Search

Polyimides are a group of polymers with excellent thermal and mechanical properties. However, generally, they exhibit brown coloration due to charge transfer interactions between diamine donor and dianhydride acceptor moieties. In this study, semi-alicyclic polyimides derived from cyclohexane tetracarboxylic dianhydride and 4,4 '-oxydianiline were prepared using a two-step method, where the imidization step proceeded via a chemical route. The effects of the catalyst type (quinoline, triethylamine, and 1,4-diazabicyclo(2.2.2)octane (DABCO)) and reaction temperature (120, 140, and 160 C-degrees) on the imidization process were evaluated using infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance spectroscopy. The prepared polyimides' thermal, mechanical, and optical properties were compared with those synthesized via standard thermal imidization. Polyimide films possessing favorable mechanical properties, thermal stability, and good optical transparency were prepared via a simple preparation route based on chemical imidization using the triethylamine catalyst at the reaction temperature of 160 C-degrees, which was shown to be a promising way for the PI preparation on an industrial scale., Polyimidy jsou skupinou polymerů s vynikajícími tepelnými a mechanickými vlastnostmi. Obecně však vykazují hnědé zbarvení v důsledku interakcí přenosu náboje mezi donorními částmi diaminu a akceptorovými částmi dianhydridu. V této studii byly připraveny semi-alicyklické polyimidy odvozené od cyklohexan-tetrakarboxyldianhydridu a 4,4'-oxydianilinu dvoustupňovou metodou, kde imidizační krok probíhal chemickou cestou. Vliv typu katalyzátoru (chinolin, triethylamin a 1,4-diazabicyklo(2.2.2)oktan (DABCO)) a reakční teploty (120, 140 a 160 °C) na proces imidizace byl hodnocen pomocí infračervené spektroskopie a nukleární magnetické rezonance. Tepelné, mechanické a optické vlastnosti připravených polyimidů byly porovnány s polyimidy syntetizovanými standardní termickou imidizací. Polyimidové filmy, které mají dobrou optickou průhlednost, příznivé mechanické vlastnosti a tepelnou stabilitu, byly připraveny jednoduchou cestou přípravy založenou na chemické imidizaci za použití triethylaminu jako katalyzátoru při reakční teplotě 160 °C.

The role of carboxyl functional groups in acrylic latex employed to fabricate an organic-inorganic composite material based on magnesium phosphate cement has been investigated. The acidic nature of the latex aqueous medium enhanced the dissolution of the magnesium oxide in the first stages of the cement reaction. The following increase in pH promoted the deprotonation of the carboxyl groups, which became involved in surface adsorption effects. Adsorption processes were found to control the nucleation and growth of the reaction products. The resulting overall hindering effect slowed down the reaction rates and delayed the precipitation of the solid phosphates with beneficial consequences, namely, the retardation of setting time and the modulation of the heat released. Modification in the morphology of the formed crystals, with the prevalence of platelet-like over prismatic habit, along with a decrease in their average size, was obtained. The crystals formed in higher amounts with respect to the neat cement because the reaction proceeds closer to equilibrium. The obtained microstructure is strengthened because of a more effective intermingling between crystals and the amorphous phase. Further-more, the synergistic combination of polymer and phosphate cement improved the elastic properties, and reduced the water absorption, impacting positively on the durability of the composite., Byla zkoumána úloha karboxylových funkčních skupin v akrylovém latexu používaném k výrobě organicko-anorganického kompozitního materiálu na bázi hořečnatého fosfátového cementu. Kyselá povaha latexového vodného média podporovala rozpouštění oxidu hořečnatého v prvních fázích cementové reakce. Následující zvýšení pH podpořilo deprotonaci karboxylových skupin, které se zapojily do povrchových adsorpčních efektů. Bylo zjištěno, že adsorpční procesy řídí nukleaci a růst reakčních produktů. Výsledný celkový retardační účinek zpomalil reakční rychlosti a zpozdil srážení pevných fosfátů s příznivými důsledky, jmenovitě zpomalením doby tuhnutí a modulací uvolněného tepla. Byla získána modifikace v morfologii vytvořených krystalů s převahou destičkovitého nad prizmatickým vzorem spolu se snížením jejich průměrné velikosti. Krystaly se tvoří ve větším množství vzhledem k čistému cementu, protože reakce probíhá blíže k rovnováze. Získaná mikrostruktura je posílena díky účinnějšímu promísení mezi krystaly a amorfní fází. Navíc synergická kombinace polymeru a fosfátového cementu zlepšila elastické vlastnosti a snížila absorpci vody, což má pozitivní dopad na životnost kompozitu.

V teoretické části této diplomové práce jsou ve formě rešerše zpracována témata zabývající se obecnou problematikou nátěrových hmot se zaměřením na voděodolné latexy. Experimentální část se zaměřuje na přípravu a charakterizaci latexů na bázi zesítěných akrylátových kopolymerů. U připravených disperzí, z nichž některé obsahovaly nanostrukturní oxid hořečnatý a/nebo tvrdidlo, byly vyhodnoceny a porovnány jejich základní vlastnosti. Z nátěrových filmů byly poté posouzeny jejich fyzikální a chemické vlastnosti, zejména se zaměřením na jejich citlivost vůči působení vody. Také byla snaha o zavedení alternativní metody stanovení síťové hustoty., The theoretical part of this thesis consists of a literature review focusing on the general issues of coatings, with an emphasis on water-resistant latexes. The experimental section is dedicated to the preparation and characterization of latexes based on cross-linked acrylic copolymers. The basic properties of the prepared dispersions, some of which contained nanostructured magnesium oxide and/or a crosslinker, were evaluated and compared. Subsequently, the physical and chemical properties of the coating films were assessed, particularly their sensitivity to water exposure. There was also an attempt to introduce an alternative method for determining the network density., Fakulta chemicko-technologická, Diplomant přednesl výsledky své diplomové práce a zodpověděl dotazy členů komise., Dokončená práce s úspěšnou obhajobou

