Příprava, modifikace a aplikace kaolinitu v kompozitních materiálech

Ing. Ivo KRÁSNÝ

Doctoral thesis

Preparation, modification and application of kaolinite in composites

Abstract:

Předložená práce pojednává o přípravě, modifikaci, aplikaci minerálního plniva - kaolinu v kompozitních materiálech a jeho vliv na mechanické vlastnosti kompozitu pro různý stupeň naplnění. Úvodní část disertační práce je věnována obecnému základu jílových minerálních plniv se zaměřením na jejich vrstevnatou strukturu. Zvláštní pozornost je věnována kaolinu a jeho schopnosti zabudovat cizí molekulu mezi svoji vrstevnatou strukturu. Tento fakt výrazně ovlivňuje vlastnosti celého kompozitu. Interakci na rozhraní polymer/plnivo je možné zlepšit pomocí interkalačního silanového činidla. Dále je široce debatována modifikace nízkoteplotní plasmou a její vliv na povrchovou energii, sledovanou pomocí kontaktního úhlu smáčení, i samotné tokové vlastnosti modifikovaného plniva. Experimentální část se zabývá samotnou charakteristikou zvoleného partikulárního kaolinu a jeho distribucí v polyethylenové matrici. Mechanické vlastnosti kompozitu kaolin - polyethylen byly zhodnoceny pomocí pevnostních charakteristik, tahových zkoušek, měřením houževnatosti i zkouškou teplotní stability. Získané výsledky byly podrobně diskutovány včetně porovnání s již existujícími publikacemi.

Abstract:

This thesis deals with the preparation, modification and application of mineral filler kaolin content on the physico-mechanical properties of polyethylene composites. Basic structure and properties of layered clay minerals is described in the first theoretical part. Especially, kaolin's ability to absorb foreign molecules to its layer space is discussed precisely. This fact can real affect properties itself and also properties of all composite system. Improvement in polymer/filler interaction was supported by chemical intercalated mechanism performed with silane coupling agent addition. Influence of low temperature air plasma treatment on surface energy was studied, reflected in decreasing wetting values was observed, as well as flow properties of kaolin powders is also mentioned. Experimental section starts with kaolin characterization from the particle point of view and its distribution into polyethylene matrix. The final properties of kaolin-polyethylene composite and the effect of modification were evaluated by mechanical properties measurement, especially strength characteristics, tensile, fracture toughness measurement and thermal stability test. Observed results were detailed discussed and compared with existing facts in the literature.

Keywords

Nanokompozit, nanoplnivo, kaolin, modifikace kaolinitu, interkalace, mechanické vlastnosti, tokové vlastnosti.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 31. 8. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 27. 10. 2017
• Supervisor: prof. Ing. Lubomír Lapčík, Ph.D.

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Doctoral programme / field:
Chemistry and Materials Technology / Chemistry and Materials Technology