Studium mechanických a tepelně-mechanických vlastností epoxidových nanokompozitů na bázi funkcionalizovaných mikrogelů esterů kyseliny methakrylové

Ing. Ladislav Svoboda

Doctoral thesis

Mechanical and thermomechanical properties of epoxy nanocomposites based on functionalised microgels of esters of methacrylic acid

Abstract:

Souhrn Předložená disertační práce je rozdělena na tři základní oddíly - teoretickou část, experimentální část a část diskusní. První část se věnuje teoretickým základům oboru kompozitních materiálu a podrobněji přibližuje důležité pojmy, jako jsou epoxidové pryskyřice či emulzní polymerace. Druhá část obsahuje seznam použitých chemikálií a postupy při přípravě mikrogelových částic i jejich následné zabudováni do epoxidové matrice. Dále představuje techniky použité pro měření základních parametrů a vlastnosti připravených vzorků. Třetí výsledková část obsahuje shrnutí všech získaných výsledků včetně diskuze a závěrů z nich vyplývajících. Jak již samotný název disertační práce napovídá, tato práce pojednává o tvorbě kompozitních materiálů tvořených matricí z epoxidové pryskyřice a polymerních nano-mikročástic na bázi esterů kyseliny methakrylové, které byly připraveny semikontinuální emulzní polymerací. Funkcionalizované kopolymerní mikrogelové částice na bázi monomerů methyl-methakrylátu a butyl-methakrylátu byly připraveny v různých koncentračních řadách s rozdílným zastoupením obou esteru ve struktuře kopolymeru. Dále byly připraveny kopolymery s různým obsahem glycidyl-methakrylátu jako nosiče funkční epoxidové skupiny. Mimo to byly studovány i mikrogelové částice s core-shell strukturou. Připravené funkcionalizované mikrogely byly testovány jako reaktivní plnivo pro epoxidové pryskyřice. V rámci práce byly optimalizovány podmínky přípravy mikrogelových částic, jejich izolace z vodné disperze a následné homogenizace do epoxidové matrice. Dle použité epoxidové matrice byly studovány dva typy vzorku, nátěrové filmy připravené ze směsi vodné disperze mikrogelových částic a vodné disperze epoxidové pryskyřice CHS Epoxy 200 V55 a tělísek modifikované odlévací pryskyřice CHS Epoxy 520. U obou typu vzorků byla studovaná struktura, tvrdost a různé mechanické a termomechanické vlastnosti

Abstract:

Summary Dissertation thesis presented herein consists of three sections; the theoretical part, the experimental part and part with results and discussion. The first part of the thesis devotes to theoretical principals of composite materials and introduces some important notions, such as epoxy resin or emulsion polymerization. The second capture brings a broad insight to the procedure of synthesis of microgel particles and their integration to epoxide matrix. This part also includes the list of applied chemicals with their basic characteristics and introduces the techniques for characterization of prepared samples of modified epoxy resins. The final part contains all the results and the discussion about the effect of different composition of the samples on the final properties. As the title of this thesis evokes, it deals with the preparation of composite materials formed from epoxy resin matrix and from polymeric nano-microparticles based on methacrylic acid esters synthesized by semicontinual emulsion polymerization. Functionalised copolymer microgel particles based on methyl methacrylate and butyl methacrylate were prepared in various concentration ranges with different content of both esters in copolymer structure. Copolymers with different content of glycidyl methacrylate were synthesized as an epoxy functional group carrier. Furthermore, the microgel particles with core-shell structure were studied as well. The functionalised microgels were investigated as reactive polymer additives to the mixtures with the water-borne dispersion of epoxy resin CHS Epoxy 200 V55 or with the low molecular weight epoxy resin CHS Epoxy 520. Copolymer microgel particles preparation conditions, the process of their separation from water dispersion and the homogenization to epoxy matrix procedure were optimized. The characteristics of either coatings of modified epoxy resin CHS Epoxy 200 V55 or samples of modified epoxy resin CHS Epoxy 520 were studied by different techniques investigating the structure, hardness, tensile strength or other mechanical and thermomechanical properties

Keywords

funkionalizované mikrogelové částice, emulzní polymerace, epoxidové pryskyřice, mechanické a termomechanické vlastnosti.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 8. 2010

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Date of defence: 20. 12. 2010

University of Pardubice

Faculty of Chemical Technology

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