Ústav polymerů (112) ÚSTAVNÍ KOORDINÁTOR SEZNAM SEKCÍ. Ing. Lucie Reinišová. 1. Chemie a technologie polymerů I. 2. Chemie a technologie polymerů II

Transkript

1

2 Ústav polymerů (112) ÚSTAVNÍ KOORDINÁTOR Ing. Lucie Reinišová SEZNAM SEKCÍ 1. Chemie a technologie polymerů I 2. Chemie a technologie polymerů II

3 Chemie a technologie polymerů I MÍSTO: B11 KOMISE doc.ing. Antonín Kuta, CSc. (předseda) Ing. Drahomír Čadek, Ph.D. Ing. Zdeněk Hrdlička, Ph.D. Ing. Lucie Reinišová (organizační tajemník) PROGRAM 09:00 zahájení 09:10 Bc. Oldřich Kotyza (M2, doc. Ing. Jan Merna, Ph.D.) Příprava koncově funkcionalizovaného polyhexenu 09:15 Ing. Kristýna Weinertová (M2, prof. Ing. Petr Sysel, CSc.) Příprava a charakterizace filmů na bázi polyimidů 09:20 Bc. Hana Kulhánková (M2, prof. Ing. Petr Sysel, CSc.) Alternativní postupy přípravy polyimidů 09:25 Bc. Kateřina Nováková (M2, Ing. Václava Benešová) Příprava a vlastnosti kopolymerů polyamid 6-block-polyoxypropylen 09:30 Bc. Anna Kutová (M2, prof. Ing. Jiří Brožek, CSc.) Syntéza a fotochemické síťování methakrylované kyseliny hyaluronové 09:35 Jonáš Uřičář (B2, Ing. Jaroslav Minář) Syntéza nanokompozitu polyamid 6/grafen oxid in situ polymerací 09:40 Bc. Tereza Fišerová (M2, Ing. Lenka Malinová, Ph.D.) PPF - Biodegradovatelný kostní cement 09:45 Bc. Jakub Melichar (M2, Ing. Václava Benešová) Příprava a vlastnosti polyesteramidu na bázi η-kapryllaktamu a ε-kaprolaktonu

4 Příprava koncově funkcionalizovaného polyhexenu Bc. Oldřich Kotyza (M2) Školitel: doc. Ing. Jan Merna, Ph.D. Aplikace polyolefinů mohou být dále rozšířeny zabudováním polárních skupin. Selektivní zavedení koncové skupiny by mohlo vést k využití polyolefinů jako součásti speciálních polymerních architektur. Koncově funkcionalizované polyolefiny mohou být využity např. jako makroiniciátory pro syntézu amfifilních blokových kopolymerů, které by bylo možno využít jako kompatibilizátory polymerních směsí nebo s využitím jejich samouspořádání k přípravě polymerních nanočástic. Cílem této práce je na modelové polymeraci hex-1-enu pomocí diiminových komplexů niklu ověřit možnost zavedení koncové skupiny transmetalací živého polymerního řetězce na organozinečnatou (ZnEt2) sloučeninu (viz Schéma). Pro spolehlivost stanovení koncových skupin byly syntetizovány nízkomolekulární polyhexeny (2 3 kg/mol), u kterých byla účinnost funkcionalizace sledována pomocí 1 H-NMR spektroskopie a SEC-MALLS. V závislosti na struktuře Ni katalyzátoru byly připraveny -OH terminované polyolefiny s účinností %. Zavedení koncové skupiny významně zvyšuje polaritu výsledného polyolefinu.

