|
|
Functionalization of Polyethylene by Grafting
Hofmann, Jan ; Figalla, Silvestr (referee) ; Petrůj, Jaroslav (advisor)
The bachelor thesis deals with functionalization of polyethylene by grafting. The theoretical part summarizes informations about types of copolymers, free radical grafting techniques and the factors, that affect properties of modified polymers as well as their biodegradability. The experimental part deals with modification of polyethylene in kneader under various conditions. The blends are composed of polyethylene, polylactic acid and another aditives (initiator, stabilizers). The torque and the temperature were monitored during the kneading. Some mechanical properties of new materials were tested on Zwick Z010 apparatus. Rheological properties of samples were investigated with melt flow indexes.
|
|
|
Technological optimization of a pilot line for production PP-g-IAH
Arvai, Tomáš ; Petrůj, Jaroslav (referee) ; Kučera, František (advisor)
The bachelor thesis deals with optimization of a pilot line for production polypropylene grafted with itaconic anhydride. Theoretical part describes actual knowledge about radical grafting of polyolefins with emphasis on the variety of factors affecting melt grafting. Extruded mass per hour, torque and die pressure were measured during all extrusions within optimization. Two sets of samples were prepared in the co-rotating twin-screw extruder (Brabender 25 DSE L/D = 34). Sample set prepared at 200 °C ranged from 1:2 to 1:20 molar ratio of initiator/monomer, set prepared at 230 °C ranged from 1:4 to 1:20 molar ratio. Parameters set for all extrusions were 30 RPM, reaction time 3 minutes. All samples contained the same mass concentration of monomer 0.5 %, initiator selected 2,5-di(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylhexane (Luperox 101). Degradation of samples was observed through MVR measurements, monomer content in extruded samples was analyzed by acid-base titration and FT-IR spectroscopy.
|
|
|
Functionalization of Poly(Lactic Acid)
Petruš, Josef ; Pospíšil, Ladislav (referee) ; Alexy,, Pavol (referee) ; Petrůj, Jaroslav (advisor)
Teoretická část předložené dizertační práce popisuje princip radikálového roubování a faktory ovlivňující reakční průběh. Radikálové roubování poly(mléčné kyseliny) (PLA) reaktivní modifikací je vhodnou technikou přípravy biodegradabilních polymerních materiálů s rozličnými vlastnostmi. Současný stav problematiky modifikace poly(mléčné kyseliny) radikálovým roubováním v tavenině je obsahem literární rešerše včetně možných aplikací. Experimentální část se zabývá modifikací PLA anhydridem kyseliny itakonové (IAH) radikálovým roubováním v tavenině. Reakce byla iniciována 2,5-bis(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylhexanem (L101). V první části je průběh radikálového roubování pozorován “in situ” pomocí diferenciální kompenzační kalorimetrie (DSC) a termogravimetrické analýzy (TGA). Exotermní pík na DSC záznamu odpovídá průběhu radikálové reakce, na jehož základě lze definovat aktivační energii reakce. Průběh TGA křivky “in situ” radikálové reakce umožňil detekovat vedlejší produkty vznikající v průběhu radikálové modifikace. Ve druhé části byla PLA funkcionalizována reakcí v diskontinuálním laboratorním mixéru za reakčních podmínek navržených dle poločasu rozpadu zvoleného iniciátoru a zpracovatelských podmínek PLA. Reakční teplota 190 °C byla stanovena výpočtem z Arrheniovy rovnice pro reakční čas 6 min. Uvedené reakční parametry byly zvoleny s ohledem na kinetiku rozkladu L101 a potlačení degradace PLA. Infračervená spektroskopie (FTIR) potvrdila navázání IAH na PLA řetězec na základě výskytu –CH2 vibrací s absorpčními pásy při vlnočtu 2860 a 2920 cm-1. Vzrůstající intensita absorpčního pásu 1750 cm-1 potvrdila přítomnost minoritních C=O vibrací anhydridového kruhu překrytých dominantními C=O vibracemi PLA řetězce. Nukleární magnetická rezonance (1H-NMR) nepotvrdila roubování oligomerního IAH na PLA. Koncentrace reaktantů ve zvoleném rozsahu (0.5–10 hm % IAH, 0.1–2 hm % L101) byla použita pro posouzení jejího vlivu na obsah naroubovaného IAH a míru vedlejších reakcí, např. -štěpení, větvení a síťování. Při vysoké koncentraci IAH a L101 byla potvrzena homopolymerace IAH i přes její zanedbávání