IAH. Simulací blokové polymerace MAH, IAH a směsi MAH a IAH "in situ" v isotermickém kalorimetru byla sledována závislost reakční entalpie na čase. Následně byl modifikován PP kombinací MAH a IAH jako komonomerů za účelem posouzení vlivu na výtěžnost roubování.
|
|
|
Post-polymerization modification of polyolefins for the preparation of hydroxylated macroinitiators
Boldovjaková, Tatiana ; Kučera, František (oponent) ; Petruš, Josef (vedoucí práce)
The diploma thesis deals with post-polymerization hydroxylation of polypropylene in solid state. Regarding the literature review, polypropylene was hydroxylated by radical grafting in aqueous solution of potassium persulfate at 100 °C, under nitrogen atmosphere for 60 minutes. Hydroxylation of polypropylene was performed at different concentrations of potassium persulfate (1; 5; 10 mol. %) and two different water/potassium persulfate molar ratios. The effects of reaction system composition and reaction conditions on reaction efficiency, extent of side reactions, thermal and rheological properties of hydroxylated polypropylene were evaluated. The presence and concentration of hydroxyl groups on polypropylene surface was determined by structural analysis (FTIR, XPS), while the highest efficiency was achieved in the presence of nonionic wetting agents, using 10 mol. % potassium persulfate and at lower water/potassium persulfate molar ratio. Based on changes in polypropylene structure, the modification took place mainly in the amorphous phase of the polymer. In addition to hydroxylation, concurrent side reactions have been reported, in particular the oxidation of wetting agents and polypropylene, which has resulted in chain cleavage, reducing the average molecular weight of the polypropylene.
|
|
|
Funkcionalizace polyethylenu roubováním
Hofmann, Jan ; Figalla, Silvestr (oponent) ; Petrůj, Jaroslav (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá funkcionalizací polyethylenu roubováním. Teoretická část shrnuje poznatky o různých typech kopolymerů, radikálovém roubování a faktorech, které ovlivňují vlastnosti modifikovaných polymerů a jejich biodegradabilitu. Experimentální část se zabývá modifikací polyethylenu v hnětiči za různých procesních podmínek. Hnětené směsi se skládají z polyethylenu, kyseliny polymléčné a dalších aditiv (iniciátor, stabilizátory). V průběhu hnětení jsou snímány točivý moment a teplota. Některé mechanické vlastnosti vzniklých materiálů jsou testovány na přístroji Zwick Z010. Reologické vlastnosti vzorků byly vyšetřovány pomocí indexu toku taveniny.
|
|
|
Reaktivní zpracování polypropylénu
Matláková, Jana ; Žídek, Jan (oponent) ; Lehocký, Marián (oponent) ; Kučera, František (vedoucí práce)
Literární část popisuje princip radikálově iniciovaného roubování a vliv jednotlivých parametrů na průběh roubování. Rešerše shrnuje nejnovější poznatky v oblasti reaktivní modifikaci polypropylénu (PP), především je zaměřena na modifikaci PP pomocí anhydridů nenasycených kyselin. Teoretická část popisuje různé postupy a modifikace technologií za účelem zvýšení výtěžnosti roubování maleinanhydridu (MAH) na PP. Experimentální část je založena na pozorování vlivu koncentrace stabilizátorů, struktury peroxidů a kombinace monomerů na průběh a výtěžnost roubování PP. V první části byla stanovena kritická koncentrace stabilizátoru na základě experimentálně získané závislosti výtěžnosti roubování PP pomocí MAH na koncentraci stabilizátorů. Kinetické schéma roubování MAH na PP v přítomnosti stabilizátorů bylo navrženo a porovnáno s experimentálními výsledky. Vliv stabilizátorů na rozsah nežádoucího b-štěpení PP byl posouzen na základě indexu toku taveniny (MFR) a reologických křivek PP-g -MAH. V druhé části byl sledován vliv struktury peroxidu a koncentrace jednotlivých reaktantů na výtěžnost roubování MAH a anhydridu kyseliny itakonové (IAH) na PP. Počáteční rychlost roubování Rg byla experimentálně stanovena a následně porovnána s teoreticky vymezenou oblastí hodnot Rg. Rozsah b-štěpení PP byl výrazně ovlivněn strukturou a koncentrací peroxidu, jak ukázaly výsledky MFR a reologické křivky PP-g-MAH. Poslední část je zaměřena na posouzení kombinace MAH a IAH jako komonomerů na konverzi roubování. Nejprve byly roztokovou homopolymerací MAH, IAH a kopolymerací MAH a IAH připraveny referenční polymery. Referenční polymery byly analyzovány FTIR, DSC, WAXS za účelem potvrzení pravděpodobné kopolymerace MAH a IAH. Simulací blokové polymerace MAH, IAH a směsi MAH a IAH "in situ" v isotermickém kalorimetru byla sledována závislost reakční entalpie na čase. Následně byl modifikován PP kombinací MAH a IAH jako komonomerů za účelem posouzení vlivu na výtěžnost roubování.
