Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Szczotki polimerowe jako materiały funkcjonalne

Pietrasik J.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2013

|

Z. 471

1--92

PL

W pracy omówiono problemy badawcze odnoszące się do syntezy i właściwości szczotek polimerowych o zróżnicowanej topologii pojedynczej molekuły, wynikającej z geometrii zastosowanego inicjatora. Powyższe materiały otrzymano metodą polimeryzacji rodnikowej z przeniesieniem atomu (ATRP),stosując jako inicjatory odpowiednio liniowe polimery, płaskie powierzchnie oraz sferyczne cząstki. Wykazano, że prowadzenie polimeryzacji w warunkach wysokiego ciśnienia umożliwia otrzymanie polimerów o bardzo dużych ciężarach cząsteczkowych, przy zachowaniu pełnej kontroli reakcji. Po raz pierwszy udowodniono, że polimeryzacja ATRP, w tym polimeryzacja z powierzchni płaskich, może być prowadzona w obecności ograniczonej ilości tlenu. Przebieg reakcji z wykorzystaniem mechanizmu ARGET ATRP umożliwił syntezę gęstych szczotek polimerowych na powierzchni płytek krzemowych o znacznych gabarytach. Badając właściwości szczotek polimerowych w masie otrzymanych metodą „szczepiania od/z” z powierzchni cząstek krzemionki pokazano, że takie układy mogą tworzyć uporządkowane struktury. Określono krytyczną długość łańcucha, która determinuje obszary stężonych i półrozcieńczonych szczotek polimerowych. Zademonstrowano, iż właściwości lepkosprężyste takich układów mogą być odpowiednio modulowane, w głównej mierze, poprzez domieszkowanie liniowym analogiem. Ponadto pokazano, że niezwykle istotnym parametrem z punktu widzenia właściwości mechanicznych jest konformacja pojedynczego łańcucha. Obecność splątań łańcuchów, wynikająca ze zmiany odległości od powierzchni cząstki, prowadzi do uzyskania materiałów o nietypowych właściwościach. Opisano także zachowanie szczotek polimerowych w roztworach, w tym w wodzie. Do badań stosowano układy wrażliwe na działanie bodźców zewnętrznych w postaci temperatury, pH, światła oraz sił mechanicznych. Odniesiono się do mobilności układów o takiej topologii. W zależności od stężenia badanych roztworów szczotek polimerowych zaobserwowano zjawisko wewnątrz-i międzycząsteczkowej aglomeracji po prze-kroczeniu dolnej krytycznej temperatury rozpuszczania. Pokazano, że istotną rolę w determinowaniu właściwości szczotek polimerowych zawierających kopolimery blokowe, jako łańcuchy boczne, pełni kolejność poszczególnych bloków. W przypadku kopolimerów statystycznych kluczowym okazał się udział poszczególnych komonomerów. Udowodniono, że poprzez skalowanie długości szkieletu szczotki polimerowej możliwe jest pozycjonowanie miejsca pęknięcia pojedynczych molekuł przy kontakcie ze stałym podłożem. Pokazano również, że szczotki polimerowe mogą pełnić rolę prekursorów materiałów porowatych, wskazując tym samym na ich potencjalne zastosowania.