v tématicky podobných studiích. Tvrzení o IAH homopolymeraci bylo podpořena výsledky kolorimetrické analýzy, charakterizací vzorků připravených polymerací IAH za podmínek radikálového roubování a termickou stabilitou frakcí extrahovaných z PLA-g-IAH. Radikálovou modifikací PLA došlo ke zvýšení flexibility polymerních řetězců díky objemné struktuře IAH navázané na PLA řetězci, což se projevilo poklesem teploty skelného přechodu (Tg). Zvýšený obsah amorfní fáze, hydrofilní chování, rozvětvená struktura a štěpení řetězců má pozitivní vliv na zvýšenou biodegradabilitu PLA-g-IAH v porovnání s nemodifikovanou PLA. Neradikálová degradace, probíhající v průběhu zpracování PLA, byla prokázána změnou tokových vlastností taveniny. Tento nežádoucí jev byl potlačen přídavkem tzv. “prodlužovače řetězců” obsahujícího reaktivní epoxy skupiny. Reakce mezi epoxy skupinami a karboxylovými skupinami byla potvrzena pomocí FTIR a změnou reologických vlastností PLA-g-IAH.
|
|
|
Reactive Modification of Polypropylene
Matláková, Jana ; Žídek, Jan (referee) ; Lehocký, Marián (referee) ; Kučera, František (advisor)
The theoretical part describes the principles of the free-radical induced grafting and the influence of various parameters on the reactions course. The literature research summarizes the latest knowledge in the field of the reactive modification of polypropylene (PP), it is mainly focused on the PP modification using an unsaturated acid anhydrides. Theoretical part describes the various procedures and modification of technology in order to increase the grafting yield of maleation. The experimental part is determined by the influence of the stabilizers concentration, the peroxide structure, and the binary mixture of monomers on the grafting yield and the reaction course. In the first part, the critical stabilizers concentration was determined based on the experimentally obtained relationship between the grafting yield and the stabilizers concentration. A kinetic schema of grafting of MAH onto PP in the presence of stabilizers has been proposed and compared with the experimental results. The effect of the stabilizers on the extent of the undesirable b-scission was evaluated based on the melt flow rate (MFR) and the rheological curves of PP-g-MAH. In the second part, the effect of the peroxide structure and the concentration of reactants on the grafting yield of PP modification with MAH and itaconic anhydride (IAH) was observed. The initial grafting yield Rg has been experimentally determined and compared with a defined area of theoretical values of Rg. The extent of b-scission was significantly influenced by the structure and the concentration of peroxide, as shown by the results of MFR and the rheological curves of PP-g-MAH. The last part of the doctoral thesis is focused on the assessment of the combination of MAH and IAH as comonomers on the grafting yield. At first, the reference polymers were prepared using the solution polymerization of MAH, and IAH, and copolymerization of MAH with IAH. The reference polymers were analyzed by FTIR, DSC, WAXS to confirm the probable copolymerization of MAH and IAH. The dependence of the reaction enthalpy on the reaction time was observed using simulations of bulk polymerization of MAH, IAH and mixtures MAH and IAH "in situ" in isothermal calorimeter. PP was subsequently modified with a combination of MAH and IAH as comonomers in order to assess its effect on the grafting yield
|
|
|
Functionalization of Polyethylene by Grafting
Hofmann, Jan ; Figalla, Silvestr (referee) ; Petrůj, Jaroslav (advisor)
The bachelor thesis deals with functionalization of polyethylene by grafting. The theoretical part summarizes informations about types of copolymers, free radical grafting techniques and the factors, that affect properties of modified polymers as well as their biodegradability. The experimental part deals with modification of polyethylene in kneader under various conditions. The blends are composed of polyethylene, polylactic acid and another aditives (initiator, stabilizers). The torque and the temperature were monitored during the kneading. Some mechanical properties of new materials were tested on Zwick Z010 apparatus. Rheological properties of samples were investigated with melt flow indexes.