5 Příprava a charakterizace filmů na bázi polyimidů Ing. Kristýna Weinertová (M2) Školitel: prof. Ing. Petr Sysel, CSc. Aromatické polyimidy (PI) jsou skupinou polymerů, které vykazují některé ceněné vlastnosti v širokém teplotním rozsahu. Tato skutečnost je předurčuje k využití a dalšímu výzkumu v progresivních aplikačních oblastech, jako jsou (mikro)elektronika nebo membránové separační technologie. Vlastnosti separačních membrán jsou především řízeny jejich strukturou a geometrií. Z literárních poznatků vyplývá, že začleněním siloxanového podílu do struktury PI lze cíleně ovlivnit jejich filmotvornost i separační vlastnosti. Tato práce se zabývá přípravou a charakterizací polyimidových a poly(imidsiloxanových) membrán ve formě filmů o tloušťce 14 μm až 150 μm. Výchozími monomery byly diaminy 4,4'-diaminodifenylether nebo 1,3-bis(3-aminopropyl)-1,1,3,3,- tetramethyldisiloxan a dianhydridy tetrakarboxylových kyselin 4,4'-oxydiftalanhydrid nebo 4,4'-(hexafluorisopropyliden)dianhydrid. Filmy byly zhotoveny odléváním roztoků polyimidových prekurzorů v 1-methyl-2-pyrrolidonu o různé koncentraci na teflonový substrát s následnou termickou imidizací. Struktura produktů byla charakterizována IČ spektroskopií a dále byly vyhodnoceny jejich termická a mechanická stabilita a povrchové vlastnosti prostřednictvím měření kontaktního úhlu.

6 Alternativní postupy přípravy polyimidů Bc. Hana Kulhánková (M2) Školitel: prof. Ing. Petr Sysel, CSc. Aromatické polyimidy (PI) tvoří významnou součást skupiny speciálních polymerů. Vyznačují se celkovou odolností v širokém teplotním rozsahu od 100 do 200 C. Využití nacházejí zejména v (mikro)elektronice, leteckém průmyslu a jako membrány v separačních technologiích. Vzhledem k tomu, že většina PI je ve finální podobě netavitelná a nerozpustná, jsou nejčastěji připravovány dvoustupňovou syntézou přes stádium zpracovatelného polyimidového prekurzoru, polyamidkarboxylové kyseliny (PAKK). Syntéza PAKK musí být prováděna v rozpouštědlech, která jsou schopna rozpustit jak ji samou, tak výchozí monomery, kterými jsou často aromatické dianhydridy a diaminy. Skupina hojněji využívaných rozpouštědel je tvořena pouze několika polárními aprotickými médii, jako jsou 1-methyl-2-pyrrolidon a N,Ndimethylformamid. Tato rozpouštědla jsou však považována za toxická a je snahou jejich použití omezit. V této práci proto byla studována buď příprava PI za použití alternativních rozpouštědel, zejména γ-butyrolaktonu, nebo biokatalytická příprava PI na bázi nízkomolekulárních aromatických i alifatických a výšemolekulárních siloxanových diaminů. Následně byly analyzovány struktura a vlastnosti, hlavně termické a mechanické, výsledných produktů převedených do podoby tenkých vrstev.

7 Příprava a vlastnosti kopolymerů polyamid 6-blockpolyoxypropylen Bc. Kateřina Nováková (M2) Školitel: Ing. Václava Benešová Polyamid 6 je zajímavý konstrukční termoplast, jehož předností je například dobrá odolnost vůči olejům a rozpouštědlům. Houževnatost materiálu především za nízkých teplot lze zvýšit začleněním vhodných elastických segmentů do polyamidových řetězců.v této práci byly syntetizovány blokové kopolymery polyamid 6-block-poly(oxypropylen) aniontovou polymerací ε-kaprolaktamu v přítomnosti α,ω-dihydroxypoly(oxypropylenu), iniciátoru sodné solí ε-kaprolaktamu a funkcionalizovaného diisokyanátu jako aktivátoru. Složení katalytického systému polymerace bylo optimalizováno tak, aby bylo dosaženo vysokých stupňů přeměny monomeru. Dále pak byla sledována změna termických vlastností a vrubové houževnatosti v závislosti na poměru obsahů elastomeru v kopolymeru.