EN

In this thesis, the topics, related to the synthesis and properties of polymer brushes with different single molecule topology resulting from the varied initiators used, have been discussed. Polymer brushes were synthesized by atom transfer radical polymerization (ATRP) using linear, flat and spherical particles with covalently anchored ATRP initiators, respectively. It was demonstrated that the polymerization performed under high pressure allowed the synthesis of polymers with very high molecular weight and with good control. It was established that ATRP, also from flat surfaces, could be performed in the presence of limited amount of air. Uniform and dense polymer brush layers were synthesized using ARGET ATRP from flat silicon surface with large dimensions. Next, polymer brushes properties in bulk and solution were investigated. Referring to the bulk properties it was confirmed polymer brushes grown from spherical particles surface by grafting-from approach create regular hexagonal morphologies. A critical polymer chain length that determines the transition from concentrated to semi-diluted region of polymer brushes was determined. Moreover it was shown that viscoelastic properties of materials prepared from densely grafted brushes from nanoparticles could be tuned by the addition of unattached linear polymer analogs. Furthermore, it was discussed that the conformation of single polymer chain critically affects mechanical properties of polymer brushes. Chains entanglements, those vary with the distance from particles surface, increase, resulting in enhanced mechanical properties. Also properties of polymer brushes in solutions, including aqueous systems, were investigated. Brushes, responding to external stimuli such as temperature, pH, light or mechanical forces, were used. Mobility of brushes molecules was studied. It appeared that, depending on the concentration of polymer brushes, either intra- or intermolecular agglomeration processes dominate at temperatures higher than critical lower solution temperature. Moreover, for polymer brushes with block copolymers as side chains, the order of the particular blocks played the crucial role. For statistical copolymers the determining parameter was the composition and the comonomers content. Additionally it was demonstrated that the scaling of the length of polymer brushes backbone allows precise tailoring the position at which the backbone would break when spreading on the surface. Finally it was showed the polymer brushes could be used as the precursors of the porous materials. It leads to one of important potential applications of polymer brushes. In summary novel approaches that were introduced into synthetic methodology of ATRP for polymer brushes synthesis have been demonstrated in this thesis. Moreover it was showed that those types of materials due to their single molecule topology show very unique properties and could be described as functional materials.

2

Rola zespołów sieciujących w procesie syntezy napełniaczy krzemionkowych in situ i ich wpływ na właściwości elastomerów

Pietrasik J., Zaborski M.

Przemysł Chemiczny

|

2003

|

T. 82, nr 8-9

1314-1317

3

Właściwości elastomerów zawierających napełniacze krzemionkowe zsyntetyzowane in situ w obecności środków powierzchniowo czynnych.

Zaborski M., Pietrasik J.

Archiwum Nauki o Materiałach

|

2003

|

T. 24, nr 4

505-516

PL

Podjęto próby zwiększenia stopnia dyspersji wprowadzanych do środowiska elastomeru prekursorów krzemionki poprzez zastosowanie środków powierzchniowo-czynnych. Krzemionka syntetyzowana była z dwu-, trój- i czterofunkcyjnych karboalkoksysilanów. Prekursory fazy nieorganicznej wprowadzane były wraz ze środkami powierzchniowo czynnymi w procesie sporządzania mieszanek gumowych. Jako surfaktanty zastosowano związki o charakterze niejonowym i anionowym. Otrzymana w reakcji zol-żel krzemionka odznacza się znacznie mniejszymi rozmiarami cząstek w porównaniu z krzemionką zsyntetyzowaną bez użycia środków powierzchniowo czynnych. Zmiana stopnia dyspersji napełniaczy krzemionkowych wpływa korzystnie na właściwości mechaniczne badanych układów. Charakter wprowadzonego surfaktanta nie wpływa na szybkość relaksacji wulkanizatorów XNBR oraz na straty histerezy i efekt Mullins'a.

EN

Trial of the improvement of dispersion degree of silica precursors in elastomer medium was the aim of present work. The silica was synthesized by using di-, tri- and tetrafunctional carboalkoxysilanes which were introduced into polymer matrix with the surfactants during preparation of blends. Nonionic and anionic surfactants were used. We observed that it was possible to synthesize silica with smaller particles in comparison to vulcanizates without surfactants. Due to better dispersion of silica particles the mechanical properties of investigated vulcanizates were improved. The character of used surfactants appeared to have no significant meaning considering the relaxation and hysteresis behaviour of vulcanizates.

4

Właściwości karboksylowanego kauczuku butadienowo-akrylonitrylowego zawierającego "in situ" zsyntetyzowane napełniacze krzemionkowe

Zaborski M., Pietrasik J.

