Polystyren/jíl nanokompozity

Ing. Zuzana DUJKOVÁ

Doctoral thesis

Polystyrene/clay nanocomposites

Abstract:

Plasty jsou v dnešní době velmi používanými materiály. Jejich spotřeba každý rok roste. Hlavním trendem je nyní vývoj materiálů s novými a lepšími užitnými vlastnostmi. Styrenové plasty patří mezi nejpoužívanější polymery a proto i jich se toto zlepšování vlastností týká. Jednou z možností modifikace vlastností plastů je použití plniv. Výzkum a vývoj se již delší dobu ubírá směrem k nanoplnivům, tedy plnivům s částicemi v rozměrech nanometrů. Středem zájmu jsou především vrstevnatá jílová nanoplniva, která při dostatečné disperzi v polymerní matrici mají výrazný vliv na vlastnosti materiálu a to při nízkém procentu plnění. Předložená práce se zabývá právě vrstevnatými jílovými nanoplnivy v matrici styrenových plastů, konkrétně polystyrenu a houževnatého polystyrenu. Pro některé části byly použity nejen upravené a neupravené komerčně dostupné jíly, ale pro porovnání také další plniva s rozdílným tvarem částic. Hodnocena byla disperze plniv v polymerní matrici, mechanické a bariérové vlastnosti, ale také retardace hoření nebo fotodegradace. Důležitými dosaženými výsledky jsou například potvrzení pozitivního vlivu kompatibilizátorů na disperzi jílových nanoplniv nebo prokázání synergického efektu retardace hoření konvenčního retardéru hoření a jílového nanoplniva. Jedním z výstupů dynamické mechanické analýzy bylo vyhodnocení vyšší teploty skelného přechodu plněných vzorků než čisté matrice. Výsledky také ukázaly, že vybraná plniva mají vliv na zmírnění dopadů fotodegradace.

Abstract:

Plastics are very commonly used materials nowadays. Their consumption is growing every year. The main trend is developing materials with new and better properties for usage. Styrene plastics are among the most commonly used polymers, therefore the improvement of the properties is concerned with them as well. One possibility for modification of plastics properties is the usage of fillers. Research and development have long been moving towards nanofillers, i.e. fillers with particle sizes in the nanometer range. The focus is on layered clay nanofillers, since if the sufficient dispersion in a polymer matrix is reached, they have a significant effect on the material properties even in a small loading. The presented work deals with layered clay nanofillers in the matrix of styrene plastics, particularly polystyrene and high impact polystyrene. Unmodified and modified commercially available clays were used, but in some parts of the research for comparison purposes other fillers with a different shape of particles were additionally used. The dispersion of fillers in the polymer matrix was evaluated, along with mechanical and barrier properties, fire retardation or photodegradation. The important results achieved are the confirmation of the positive effect of compatibilizers on the dispersion of clay nanofillers or the proving of a synergic effect on fire retardation of conventional fire retardant and the clay nanofiller. One of the results of the dynamic mechanical analysis was the evaluation of higher glass transition temperature of filled samples in comparison with the pure matrix. The results also showed that the chosen fillers can reduce the impact of photodegradation.

Keywords

Nanokompozit, kompozit, polystyren, houževnatý polystyren, jíl, retardace hoření, mechanické vlastnosti, fotodegradace, bariérové vlastnosti.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 6. 2014

Accessible from:: 13. 6. 2014

Thesis defence

• Date of defence: 25. 7. 2014
• Supervisor: doc. Ing. Dagmar Měřínská, Ph.D.

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Doctoral programme / field:
Chemistry and Materials Technology / Technology of Macromolecular Compounds