Dielektrická spektroskopie polymerních nanokompozitů na bázi uhlíkových nanotrubiček

Bc. Lukáš KLUSÁČEK

Master's thesis

Dielectric Spectroscopy of Polymeric/Carbon Nanotubes Nanocomposites.

Abstract:

Diplomová práce se zabývá přípravou nanokompozitního materiálu na bázi uhlíkových nanotrubiček (CNT) a charakterizací dielektrických a elektrických vlastností v závislosti na polaritě polymeru, jeho krystalizaci a teplotě zpracování. Jako matric bylo použito lineárního polyethylénu, polyamidu 6 a polyvinylalkoholu. Byly připraveny kompozitní materiály s 1 hm.% CNT a polymerní materiály bez plniva. Vzorky byly připraveny technologií lisování za studena při teplotě laboratorní (23 °C) a za tepla při teplotě tání (Tm + 30 °C). Na vzorcích byly naměřeny hodnoty permitivit, střídavé a stejnosměrné vodivosti. U nepolárního lineárního polyethylénu s 1 hm.% byl pozorován značný růst střídavé vodivosti oproti neplněnému vzorku. Také hodnota permitivity se lišila při nízkých frekvencí až o dva řády. Hodnoty permitivit a střídavé vodivosti se u semikrystalického polyamidu plněného a neplněného lišily jen o řád, kdy vyšších hodnot dosahoval plněný polyamid 6. U polyvinylalkoholu jsme mohli pozorovat změnu chovaní i s teplotou zpracování, kdy při lisování za studena se u plněného polyvinylalkoholu zvýšila střídavá vodivost o šest řádů oproti neplněnému polymeru. Pozorované rozdíly byly způsobeny technologickým aspektem zpracování a odlišným způsobem krystalizace polymeru v kompozitním systému.

Abstract:

This master thesis is engaged in fabrication of nanocomposite material based on carbon nanotubes and characterization of dielectric and electric properties in dependance on polymer polarity, crystallization and process temperature. Were used as a matrixes of linear polyethylene, polyamide 6 and polyvinylalcohol. Composite materials were prepared with 1 wt.% carbon nanotubes and polymeric material without fillers. Samples were prepared by technology of cold compressing moulding at laboratory (23 °C) and heat at melting point (Tm + 30 °C) temperature. The samples were measured values of permitivity, AC and DC conductivity. For nonpolar linear polyetylene with 1 wt.% CNT was observed a signifiant increase in AC conductivity compared with unfilled sample. Also the value of permitivity was diferent about two orders of magnitude at low frequencies. The value of permitivity and AC conductivity for semicrystalline polyamide 6 (filled and unfilled) were diferent about one order of magnitude, when filled polyamide 6 reached higher value. For polyvinylalcohol, we could observed the behaviour change with temperature processing. For filled polyvinylalcohol increased AC conductivity about orders of magnitude against unfilled polyvinylalcohol at the cold compressing moulding. The observed differences were caused by technological aspect of processing and a different way of crystallization of the polymer in the composite system.

Keywords

polymerní nanokompozit, uhlíková nanotrubička, komplexní permitivita, elektrická vodivost, dielektrikum

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 5. 2012

Accessible from:: 20. 5. 2012

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Jarmila Vilčáková, Ph.D.

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Master programme / field:
Chemistry and Materials Technology / Polymer Engineering