Polimery

|

2002

|

T. 47, nr 9

643-648

PL

Z prekursorów krzemoorganicznych metodą "zol-żel" zsyntetyzowano napełniacze krzemionkowe w środowisku karboksylowanego kauczuku butadienowo-akrylonitrylowe-go (XNBR). Tworzą one agregaty o wymiarach kilku |xm. Prekursorami były N-2-aminoetylo-3-aminopropylotrimetoksysi-lan (DAMS) oraz tetraetoksysilan (TEOS). Stwierdzono, że DAMS jest substancją sieciującą XNBR. Węzłami sieci są domeny silseskwioksanowe zawierające wiązania zarówno amidowe, jak i jonowe. Część węzłów sieci (ok. 30%) ulega rozpadowi pod wpływem etylenodiaminy. W miarę wzrostu zawartości DAMS zwiększa się gęstość usieciowania elastomeru, jak również naprężenie w warunkach odpowiednich wydłużeń oraz wytrzymałość na rozciąganie. Z pomiarów dynamicznych właściwości wulkanizatów wynika, że związki krzemoorganiczne nie wpływają na temperaturę zeszklenia, lecz w przedziale temperatury 30-40°C występuje przejście związane z ruchliwością agregatów jonowych. Wprowadzenie do elastomeru mieszaniny DAMS + TEOS powoduje, że domeny silseskwioksanowe stają się bardziej usieciowane, a napełniacz wykazuje tendencję do tworzenia własnej struktury. Z pomiarów 2 Si NMR wynika, że gdy wzajemny stosunek silanów wynosi 1:1 uzyskuje się w przeważającej części struktury trójfunkcyjne Q3, ale obecne są również struktury czterofunkcyjne Q . Zwiększanie zawartości struktury czterofunkcyjnej Q (czyli synteza napełniacza z mieszanin DAMS + TEOS) prowadzi do wzrostu naprężeń w warunkach oddziaływania określonych wydłużeń oraz zwiększenia wytrzymałości na rozciąganie.

EN

From silica precursors we synthesized silica fillers in sol-gel reaction in the carboxylated acrylonitrile/butadiene rubber (XNBR). N-2-aminoethyl-3-aminopropyl-trimethoxysilane (DAMS) and tetraethoxysilane (TEOS) were used as fillers' precursors. It has been found that DAMS is a substance crosslinking XNBR. The network points are silsesquioxanes' domains containing amide as well as ionic bonds. Some part of points (similar to30%) decompose under ethylenediamine treatment. The bigger DAMS content the bigger crosslinking density of elastomer as ell as the stress at suitable elongation and tensile strength Tables 2 and 4). The dynamic properties measurements show that rganosilica compounds do not influence glass transitiontemperature of elastomer (Table 6) but in the range of 30-40degreesC the second maximum appears which is a transition connected to ionic aggregates activity. Addition of a mixture of DAMS + TEOS to the elastomer causes the increase of crosslinking of silsesquioxanes' domains and the filler shows tendency to creation of its own structure (Fig. 2). Si-29 NMR results show that mostly trifunctional structures Q(3) are obtained for equal ratio of silanes (1:1) but tetrafunctional structures Q(4) are also present (Table 1). The increasing of tetrafunctional structure Q(4) content, that is a synthesis of a filler with DAMS + TEOS mixture, leads to the increase of stress at suitable elongation, and tensile strength (Table 5).

5

Właściwości elastomerów zawierających syntezowane "in-situ" napełniacze krzemionkowe

Pietrasik J., Zaborski M., Maciejewski H.

Prace Naukowe Instytutu Technologii Organicznej i Tworzyw Sztucznych Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

2001

|

Vol. 50, nr 23

496-499

PL

Podjęliśmy próby syntezy napełniaczy krzemoorganicznych w środowisku elastomerów o charakterze polarnym i niepolarnym. Jako prekursory fazy krzemoorganicznej stosowaliśmy di-, tri- i tetraalkoksysilany, tak by uzyskane napełniacze odznaczały się różnym stopniem usieciowania. Zastosowane silany zawierały dodatkowo grupy funkcyjne, co umożliwiało ich oddziaływania z łańcuchem elastomeru. Właściwości uzyskanych wulkanizatów oznaczaliśmy z wykorzystaniem następujących metod badawczych: pomiar gęstości usieciowania metodą pęcznienia równowagowego w toluenie lub 10% roztworze EDA w toluenie, właściwości, mechaniczne, mikroskopia IR, analiza DMTA. Okazało się, że alkoksysilany wywierają korzystny wpływ na właściwości wulkanizatów.

EN

We tried to synthesise silica's fillers in polar and nonpolar elastomers. Di-, tri- and tetraalkoxysilanes were used as precursor of silica. Such functionality allowed us to obtain the filler with different ratio of crosslinking. We could expect some interactions between elastomer and silanes, which contained additional functional groups. We investigated vulcanizates by using the following methods: crosslink denstity in toluene and 10 % solution of EDA in toluene, mechanical properties, IR microscopy, DMA. It appeared that alkoxysilanes influenced advantageously on elastomers' properties.