Studentská vědecká konference

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 m²/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.

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.  

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.  

 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.  

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.   

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).  

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.