8 Syntéza a fotochemické síťování methakrylované kyseliny hyaluronové Bc. Anna Kutová (M2) Školitel: prof. Ing. Jiří Brožek, CSc. Světlem inciovaná radikálová polymerace je jedna z nejčastěji používaných síťovacích reakcí polymerů. Tyto reakce probíhají rychle ve fyziologických podmínkách za vzniku kovalentně síťovaných produktů a je možno je časově a prostorově kontrolovat. Díky tomu lze výsledné gely tvarovat a vytvářet jejich povrchovou strukturu a tím měnit fyzikální a mechanické vlastnosti vzniklých hydrogelů. V práci byl nasyntetizován a charakterizován methakrylovaný derivát kyseliny hyaluronové. Následně byl rozpuštěn ve fosfátovém pufru (ph 7) a provedeno jeho fotochemické síťování za různých podmínek (doba reakce, množství fotoiniciátoru, koncentrace vzorku,...) U výsledných gelů byly analyzovány sorpční a mechanické vlastnosti Youngův modul pružnosti a statická houževnatost.

9 Syntéza nanokompozitu polyamid 6/grafen oxid in situ polymerací Jonáš Uřičář (B2) Školitel: Ing. Jaroslav Minář Technologický rozmach často přináší nové požadavky na konstrukční materiály. Těmto požadavkům mohou dostát polymerní nanokompozity s uhlíkatými plnivy. Cílem této práce je příprava a charakterizace nanokompozitů polyamid 6/grafen oxid. Grafen oxid byl připraven modifikovanou Hummersovou metodou a charakterizován z hlediska chemického složení, morfologie a termické stability. Syntéza nanokompozitu byla provedena in situ interkalační polymerací disperze ε-kaprolaktam/grafen oxid, reakce byla iniciována dikaprolaktamato-bis(2-methoxyethoxy)hlinitanem sodným a aktivována 1,6-hexamethylendiisokyanátem. U produktů polymerací byl sledován vliv množství grafen oxidu, resp. iniciátoru na obsah polymeru a polymerační stupeň a dále byly vyhodnoceny termické vlastnosti.

10 PPF - Biodegradovatelný kostní cement Bc. Tereza Fišerová (M2) Školitel: Ing. Lenka Malinová, Ph.D. Při implantaci kloubních náhrad se pro fixaci náhrady ke kosti používají polymerní kostní cementy. V dnešní době se výhradně používá kostní cement na bázi poly(methylmethakrylátu) (PMMA), jehož hlavní nevýhodou je, že není resorbovatelný. Proto se pozornost zaměřuje na možnosti přípravy bioresorbovatelných neboli biodegradovatelných kostních cementů, u kterých se předpokládá postupné nahrazování cementu vlastní kostní tkání. Často se záměrně do cementu přidávají antibiotika za účelem tlumení nežádoucích zánětlivých reakcích. Použitím bioresorbovatelných cementů by bylo zajištěno postupné uvolňování antibiotik. Mezi bioresorbovatelné cementy se řadí poly(propylenfumarát) (PPF). V této práci byla úspěšně provedena příprava PPF dvoukrokovou procedurou z výchozích látek diethylfumarátu a propylenglykolu. Pro přípravu kostního cementu byl PPF zesíťován s poly(ethylenglykol) dimethakrylátem (PEG-DMA) pomocí dibenzoylperoxidu (DBP). Byl hledán vhodný poměr a technika přidávání jednotlivých složek pro vznik pevného a soudržného materiálu. Během síťování byla zjištěna maximální teplota síťovací reakce. Nakonec byly u připravených cementů změřeny mechanické vlastnosti v tlaku.

11 Příprava a vlastnosti polyesteramidu na bázi η- kapryllaktamu a ε-kaprolaktonu Bc. Jakub Melichar (M2) Školitel: Ing. Václava Benešová Polyesteramidy kombinují dobré mechanické a termické vlastnosti polyamidů a biodegradabilitu alifatických polyesterů. V závislosti na poměru esterových a amidových jednotek mohou být využitelné jako konstrukční nebo i odbouratelné materiály. Pozornost v literatuře je především věnována polyesteramidům na bázi ε-kaprolaktamu a ε-kaprolaktonu, tj. sedmičlenných cyklů. Cílem práce bylo prostudovat vliv laktamu o větší velikosti cyklu - η-kapryllaktamu - na podmínky kopolymerace s ε-kaprolaktonem a vlastnosti výsledných produktů. Aniontová kopolymerace byla iniciována ethylmagnesium bromidem a metodou polymeračního odlévání byly připraveny materiály s vysokým obsahem polymeru ve formě desek (150x100x4 mm) pro hodnocení termických vlastností (DSC a DMA).