|
|
|
Reactive Modification of Polypropylene
Matláková, Jana ; Žídek, Jan (referee) ; Lehocký, Marián (referee) ; Kučera, František (advisor)
The theoretical part describes the principles of the free-radical induced grafting and the influence of various parameters on the reactions course. The literature research summarizes the latest knowledge in the field of the reactive modification of polypropylene (PP), it is mainly focused on the PP modification using an unsaturated acid anhydrides. Theoretical part describes the various procedures and modification of technology in order to increase the grafting yield of maleation. The experimental part is determined by the influence of the stabilizers concentration, the peroxide structure, and the binary mixture of monomers on the grafting yield and the reaction course. In the first part, the critical stabilizers concentration was determined based on the experimentally obtained relationship between the grafting yield and the stabilizers concentration. A kinetic schema of grafting of MAH onto PP in the presence of stabilizers has been proposed and compared with the experimental results. The effect of the stabilizers on the extent of the undesirable b-scission was evaluated based on the melt flow rate (MFR) and the rheological curves of PP-g-MAH. In the second part, the effect of the peroxide structure and the concentration of reactants on the grafting yield of PP modification with MAH and itaconic anhydride (IAH) was observed. The initial grafting yield Rg has been experimentally determined and compared with a defined area of theoretical values of Rg. The extent of b-scission was significantly influenced by the structure and the concentration of peroxide, as shown by the results of MFR and the rheological curves of PP-g-MAH. The last part of the doctoral thesis is focused on the assessment of the combination of MAH and IAH as comonomers on the grafting yield. At first, the reference polymers were prepared using the solution polymerization of MAH, and IAH, and copolymerization of MAH with IAH. The reference polymers were analyzed by FTIR, DSC, WAXS to confirm the probable copolymerization of MAH and IAH. The dependence of the reaction enthalpy on the reaction time was observed using simulations of bulk polymerization of MAH, IAH and mixtures MAH and IAH "in situ" in isothermal calorimeter. PP was subsequently modified with a combination of MAH and IAH as comonomers in order to assess its effect on the grafting yield
|
|
|
Functionalization of Poly(Lactic Acid)
Petruš, Josef ; Pospíšil, Ladislav (referee) ; Alexy,, Pavol (referee) ; Petrůj, Jaroslav (advisor)
Teoretická část předložené dizertační práce popisuje princip radikálového roubování a faktory ovlivňující reakční průběh. Radikálové roubování poly(mléčné kyseliny) (PLA) reaktivní modifikací je vhodnou technikou přípravy biodegradabilních polymerních materiálů s rozličnými vlastnostmi. Současný stav problematiky modifikace poly(mléčné kyseliny) radikálovým roubováním v tavenině je obsahem literární rešerše včetně možných aplikací. Experimentální část se zabývá modifikací PLA anhydridem kyseliny itakonové (IAH) radikálovým roubováním v tavenině. Reakce byla iniciována 2,5-bis(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylhexanem (L101). V první části je průběh radikálového roubování pozorován “in situ” pomocí diferenciální kompenzační kalorimetrie (DSC) a termogravimetrické analýzy (TGA). Exotermní pík na