Technologie přípravy kompozitních materiálů a výzkum jejich vlastností

Ing. Viktor Kolář

Disertační práce

Technology of preparation of composite materials and research of their properties

Anotace:

Disertační práce se zabývá technologií přípravy polymerních kompozitních materiálů a výzkumem jejich vlastností. Plnivo bylo zvoleno z biologického materiálu rostlinného původu ze zbytků (reziduí) po zpracování bavlny v Turecku. Bavlna je v současné době nejrozšířenějším produktem na bázi celulózy v oblasti textilního průmyslu. Po zpracování bavlny vznikají biologické zbytky v množství až desítek milionů tun ročně. Zbytky jsou většinou spalovány nebo jinak neužitečně likvidovány. Opětovné materiálové využití poskytuje další možnost nakládání s biologickým materiálem. Matricí byla konstrukční dvousložková epoxidová pryskyřice. Poznatky z odborné literatury, které souvisejí s řešenou problematikou, tj. materiálové využití biologických plniv v oblasti polymerních kompozitů, výroba polymerních kompozitů, zkoušení jejich mechanických vlastností, obrábění kompozitů atd., jsou shromážděny v kapitole o současném stavu řešené problematiky. Použité složky kompozitů, tj. matrice a plnivo, včetně jejich přípravy a technologické postupy výroby kompozitních materiálů, tj. výroba kompozitních desek vakuovou infuzí a výroba hybridních lepených spojů s kompozitní vrstvou lepidla, jsou popsány v kapitole materiály a metodika realizovaných experimentů. Použitá měřicí zařízení včetně nastavení parametrů mechanických zkoušek vyrobených kompozitních materiálů jsou zde uvedena. Vybrané mechanické vlastnosti vyrobených kompozitů a nastavení obráběcích parametrů vodního paprsku pro obrábění polymerních kompozitních materiálů jsou uvedeny v kapitole výsledky realizovaných experimentů a jejich diskuze. Výsledky jsou podpořeny snímky z elektronové mikroskopie (SEM), pomocí které byly hodnoceny především interakce na mezifázových rozhraních. Materiálové využití biologických zbytků z procesu zpracování bavlny v oblasti polymerních kompozitních materiálů je hlavním přínosem disertační práce.

Abstract:

The dissertation deals with the technology of preparation of polymeric composite materials and research of their properties. The filler was selected from biological material of plant origin from residues after processing cotton in Turkey. Cotton is currently the most widely used cellulose-based product in the textile industry. After processing cotton, biological residues are generated in the amount of up to ten million tons per year. Residues are usually incinerated or otherwise uselessly disposed of. Material utilization provides another option for disposing of biological material. The matrix was a structural two-component epoxy resin. The chapter on an overview of the current state of the problem collects knowledge from the literature related to the problem, i.e. the material utilization of biological fillers in the field of polymer composites, production of polymer composites, testing of their mechanical properties, machining of composites, etc. In the chapter materials and the methodology of the performed experiments describe the used components of composites, i.e. matrix and filler, including their prepara-tion and technological procedures of production of composite materials, i.e. production of composite boards by vacuum infusion and production of hybrid glued joints with composite adhesive layer. The used measuring devices are presented here, including the setting of parameters of mechanical tests of produced composite materials. In the chapter the results of realized experiments and their discussion are evaluated selected mechanical properties of produced composites and setting of machining parameters of water jet for machining of polymer composite materials. The results are supported by electron microscopy (SEM) images, which were used to evaluate interactions at interfacial interfaces. The main benefit of the dissertation is the material utilization of biological residues from the process of cotton processing in the field of polymeric composite mate-rials.

Klíčová slova

bavlna, materiálové využití, biologické plnivo, mechanické vlastnosti, obrábění, vodní paprsek

Keywords

cotton, material utilization, biological filler, mechanical properties, machining, water-jet

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 16. 6. 2020

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: prof. Ing. Miroslav Müller, Ph.D.
• Oponent: Milan Brožek, CSc., prof. Ing., Nataša Náprstková, externi, Pavel Novák, externi

Česká zemědělská univerzita v Praze

Technická fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Speciální technologie / Jakost a spolehlivost strojů a zařízení