12 Chemie a technologie polymerů II MÍSTO: B11 KOMISE prof.ing. Petr Sysel, CSc. (předseda) Ing. Lenka Malinová, Ph.D. Ing. Robert Mundil, Ph.D. Ing. Lucie Reinišová (organizační tajemník) PROGRAM 10:00 Martin Jindra (B3, doc. Ing. Antonín Kuta, CSc.) Manipulace rozhraní grafen-polymer a jeho role v přenosu deformace 10:05 Bc. Vendula Tichá (M2, Ing. Radka Kalousková, CSc.) Směsi PVC/PCLO v přítomnosti zinečnaté látky. 10:10 Agáta Foitlová (B3, Ing. Drahomír Čadek, Ph.D.) Analýza odéru přírodního kaučuku 10:15 Adéla Mošnová (B3, Ing. Alena Kadeřábková, Ph.D.) Podmínky vytlačování tiskové PLA struny 10:20 Bc. et BcA. Magdaléna Nováková (M2, Ing. Alena Kadeřábková, Ph.D.) Srovnání vlastností emulzních SBR různých výrobců 10:25 Simona Kajanovičová (M2, Ing. Drahomír Čadek, Ph.D.) Vplyv vody na vulkanizáciu urýchlenou sulfenamidmi 10:30 Jakub Kaňka (B3, Dr. Ing. Miroslava Dušková) Vizualizace prostorové struktury makroporézních hydrogelů pro tkáňové inženýrství pomocí fluorescenční konfokální mikroskopie.

13 Manipulace rozhraní grafen-polymer a jeho role v přenosu deformace Martin Jindra (B3) Školitel: doc. Ing. Antonín Kuta, CSc. Ve své práci se zaměřuji na uhlíkaté nanokompozity s polymerní matricí, kde je jako plnivo použit grafen. Ten má v mnoha ohledech vynikající vlastnosti. Za zmínku stojí třeba jeho modul pružnosti blížící se hodnotě 1 TPa, tepelná vodivost dosahující 5000 W/(m K), elektrická vodivost až 6000 S/cm nebo extrémně velký měrný povrch o teoretické hodnotě 2630 m 2 /g. Zásadní roli pro používání grafenu jakožto plniva hraje jeho rozhraní s polymerní matricí. Vlastnosti tohoto rozhraní se dají ovlivnit a pro výsledné vlastnosti kompozitů mohou mít zásadní vliv. Byly připraveny testovací vzorky, kde jako nosný substrát sloužil polymethylmethakrylát (PMMA). Grafen byl metodou CVD připraven na měděný substrát a následně přenesen na PMMA metodou tepelného lisování. Nejednalo se tedy o kompozit jako takový, ale o modelový vzorek pro měření jevů na rozhraní polymer-grafen. Tyto vzorky byly použity pro měření účinnosti přenosu deformace z matrice na plnivo (tj. na monovrstvu uhlíku). Následně byl na PMMA připraven grafen metodou přímé exfoliace. Opět se tedy jednalo o modelový vzorek. Na těchto vzorcích bylo pozorováno chování grafenu při mechanickém namáhání v kombinaci s průchodem elektrického proudu. Toto chování bylo možné pozorovat díky metodě mikrokapkové spektroelektrochemie.

14 Směsi PVC/PCLO v přítomnosti zinečnaté látky. Bc. Vendula Tichá (M2) Školitel: Ing. Radka Kalousková, CSc. Měkčený polyvinylchlorid (PVC) má široké využití, například ve stavebnictví, při výrobě různých fólií, podlahových krytin či k ochraně kabelů. Mimo to se můžeme setkat i s výrobky pro zdravotnictví, zejména krevními vaky. Problémem nízkomolekulárních změkčovadel je, že časem začnou migrovat na povrch plastu a dostávají se tak do kontaktu s vnějším okolím. Proto se hledají alternativy ke stávajícím změkčovadlům, především ftalátům, které by zajistily stejné mechanické vlastnosti, ale byly by zdravotně nezávadné, bez schopnosti migrace k povrchu. Toho lze dosáhnout pomocí polymerních změkčovadel. V této práci byl jako změkčovadlo využit polykaprolakton. Polymerace ε kaplrolaktonu byla iniciována 2 ethylhexanoátem zinečnatým, který je zároveň součástí stabilizačního systému pro PVC. V kombinaci s dalšími složkami systému je naším cílem připravit měkčený PVC v hnětiči, kdy během mísení dojde zároveň k polymeraci ε kaprolaktonu.

15 Analýza odéru přírodního kaučuku Agáta Foitlová (B3) Školitel: Ing. Drahomír Čadek, Ph.D. Přírodní kaučuk (NR) patří mezi nejvýznamnější suroviny v gumárenském průmyslu. Z chemického hlediska je NR cis-1,4-polyisopren (přibližně 92%) a zbytek tvoří nekaučukové složky (bílkoviny, fosfolipidy, sacharidy, barviva, ). Nekaučukové složky NR, ale i zbytky některých látek potřebných k výrobě suchého kaučuku, jsou pravděpodobně zodpovědné za to, že je tento materiál senzoricky výrazný, což se nejvíce projevuje při jeho zpracovávání. Látky uvolňující se v průběhu zpracování NR mohou být zdrojem problémů pro gumárenské podniky, které se často nachází blízko obydlených částí měst.cílem této práce bylo analyzovat látky způsobující odér NR. Analýza byla prováděna plynovou chromatografií s hmotnostním spektrometrem (GC- MS) metodou headspace a mikroextrakcí tuhou fází (SPME vlákno) jak za mírně zvýšené teploty, tak za teploty zpracovatelské. Dále bylo provedeno subjektivní hodnocení odéru vybranými členy komise. Data získaná měřením na GC-MS a hodnocením komise byla pečlivě porovnána a vyhodnocena.

16 Podmínky vytlačování tiskové PLA struny Adéla Mošnová (B3) Školitel: Ing. Alena Kadeřábková, Ph.D. 3D tisk je technologie, která pracuje na principu nanášením tiskového materiálu vrstvu po vrstvě. Nejrozšířenější technologie 3D tiskáren pracují na principu tzv. FDM (fused deposition modeling). Mezi nejpoužívanější materiály pro tento způsob tisku se řadí PLA (kyselina polymléčná), PET (polyethylentereftalát) a ABS (akrylonitril butadien-styren). Příprava tiskové struny se provádí metodou vytlačování, kdy požadovaný průměr struny je 1,75 mm. Námi použitý vytlačovací stroj je opatřen třemi samostatně vyhřívanými zónami. V prvopočátku bylo nutné stanovit chování PLA při různých teplotách zón a rychlostí vytlačování štěrbinou tvaru kapky. Na základě bližšího stanovení chování PLA, byly vyhotoveny dvě kruhovité štěrbiny o průměru 1,4 a 1,6 mm. Následovaly další řady zkoumání chování PLA za různých podmínek vytlačování (velikosti štěrbiny, teploty a rychlosti otáčení šneku). V závěrečném zkoumáním byl zahrnut i vliv rychlosti odtahovacího pásu, na kterém struna chladla. Výsledkem tohoto zkoumání bylo, že při použití vytlačovací štěrbiny 1,4 mm a vhodných podmínek lze získat požadovaný průměr tiskové struny z PLA, která lze použít pro 3D tisk.

17 Srovnání vlastností emulzních SBR různých výrobců Bc. et BcA. Magdaléna Nováková (M2) Školitel: Ing. Alena Kadeřábková, Ph.D. Butadien-styrenový kaučuk (SBR) vznikl v Německu před druhou světovou válkou jako náhrada za přírodní kaučuk a dnes je to nejvíce vyráběný syntetický kaučuk. Nejčastěji je používán pro výrobu automobilových pneumatik, pryží na podrážky, lepidel, ale také třeba žvýkaček. Druhy SBR kaučuku se liší dle množství styrenu, typu polymerizace, typu použitých antioxidantů, apod. Nejběžnější je výroba emulzní polymerací studeným způsobem při 5 C. Vznikají tak kaučuky s optimálním poměrem dobrých mechanických vlastností a ceny.důležitým aspektem pro následné zpracování kaučuků je znalost jejich vlastností. Celkem 10 emulzních SBR kaučuků původem z Ruska, Itálie, Srbska a České Republiky vyráběných studeným způsobem s barvícími (1500) a nebarvícími (1502) antioxidanty, bylo podrobeno základním gumárenským zkouškám pro kontrolu kvality. Stanovuje se viskozita Mooney, Tg (DSC), reologické vlastnosti (RPA), distribuce molárních hmotností (SEC/GPC) a obsah nerozpustného gelu.

18 Vplyv vody na vulkanizáciu urýchlenou sulfenamidmi Simona Kajanovičová (M2) Školitel: Ing. Drahomír Čadek, Ph.D. V gumárenskom priemysle sú najpoužívanejšou triedou urýchľovačov vulkanizácie sulfenamidové deriváty. Sú to uprednostňované urýchľovače pre mnohé produkty, pretože spájajú rýchlu dobu vulkanizácie a dobrý vývoj gumárenského modulu. Z literatúry je známe, že vzdušná vlhkosť prítomná ako vo vulkanizačnom systéme tak i v kaučuku môže určitým spôsobom ovplyvňovať vulkanizačné správanie. Vlhkosť môže taktiež kontaminovať pripravenú zmes. Uvádza sa, že jedným z možných problémov s urýchľovačmi sulfenamidu je ich tendencia podliehať pomalej degradácii v skladoch, ak sú nesprávne vyrobené alebo uskladnené, čo môže spočívať v hydrolýze väzby S-N v urýchľovači. Táto práca sa zaoberala štúdiom vplyvu vlhkosti na vulkanizačné správanie zmesí prírodného kaučuku urýchlených N-terc.butyl-2-benzothiazolsulfenamidom (TBBS). Bola uskutočňovaná hydrolýza TBBS a jej produkt bol analyzovaný infračervenou spektroskopiou (IČ). Boli hodnotené vulkanizačné vlastnosti pripravených zmesí reovulkametrom Rubber Process Analyzer (RPA).

19 Vizualizace prostorové struktury makroporézních hydrogelů pro tkáňové inženýrství pomocí fluorescenční konfokální mikroskopie. Jakub Kaňka (B3) Školitel: Dr. Ing. Miroslava Dušková Syntetické makromolekulární hydrogely čím dál úspěšněji fungují jako modelová prostředí syntetizovaná na míru, v nichž dochází k osídlení a stimulovanému růstu buněčných struktur. Laserová skenovací konfokální mikroskopie (LSCM) umožňuje in-situ zobrazení vnitřní struktury jak biologických tak syntetických vzorků a umožňuje rekonstruovat prostorové uspořádání ve vrstvě několika desítek až stovek mikrometrů pod povrchem vzorku. V této práci jsou analyzovány možnosti zobrazení topologie složité gelové struktury a možnosti kvantifikace získaného prostorového obrazu. Ke studiu možností vizualizace byly zvoleny makroporézní hydrogelové nosiče na bázi poly(2-hydroxypropylmetakrylamidu) před i po osídlení neuronálními buňkami. Tvar a konektivita pórů pod povrchem gelu byly získány počítačovým skládáním z-rovin nasnímaných pomocí LSCM zbotnalých gelových vzorků. Studované hydrogely byly připraveny radikálovou polymerizací biokompatibilního monomeru a porozity bylo docíleno použitím vymývatelných částic soli o dané velikosti a vedením polymerizace za podmínek fázové separace, která vede ke strukturování matrice. Konfokální mikroskopie poskytla cenné zobrazení gelových struktur v jejich zbotnalém stavu a počítačová rekonstrukce umožnila kvantifikovat objem a podíl komunikujících pórů.

20 SPONZOŘI