DSC záznamu odpovídá průběhu radikálové reakce, na jehož základě lze definovat aktivační energii reakce. Průběh TGA křivky “in situ” radikálové reakce umožňil detekovat vedlejší produkty vznikající v průběhu radikálové modifikace. Ve druhé části byla PLA funkcionalizována reakcí v diskontinuálním laboratorním mixéru za reakčních podmínek navržených dle poločasu rozpadu zvoleného iniciátoru a zpracovatelských podmínek PLA. Reakční teplota 190 °C byla stanovena výpočtem z Arrheniovy rovnice pro reakční čas 6 min. Uvedené reakční parametry byly zvoleny s ohledem na kinetiku rozkladu L101 a potlačení degradace PLA. Infračervená spektroskopie (FTIR) potvrdila navázání IAH na PLA řetězec na základě výskytu –CH2 vibrací s absorpčními pásy při vlnočtu 2860 a 2920 cm-1. Vzrůstající intensita absorpčního pásu 1750 cm-1 potvrdila přítomnost minoritních C=O vibrací anhydridového kruhu překrytých dominantními C=O vibracemi PLA řetězce. Nukleární magnetická rezonance (1H-NMR) nepotvrdila roubování oligomerního IAH na PLA. Koncentrace reaktantů ve zvoleném rozsahu (0.5–10 hm % IAH, 0.1–2 hm % L101) byla použita pro posouzení jejího vlivu na obsah naroubovaného IAH a míru vedlejších reakcí, např. -štěpení, větvení a síťování. Při vysoké koncentraci IAH a L101 byla potvrzena homopolymerace IAH i přes její zanedbávání v tématicky podobných studiích. Tvrzení o IAH homopolymeraci bylo podpořena výsledky kolorimetrické analýzy, charakterizací vzorků připravených polymerací IAH za podmínek radikálového roubování a termickou stabilitou frakcí extrahovaných z PLA-g-IAH. Radikálovou modifikací PLA došlo ke zvýšení flexibility polymerních řetězců díky objemné struktuře IAH navázané na PLA řetězci, což se projevilo poklesem teploty skelného přechodu (Tg). Zvýšený obsah amorfní fáze, hydrofilní chování, rozvětvená struktura a štěpení řetězců má pozitivní vliv na zvýšenou biodegradabilitu PLA-g-IAH v porovnání s nemodifikovanou PLA. Neradikálová degradace, probíhající v průběhu zpracování PLA, byla prokázána změnou tokových vlastností taveniny. Tento nežádoucí jev byl potlačen přídavkem tzv. “prodlužovače řetězců” obsahujícího reaktivní epoxy skupiny. Reakce mezi epoxy skupinami a karboxylovými skupinami byla potvrzena pomocí FTIR a změnou reologických vlastností PLA-g-IAH.
|
|
|
Technological optimization of a pilot line for production PP-g-IAH
Arvai, Tomáš ; Petrůj, Jaroslav (referee) ; Kučera, František (advisor)
The bachelor thesis deals with optimization of a pilot line for production polypropylene grafted with itaconic anhydride. Theoretical part describes actual knowledge about radical grafting of polyolefins with emphasis on the variety of factors affecting melt grafting. Extruded mass per hour, torque and die pressure were measured during all extrusions within optimization. Two sets of samples were prepared in the co-rotating twin-screw extruder (Brabender 25 DSE L/D = 34). Sample set prepared at 200 °C ranged from 1:2 to 1:20 molar ratio of initiator/monomer, set prepared at 230 °C ranged from 1:4 to 1:20 molar ratio. Parameters set for all extrusions were 30 RPM, reaction time 3 minutes. All samples contained the same mass concentration of monomer 0.5 %, initiator selected 2,5-di(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylhexane (Luperox 101). Degradation of samples was observed through MVR measurements, monomer content in extruded samples was analyzed by acid-base titration and FT-IR spectroscopy.
|
guest ::
