Měření dielektrických vlastností samouzdravujícího polymeru

Bc. Daniel HÁŽE

Diplomová práce

Measurement of dielectric properties of self-healing polymer

Anotace:

Tato diplomová práce se zabývá tematikou samouzdravujících polymerů. V jejím teoretickém úvodu se lze seznámit se shrnutím poznatků o těchto perspektivních materiálech a jejich aplikačních možnostech v elektrotechnickém průmyslu. V praktické části diplomová práce popisuje soubor měření, která byla realizována s cílem porovnat vybrané materiálové parametry samouzdravující karboxylované nitrilové pryže iontově zesíťované oxidem zinečnatým (XNBR) s parametry referenčního materiálu v podobě etylen-propylen-dienové pryže (EPDM). Jednotlivá měření byla volena systematicky od metod charakterizující elektroizolační vlastnosti materiálu, přes termické a spektrální analýzy popisující chování struktury materiálu, až po mechanické zkoušky demonstrující samouzdravující schopnosti předloženého polymeru. V neposlední řadě práce nabízí vyhodnocení získaných výsledků v podobě tabulek, grafů, mikroskopových snímků a slovního hodnocení. Referenční EPDM pryž je možné z pohledu elektroizolačních vlastností charakterizovat jako materiál porovnatelný s konvenčně dostupnými izolanty, se kterými se lze v elektrotechnice setkat například v oblasti elektrických strojů nebo desek plošných spojů. Naopak XNBR pryž, z důvodu polárních vazeb ve své chemické struktuře, nedosahuje elektroizolačních vlastností běžně používaných izolačních materiálů a lze ji přirovnat spíše ke konstrukčním elektrotechnickým plastovým materiálům. Avšak z pohledu mechanických vlastností se jedná o velmi houževnatý materiál, který v rozsahu svých pružných deformací jeví samouzdravující vlastnosti. V kombinaci s vyššími hodnotami elektrické vodivosti vůči elektroizolačním materiálům a dobrými mechanickými vlastnostmi se tedy jedná o perspektivní materiál, využitelný například pro oblast vnějších ochranných stínění elektronických zařízení citlivých na elektromagnetické rušení a vyzařování.

Abstract:

This diploma thesis deals with the topic of self-healing polymers. In the theoretical introduction, you can get acquainted with a summary of knowledge about these promising materials and their application possibilities in the electrical industry. In the experimental part, the thesis describes a set of measurements that were performed to compare selected material parameters of self-healing carboxylated nitrile rubber ionically crosslinked with zinc oxide (XNBR) with the parameters of the reference material in the form of ethylene-propylene-diene rubber (EPDM). Individual measurements were selected systematically from methods characterizing the material's insulating properties, through thermal and spectral analyses describing the material's behaviour in the structure to mechanical tests demonstrating the self-healing properties of the polymer. Finally, this thesis offers an evaluation of the obtained results in the form of tables, graphs, microscopic images and verbal assessment. From the point of view of electrical insulating properties, the reference EPDM rubber can be characterized as a material comparable to conventionally available insulators which can be encountered in the field of electrical machines or printed circuit boards. On the contrary, due to the polar bonds in the chemical structure of XNBR, it does not achieve the electrical insulating properties of commonly used insulating materials. Its properties can be compared more to plastic electrical construction materials. However, from the point of view of mechanical properties, XNBR is a very tough material, which shows in range of plastic deformations self-healing properties. In combination with higher values of electrical conductivity and good mechanical properties, it is a promising material, for example for external protective shielding of electronic devices sensitive to electromagnetic interference and radiation.

Klíčová slova

polymer, elektrotechnika, elastomer, izolant, samouzdravování, elektroizolační materiál, termická analýza, tahová zkouška, spektroskopie, dielektrické vlastnosti, skelný přechod, dekompozice, XNBR, EPDM

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 26. 5. 2022

Zveřejnit od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Doc. Ing. Radek Polanský, Ph.D.

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI

Fakulta elektrotechnická

Magisterský studijní program / obor:
Materiály a technologie pro elektrotechniku / Materiály a technologie pro elektrotechniku