Studentská vědecká konference

Termoplastický bramborový škrob (TPS) je kompletně biodegradabilní polysacharid, který by mohl přispět k menšímu využívání nerozložitelných plastů a celkově tak k udržitelnému nakládání s polymerními materiály. Díky přídavku změkčovadla, jako je například glycerol, získá škrob termoplastické vlastnosti, stává se méně křehkým a je zpracovatelný běžnými plastikářskými technikami. Stále je ovšem náchylný k navlhnutí a jeho mechanické vlastnosti nejsou uspokojivé. Bylo prokázáno, že přídavek epoxidovaného přírodního kaučuku (ENR) zlepšuje mechanické vlastnosti směsi, např. pevnost v tahu, a to i do takové míry, že je vyšší než pevnost v tahu samotného ENR. Cílem této práce je vyzkoušet, jak budou výše zmíněné vlastnosti směsi ENR/TPS ovlivněny vulkanizací. Za tímto účelem byly připraveny směsi s různým poměrem ENR a TPS, které byly zvulkanizovány a následovala analýza výsledného materiálu, z pohledu mechanických vlastností, navlhavosti a kompostovatelnosti.

Předmětem práce je příprava ekologického polymerního změkčovadla na bázi ε-kaprolaktonu a jeho aplikace v polyvinylchloridu. K iniciaci polymerizace ε-kaprolaktonu byl použita sloučenina na bázi vápníku /bis(ε-kaprolaktamát) vápenatý/, vápník je na rozdíl od běžně užívaných kovů v organokovových iniciátorech ekologicky a zdravotně nezávadný. Ca iniciátor se osvědčil i jako stabilizátor PVC. V modelových reakcích byla sledována rychlost polymerizace ε-kaprolaktonu v závislosti na teplotě a koncentraci iniciátoru a získaný polyester byl využit k měkčení a stabilizaci PVC. Zmíněný iniciátor byl aplikován i při polymeraci ε-kaprolaktonu in situ v hnětiči při přípravě měkčených směsí PVC/poly(ε-kaprolakton). U směsí pak byl sledován rozsah přeměny ε-kaprolaktonu, rozsah naměkčení a tepelná stabilita PVC.

Budoucnost medicinálních technologií lpí na biomateriálech a průmysl zažívá v poslední dekádě revoluci aditivní výroby. V této práci je zkoumané možné spojení obou ve formě kostních nosičů a aditivních materiálů. Bylo vyrobeno 8 polymerních směsí PLA s různými koncentracemi hydroxyapatitu a poly(akrylátu) draselného a z nich na 3d tiskárně vyrobeny vzorky pro rázové a tahové mechanické zkoušky. Ve fosfátovém pufru byly provedeny degradační studie do délky 7 dní. Z výsledků je patrný výrazný pokles Youngova modulu u vzorků s oběma aditivy. Směs s 2 % PPAc se ukázala jako hraniční pro výrobu s PLA základem při 200 °C. Všechny vzorky byly snímkovány optickým mikroskopem při x50 a x230 zvětšení ve viditelném světle, UV a tmavém poli.

Přírodní kaučuk vykazuje proměnlivé vlastnosti při zpracování, proto předpovědět jeho chování při zpracování není jednoduchá záležitost. K měření zpracovatelnosti se běžně užívají plasticita Wallace a viskozita Mooney, které poskytují jen omezené informace o tokovém chování přírodního kaučuku. Tato práce je zaměřená na pokročilém hodnocení zpracovatelnosti přírodního kaučuku. Jedna z použitých metod byla měření na viskozimetru Mooney doplněna různými dobami předehřevu a otáčení. Také byl použit rheovulkametr RPA, na kterém proběhla měření v deformačním a frekvenčním programu. Dále byla použita časově náročná metoda – vytlačování s rheologickou hlavou, která vyniká vysokými smykovými rychlostmi. Různé způsoby měření, různé doby měření a programy byly mezi sebou porovnány a na jejich základě byla stanovena doporučení.

Polymerní změkčovadla, například na bázi poly(ε-kaprolaktonu), jsou jednou ze slibných náhrad ftalátových změkčovadel ve směsích PVC. Oproti ftalátovým změkčovadlům mají polymerní změkčovadla zvýšenou odolnost vůči migraci z těchto směsí. Předmětem této práce je nalezení optimálních podmínek pro polymeraci ε-kaprolaktonu ve směsi PVC při jejím zpracování za iniciace kaprolaktam(magnesiumbromidem), následná příprava měkčenných směsí PVC a poly(ε-kaprolaktonu) s využitím tohoto iniciátoru a charakterizace připravených směsí.  

Pryž se vyrábí procesem zvaná vulkanizace. Existuje spoustu vulkanizačních činidel, např. síra, peroxidy a reaktivní pryskyřice. V průmyslu se vybírají podle použitého kaučuku, ale i podle požadovaných vlastností pryže. Pro zjednodušení procesu či zlepšení vlastností se do kaučukové směsi přidávají přísady. Příkladem je oxid zinečnatý (ZnO), který se používá při sirné vulkanizaci společně s kyselinou stearovou. Zde v kombinaci s urychlovačem plní úkol aktivátoru – urychluje vulkanizaci, snižuje potřebnou teplotu a zvyšuje účinnost vulkanizačního činidla. ZnO se také objevuje v některých systémech s peroxidem, zde však nefunguje jako aktivátor. I přesto že se v průmyslu tato kombinace používá, konkrétní důvod přidávání ZnO k peroxidu není znám. Nejspíše funguje jako plnivo, které by mělo např. zlepšovat mechanické vlastnosti pryže. V této práci se zkoumá vliv ZnO na průběh vulkanizace, mechanické vlastnosti (pevnost v tahu, tažnost), trvalou deformaci a stárnutí.

Norma pro stanovení tahových vlastnosti pryžových výrobků umožňuje použití několika různých velikostí zkušebních tělísek. Na laboratorním dvouválci byly připraveny směsi přírodního a butadien-styrenového kaučuku. Nejprve byly zamíchány směsi kaučuků pouze s vulkanizacním systémem, dále pak plněné aktivním (pyrogenní oxid křemičitý) a neaktivním plnivem (křídou). Použitý vulkanizační systém byl u všech směsí shodný. Následně byly lisovánim připraveny destičky o různých tloušťkách, ze kterých byla vysekána tělíska tří velikostí. S využitím přístroje Instron 3365 byly změřeny rozdíly v tahových vlastnostech připravených vzorků.