|
|
|
Functionalization of Poly(Lactic Acid)
Petruš, Josef ; Pospíšil, Ladislav (oponent) ; Alexy,, Pavol (oponent) ; Petrůj, Jaroslav (vedoucí práce)
The theoretical part of proposed thesis describes principle of radical grafting as well as the most important controlling factors affecting reaction course. Radical grafting of poly(lactic acid) (PLA) via reactive modification is the most promising technique for the preparation of biodegradable polymeric materials with various properties. Actual knowledge of PLA modification via radical grafting in melt is mentioned in the literature review as well as its potential applications. Experimental part deals with functionalization of PLA with itaconic anhydride (IAH) via radical grafting in the melt. Grafting reaction was initiated by 2,5-bis(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylhexane (L101). In the first part, radical grafting is investigated “in situ” using differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA). Exothermic peak on DSC thermogram reflects grafting reaction which allows calculation of activation energy of reaction. With regard to “in situ” TGA thermogram, formation of byproducts during radical modification was observed. In the second part, functionalization of PLA was achieved in discontinuous internal mixer under defined reaction conditions which were tailored to half-life time of chosen initiator and PLA processing parameters. Reaction temperature 190 °C was calculated according to Arrhenius equation and reaction time 6 min. These conditions were considered to be convenient with respect to decomposition kinetics of L101 and suppression of PLA degradation. IAH was succesfully grafted onto PLA backbone which was proved by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) due to presence of –CH2 vibrations at 2860 and 2920 cm-1. Increase of integral intensity of the absorption band centered at 1750 cm-1 proved appearance of anhydride C=O vibrations overlapped by C=O vibrations of PLA backbone. Nuclear magnetic resonance (1H-NMR) did not detect oligomeric IAH grafted onto PLA. Different concentration of reactants (0.5–10 wt % of IAH, 0.1–2 wt % of L101) was applied in order to evaluate its influence on grafting yield and the extent of side reactions such as -scission, branching and crosslinking. At high concentration of both IAH and L101, IAH homopolymerization occurs although it is neglected in the most of research works. This argument is supported by colorimetric analysis, characterization of samples prepared by polymerization of IAH under grafting conditions and thermal stability of fractions extracted from PLA-g-IAH. Radical modification of PLA improves chain flexibility due to bulky IAH which was detected as a decrease of glass transition temperature (Tg). Increased content of amorphous phase, improved hydrophilicity, branched structure and chain scission enhanced biodegradability of PLA-g-IAH compared to neat PLA. Non-radical degradation during processing was proved by change of melt behaviour. This undesired effect was suppressed by addition of chain extender with reactive epoxy groups. Reaction between epoxy groups of chain extender and carboxyl groups of PLA was proved by structure analysis and change of rheological behavior of PLA-g-IAH.
|
|
|
Technologická optimalizace čtvrtprovozní výroby PP-g-IAH
Arvai, Tomáš ; Petrůj, Jaroslav (oponent) ; Kučera, František (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá optimalizací čtvrtprovozní výroby polypropylenu roubovaného anhydridem kyseliny itakonové. Teoretická část popisuje dosavadní poznatky z radikálového roubování polyolefinů s důrazem na různé faktory ovlivňující proces roubování v tavenině. V experimentální části bylo v rámci optimalizace měřeno množství polymeru vytlačeného za hodinu, dále krouticí momenty a tlaky na trysce dvoušnekového extrudéru v průběhu všech extruzí. V souběžně rotujícím dvoušnekovém extrudéru (Brabender 25 DSE L/D = 34) byly připraveny dvě sady vzorků. Pro výrobní teplotu 200 °C byla sada v rozsahu molárních poměrů iniciátoru ku monomeru 1:2 až 1:20, sada pro teplotu 230 °C byla v rozsahu 1:4 až 1:20. U všech extruzí byly nastaveny otáčky 30 RPM, reakční doba 3 minuty a všechny vzorky obsahovali stejnou hmotnostní koncentraci monomeru 0,5 %, iniciátorem byl 2,5-di(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylhexan (Luperox 101). Degradace vzorků byla sledována měřením MVR, konverze a koncentrace navázaného monomeru ve vzorcích byly analyzovány acidobazickou titrací a FT-IR spektroskopií.
|
host ::
RSS.