Podrobno

Kemijska in fizikalna karakterizacija polimernega nanokompozita pripravljenega v polimerni talini z nanodelci silicijevega dioksida in mikrodelci železovega oksalata
ID Rovan, Sara (Avtor), ID Slemenik Perše, Lidija (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (4,78 MB)
MD5: C6EB610652FF5294C5E4484F1632C4DB

Izvleček
Nanotehnologija in nanokompoziti so del nanoznanosti, ki je postala ena izmed glavnih raziskovalnih smeri v znanstvenih in tehničnih dejavnostih. Polimerni nanokompoziti so nova vrsta kompozitnih materialov, ki vsebujejo anorganske nanodelce, razpršene v različnih polimernih matrikah. Kombinacija nanodelcev kot nanopolnila in polimerne matrike oziroma osnove ustvarja edinstvene polimerne nanokompozite z zanimivimi fizikalnimi lastnostmi in različnimi potencialnimi aplikacijami. Cilj magistrskega dela je bil priprava polimernih nanokompozitov v polimerni talini z metodo ekstrudiranja in injekcijskega brizganja, ki predstavlja ekonomičen in okolju prijazen način priprave kompozitov, saj se izognemo uporabi topil in monomerov. Kot polimerna osnova kompozita je bil uporabljen polimer poli(viniliden fluorid-ko-heksafluoropropilen) (PVDF-HFP) in polivinilpirolidon (PVP). Prav tako smo uporabili biokompatibilen polimer poliamid 11 (PA 11) v kombinaciji s PVP. Kot polnilo v polimernem nanokompozitu so bili uporabljeni nanodelci silicijevega dioksida in mikrodelci železovega (II) oksalata dihidrata. Železov oksalat je razmeroma nov in zaenkrat še slabo raziskan material. Zanimalo nas je, ali se z dodatkom silicijevega dioksida in železovega oksalata izboljšajo fizikalno-kemijske lastnosti takšnega kompozita. Za znižanje viskoznosti polimerne taline pri ekstrudiranju smo uporabili ustrezne komercialno dostopne dodatke. Na pripravljenih polimernih kompozitih smo v nadaljevanju izvedli površinsko, termično in strukturno karakterizacijo. Uporabili smo metodo nanoindentacije, Fourierjevo infrardečo spektroskopijo (FTIR), diferenčno dinamično kalorimetrijo (DSC) in rotacijski reometer. Izmerili smo tudi pH in prevodnost vodne raztopine vzorca ter tako spremljali dinamiko raztapljanja pripravljenih polimernih kompozitov. Z reološkimi meritvami smo ugotovili, da na večjo viskoznost polimernih kompozitov s polimerno osnovo PVDF-HFP bistveno vplivajo nanodelci silicijevega dioksida, saj stabilizirajo strukturo polimerne osnove, pri čemer polimerne verige postanejo bolj toge. Po drugi strani pa so rezultati pokazali, da na tokovno vedenje kompozitov s polimerno osnovo PA 11 ključno vpliva kombinacija silicijevega dioksida in železovega oksalata. Vsi polimerni kompoziti so izkazovali strižno odvisno upadanje viskoznosti zaradi urejanja polimernih verig in delcev znotraj polimerne matrike v smeri toka. Z meritvami nanoindentacije smo ugotovili, da dodatek silicijevega dioksida in železovega oksalata v polimernem nanokompozitu poveča modul elastičnosti in trdoto v primeru obeh polimernih osnov. Rezultati merjenja pH in prevodnosti so pokazali, da polimerni kompoziti s polimerno osnovo PVDF-HFP v vodi ustvarijo bazično okolje, medtem ko uporaba PA 11 vodi v kislo okolje. Proces raztapljanja polimernih kompozitov spremlja eksotermna reakcija.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:polimerni nanokompoziti, reologija, termične lastnosti, nanoindentacija, pH in prevodnost
Vrsta gradiva:Magistrsko delo/naloga
Tipologija:2.09 - Magistrsko delo
Organizacija:FKKT - Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo
Leto izida:2025
PID:20.500.12556/RUL-170170 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:242286851 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:02.07.2025
Število ogledov:201
Število prenosov:44
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Chemical and physical characterisation of polymer nanocomposite prepared in polymer melt with silicon dioxide nanoparticles and iron oxalate microparticles
Izvleček:
Nanotechnology and nanocomposites are part of nanoscience, which has become one of the main research directions in scientific and technical activities. Polymer nanocomposites present a new type of composite materials that contain inorganic nanoparticles dispersed in various polymer matrices. The combination of nanoparticles as nanofillers and the polymer matrix creates unique polymer nanocomposites with interesting physical properties and various potential applications. The goal of this master’s thesis was to prepare polymeric nanocomposites in a polymer melt using extrusion and injection molding methods, which represent an economical and environmentally friendly approach to composite preparation, as they avoid the use of solvents and monomers. The polymer matrix of the composite was based on the polymer poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) (PVDF-HFP) and polyvinylpyrrolidone (PVP), respectively. We also used the biocompatible polymer polyamide 11 (PA 11) in combination with PVP. Silica nanoparticles and iron (II) oxalate dihydrate microparticles were used as fillers in the polymeric nanocomposite. Iron oxalate is a relatively new and under- researched material. We were interested in whether the addition of these two components would improve the physico-chemical properties of the composite. To reduce the viscosity of the polymer melt during extrusion, appropriate additives were used. The prepared polymer composites were further characterized by surface, thermal, and structural analyses. We used nanoindentation, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC), and a rotational rheometer. We also measured the pH and conductivity of aqueous solution of the sample, thus monitoring the dissolution dynamics of the prepared polymer composites. With rheological measurements, it was found that the viscosity of polymer composites with a PVDF-HFP polymer matrix is significantly influenced by silica nanoparticles, as they stabilize the structure of the polymer matrix, making the polymer chain more rigid. On the other hand, the flow behaviour of composites with a PA 11 polymer matrix was primarily affected by the combination of silica nanoparticles and iron oxalate microparticles. Additionally, all polymer composites exhibited shear-thinning behavior due to the alignment of polymer chains and particles within the polymer matrix in the direction of flow. Nanoindentation measurements showed that the addition of silica and iron oxalate to the polymer nanocomposite increases the elastic modulus and hardness in both polymer matrices. The pH and conductivity measurements showed that polymer composites with a PVDF-HFP polymer matrix create an alkaline solution in water, while those with a PA 11 polymer matrix create an acidic one. The dissolution process of the polymer composites was accompanied by an exothermic reaction.

Ključne besede:polymer nanocomposites, rheology, thermal properties, nanoindentation, pH and conductivity

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj