Optimalizace povrchových úprav polymerů pro mikroskopická pozorování
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
V této práci byla odkryta a pozorována nadmolekulární struktura osmi typů komerčně dostupných iPP, jeho směsí (iPP-PLLA) a kopolymerů (cPP-EPR) spolu se čtyřmi typy PE (HDPE, LDPE). Sférolitická struktura byla u homopolymerů PP a PE a kopolymerů PP odkrývána oxidačním leptáním šesti typy směsí minerálních kyselin s KMnO4 a rozpouštěním ve čtyřech vybraných rozpouštědlech; u směsí PP-PLLA byla struktura odkrytá rekrystalizací (rozumí se změna struktury teplotou ohřevu a rychlostí chlazení). Odkrytá struktura byla přímo pozorována pomocí konfokálního laserového rastrovacího mikroskopu (CLSM) a SEM. Míra krystalického podílu byla spolu s odhadem velikosti krystalických oblastí stanovená pomocí DSC. Ukázalo se, že nadmolekulární strukturu je snadné okrýt u povrchů lisovaných vzorků a lomových ploch vstřikovaných těles metodou leptání. Nadmolekulární strukturu povrchu vstřikovaných těles se podařilo odkrýt teprve po rekrystalizaci; metoda rozpouštění se ukázala být více méně neúčinnou. Účinnost leptacích směsí se lišila, ale všeobecně lze říci, že materiály s vysokým stupněm krystalinity byly odleptány dříve. Ukázalo se, že směsi s kyselinou dusičnou a nadbytkem kyseliny sírové odkrývají povrch sférolitů „jemněji“ s ohledem na detaily lamelárních svazků v porovnání se směsmi obsahujícími kyselinu orthofosforečnou. Důležitým poznatkem je fakt, že účinná nebyla pouze leptací směs, ale také její páry, které dle složení leptací směsi (především s kyselinou dusičnou), odkryly povrch později a tento navíc vypadal plasticky (3D) s jemně odkrytyými detaily struktury. Morfologie vzorků iPP-PLLA se lišila dle poměru obou složek; u kopolymerů cPP-EPR s dobou leptání do popředí vystupovala ethylenová/kaučuková fáze a struktura PP mizela. CLSM se ukázal být velmi vhodným prostředkem pro pozorování nadmolekulární struktury studovaných vzorků na rozdíl od SEM, která se pro olefiny ukázala být naprosto nevhodná. DSC analýzu lze doporučit jako základ pro získání povědomí o podílu amorfní a krystalické fáze a velikosti upořádaných domén před volbu metody odrytí sférolitické struktury.
Supramolecular structure of eight commercial types of iPP, its blends with poly(L-lactide) (PP-PLLA) and copolymers with ethylene-propylene rubber (PP-EPR) together with four types of polyethylene (LDPE, HDPE) was uncovered and observed in this work. The spherulitic structure of iPP and PE homopolymers and PP copolymers was uncovered by etching of six different solutions of mineral acids with KMnO4 and by dissolution in four selected solvents. The latter was found to be ineffective. The structure of PP-PLLA blends was uncovered only after recrystallization (the change of structure by annealing and cooling rate). The uncovered crystalline structure was observed directly by confocal laser scanning microscope (CLSM) and SEM. Crystallinity together with a size distribution of crystallites was determined by DSC. It was proved that spherulitic supramolecular structure was easy to uncover by chemical etching only for molded samples and for fracture surfaces of injected samples. The efficiency of etchants varied but, generally, the samples with high degree of crystallinity were etched earlier. The etchants containing nitric acid and high content of sulphuric acid uncovered fine details of shperulites with respect to mixtures containing orthophosporic acid. It was also observed that not only the etchant (especially with nitric acid) itself but also its vapors were effective. The structure was revealed later but the appearance was plastic (3D) and the structure was very fine. The supramolecular structure of PP-PLLA blends differed with amount of each component. The ethylene-rubber phase came forth with increasing time of etching while PP spherulites disappeared in PP-EPR samples. CLSM was shown to be very good tool for observing supramolecular structure of studied samples with respect to SEM, which was proved to be entirely unsuitable for polyolefines. DSC is recommended to be performe before uncovering supramolecular structure for basic information about proportion of amorphous/crystalline phase and size of crystallites.
Supramolecular structure of eight commercial types of iPP, its blends with poly(L-lactide) (PP-PLLA) and copolymers with ethylene-propylene rubber (PP-EPR) together with four types of polyethylene (LDPE, HDPE) was uncovered and observed in this work. The spherulitic structure of iPP and PE homopolymers and PP copolymers was uncovered by etching of six different solutions of mineral acids with KMnO4 and by dissolution in four selected solvents. The latter was found to be ineffective. The structure of PP-PLLA blends was uncovered only after recrystallization (the change of structure by annealing and cooling rate). The uncovered crystalline structure was observed directly by confocal laser scanning microscope (CLSM) and SEM. Crystallinity together with a size distribution of crystallites was determined by DSC. It was proved that spherulitic supramolecular structure was easy to uncover by chemical etching only for molded samples and for fracture surfaces of injected samples. The efficiency of etchants varied but, generally, the samples with high degree of crystallinity were etched earlier. The etchants containing nitric acid and high content of sulphuric acid uncovered fine details of shperulites with respect to mixtures containing orthophosporic acid. It was also observed that not only the etchant (especially with nitric acid) itself but also its vapors were effective. The structure was revealed later but the appearance was plastic (3D) and the structure was very fine. The supramolecular structure of PP-PLLA blends differed with amount of each component. The ethylene-rubber phase came forth with increasing time of etching while PP spherulites disappeared in PP-EPR samples. CLSM was shown to be very good tool for observing supramolecular structure of studied samples with respect to SEM, which was proved to be entirely unsuitable for polyolefines. DSC is recommended to be performe before uncovering supramolecular structure for basic information about proportion of amorphous/crystalline phase and size of crystallites.
Description
Keywords
Morfologie, polypropylén, polyetylén, kopolymer, směs, leptání, rekrystalizace, rozpouštění, konfokální laserová mikroskopie, diferenční kompenzační kalorimetrie., Morphology, polypropylene, polyethylene, copolymer, mixture, etching, recrystallization, dissolution, confocal laser microscopy, differential scanning calorimetry.
Citation
HORSKÁ, P. Optimalizace povrchových úprav polymerů pro mikroskopická pozorování [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2011.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Chemie, technologie a vlastnosti materiálů
Comittee
prof. RNDr. Josef Jančář, CSc. (předseda)
prof. Ing. Jaromír Havlica, DrSc. (místopředseda)
prof. Ing. Ladislav Omelka, DrSc. (člen)
doc. RNDr. Jaroslav Petrůj, CSc. (člen)
prof. Ing. Tomáš Svěrák, CSc. (člen)
Date of acceptance
2011-06-08
Defence
Diplomová práce se zabývala velmi užitečným problémem nalezení metod pro vizualizaci nadmolekulární struktury polyolefinů. Práce obsahuje řadu zcela nových výsledků a má i velké praktické použití. Prezentace diplomové práce byla výborná, jasná a v diskuzi prokázala diplomantka velkou znalost studované problematiky.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení