Instrumentation and Diagnostics of Polymer Composites

Ing. Milan NAVRÁTIL

Doctoral thesis

Abstract:

One of the most often methods of intermediate product stabilization is their cross-linking. Aldehydes are commonly used as cross-linking chemicals, from which glutaraldehyde and formaldehyde have the greatest importance. Final quality and optimal behaviour of the end product depend on various conditions during the cross-linking reaction. This thesis deals with mathematical description of cross-linking process represented by the nonlinear vector differential equations. Linearization of the equations is given to determine a transfer matrix. In the experimental part, the physical methods exploiting changes of electrical and optical properties of investigated polymer are used. These changes allowed accomplishing not only experimental identification of the cross-linking system but also partial clarification of the first-step mechanism when poly-electrolytic circle of the cross-linking protein is opening. Kinetic curves acquired by the above-mentioned physical measurements are presented. In addition to these curves, relevant dependencies on concentration were also measured. They can be further used not only as calibration curves but also as possible methods how to get some information during the cross-linking process. At the end of this work, the results that can be applied in practice during natural polymer treatment are discussed.

Abstract:

Jedním z nejčastějších metod stabilizace proteinových meziproduktů je jejich síťování. Jako síťovací chemikálie se běžně používají aldehydy, z nichž největší význam mají glutaraldehyd a formaldehyd. Výsledné vlastnosti konečného produktu jsou určeny řadou podmínek síťovací reakce. Předkládaná dizertační práce se zabývá matematickým popisem dynamiky síťovacího procesu, který je reprezentován nelineární vektorovou diferenciální rovnicí, je provedena také její linearizace s cílem stanovení přenosové matice. V experimentální části jsou použity fyzikální metody využívající změn především elektrických a optických vlastností zkoumaného biopolymeru, které umožnily nejen experimentální identifikaci síťovacího systému, ale i částečně vysvětlit mechanismus prvního kroku síťování, kdy se otevírá polyelektrolytický kruh síťované bílkoviny. Jsou prezentovány kinetické křivky s využitím uvedených fyzikálních metod. Vedle kinetických křivek byly také naměřeny příslušné koncentrační závislosti nejen jako kalibrační křivky, ale i jako možné metody získáni informací během síťovacího procesu. Na závěr jsou uvedeny výsledky, které mohou byt přímo aplikované pro praktické zpracování přírodních polymerů.

Keywords

síťovací reakce, experimentální identifikace, aldehydy, matematický model

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 11. 2007

Accessible from:: 1. 11. 2007

Identifier: 8801

Thesis defence

• Date of defence: 7. 2. 2008

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Applied Informatics

Doctoral programme / field:
Chemical and Process Engineering / Technical Cybernetics