Plazmochemické úpravy za účelem funkcionalizace povrchu

Mgr. Pavel Černý, Ph.D.

Doctoral thesis

Plasma-chemical Treatments for Surface Functionalization

Abstract:

Cílem disertační práce byla příprava kompozitních materiálů na bázi ter-moplastů vyztužených přírodními vlákny. V rámci této práce byl nejprve připraven hydrofobní celulózový substrát ve výboji Gliding Arc. Dále byl vyvinut a optimalizován proces funkcionalizace práškové celulózy silanový-mi skupinami ve směsi s HMDSO v nízkotlakém mikrovlnném plazmovém výboji, která byla v připravených kompozitních materiálech použita jako vlákenná výztuž. Byla studována souvislost mezi procesními parametry (procesní plyn, výkon budícího zdroje, průtok par prekurzoru, doba ošetře-ní) a makroskopickými vlastnostmi ošetřené celulózy. Pro porovnání byly připraveny rovněž vzorky kompozitních materiálů obsahujících celulózu ošetřenou v kyslíku bez HMDSO a vzorky obsahující vazebné činidlo PP-g-MA. Jako matrice byl použit neošetřený polypropylen, polypropylen ošetřený ve vzduchovém plazmatu a polypropylen s redukovanou velikostí práškových částic. U ošetřené celulózy byla testována smáčivost, morfologie (SEM) a chemické složení povrchu (XPS). U připravených vzorků kompo-zitních materiálů bylo studováno mezifázové rozhraní (SEM) a základní mechanické vlastnosti.

Abstract:

The aim of the dissertation thesis is the preparation of composite materials based on natural fiber reinforced thermoplastics. During my first experi-ments, a hydrophobic cellulosic substrate using Gliding Arc plasma dis-charge was prepared. Furthermore, a process for the functionalization of powdered cellulose by silane groups in an oxygen/HMDSO mixture in a low-pressure microwave plasma discharge was developed and optimized. The treated cellulose was used as a fibrous reinforcement in prepared com-posite materials. A summarization of relations between used process pa-rameters (process gas, MW power, flow of HMDSO, treatment time) and macroscopic properties of treated cellulose was studied. For comparison, composite materials containing cellulose treated with pure oxygen and composite materials containing the PP-g-MA coupling agent were also pre-pared. Untreated polypropylene, treated polypropylene and polypropylene with reduced particle size were used as the matrix. Surface wettability, morphology (SEM) and chemical composition (XPS) of the treated cellulose were tested. The interfacial adhesion and mechanical properties of prepared composite materials were studied.

Keywords

termoplastové kompozity, polypropylen, celulóza, plazmová funkcionalizace, hydrofobita, polypropylen modifikovaný anhydridem kyseliny maleinové (PP-g-MA), hexametyldisiloxan (HMDSO)

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 11. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 18. 4. 2018
• Supervisor: prof. RNDr. Petr Špatenka, CSc.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechanical Engineering

Doctoral programme / field:
Mechanical Engineering / Materials engineering