Tato diplomová práce se zabývá využitím alternativních monomerů z obnovitelných zdrojů pro syntézu filmotvorných samosíťujících latexů. Teoretická část se mimosamotné náhrady bio-monomeů zabývá zejména popisem koloidních systémů, jejich syntézy, struktury a vlastností. Experimentální část se pak věnuje přípravě dvou sérií polyakrylátových latexů lišící se typem anionaktivního emulgátoru. Jejich základní vlastnosti a vliv polymerizovatelného a nepolyme-rizovatelného emulgátoru byly zkoumány společně s vlivem obsahu kopolymerovaného bio-monomeru. U jejich povlaků a filmů pak byly zkoumány lakařské a mechanické vlastnosti., This master thesis deals with the use of alternative monomers from renewable sources for the synthesis of film-forming self-crosslinking latexes. The theoretical part deals with the off-system substitutes of bio-monomers, mainly describing the colloidal systems, their synthesis, structure and properties. The experimental part is then devoted to the preparation of two se-ries of polyacrylate latexes differing in the type of anionic emulsifier. Their basic properties and the influence of the polymerizable and non-polymerizable emulsifier were investigated together with the effect of the copolymerized bio-monomer content. The paint and mechanical properties of their coatings and films were then investigated., Fakulta chemicko-technologická, Diplomant přednesl výsledky své diplomové práce a zodpověděl dotazy členů komise., Dokončená práce s úspěšnou obhajobou

The mechanisms by which ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and nitrilotriacetic acid (NTA) sodium salts control the precipitation of struvite-K from solution have been investigated at room temperature, pH = 9, two degrees of supersaturation and two stirring speeds. The interest spans from the potassium and phosphorus recovery from wastewaters, the prevention of scale deposits in wastewater treatment plants, to the modification of magnesium phosphate cement reaction. Both molecules influenced the spontaneous precipitation by extending the induction time, reducing the apparent rate of crystallization and the amount of reaction product. When adding 20 mM of EDTA, at the highest supersaturation degree, the rates dropped from 2.14 min-1 and 4.09 min-1 to 1.36 min-1 and 1.71 min-1, under fast and slow stirring speed conditions, respectively. Conversely, at lower supersaturation the precipitation was almost completely inhibited. Similar inhibiting effect was observed for NTA. The additives were found to influence the reaction path by exploiting their complexing ability in solution, thus depressing the supersaturation degree in Mg2+ ions with respect to struvite-K, and by molecular adsorption at the forming solid surfaces, hindering nucleation and crystal growth. The surface adsorption process has been confirmed by the more negative zeta potential measured on the crystals (from-14.5 +/- 1.0 mV to-17.0 +/- 1.6 mV and-20.8 +/- 3.0 mV for EDTA and NTA, respectively). Both additives induced an overall reduction in crystal size (up to 85 %) and a reduced elongation of the precipitated crystals (aspect ratio decreasing from 2.3 to 1.3 and 1.7 for EDTA and NTA, respectively) in consequence of the preferential adsorption at the (101) and (1 01) faces., Mechanismy, kterými kyselina ethylendiamintetraoctová (EDTA) a kyselina nitrilotrioctová (NTA) řídí srážení struvitu-K z roztoku, byly zkoumány při pokojové teplotě, pH = 9, dvou stupních přesycení roztoku a různé energii míchání. Zájem sahá od získávání draslíku a fosforu z odpadních vod, prevence usazování vodního kamene v čistírnách odpadních vod až po inhibici tvorby ledvinových kamenů a modifikaci reakce hořečnato-fosfátového cementu. Obě molekuly ovlivnily spontánní precipitaci prodloužením doby indukce, snížením zdánlivé rychlosti krystalizace a množství reakčního produktu. Při přidání 20 mM EDTA při nízkém stupni přesycení byla precipitace téměř úplně inhibována, zatímco při vysokém přesycení klesla na 1,36 min-1 a 1,71 min-1 z 2,14 min-1 a 4,09 min-1, při vysoké a nízké energii míchání. Podobné chování bylo pozorováno u NTA. Bylo zjištěno, že aditiva ovlivňují reakci tím, že využívají svou komplexotvornou schopnost v roztoku, čímž snižují stupeň přesycení v roztocích iontů Mg2+ s ohledem na struvit-K, a molekulární adsorpcí na tvořících se pevných površích brání nukleaci a růstu krystalů. Adsorpční procesy byly potvrzeny negativnějším zeta potenciálem naměřeným na krystalech (od -14,5±1,0 mV do -17,0±1,6 mV a -20,8±3,0 mV pro EDTA a NTA, v daném pořadí). Kromě celkového snížení velikosti krystalů (až o 85 %), díky zvýšené afinitě k (101) a (¯101) čelí změně vzhledu krystalu, se sníženým prodloužením vysrážených krystalů (poměr stran klesá z 2,3 až 1,3 a 1,7 pro EDTA a NTA, v daném pořadí).

Polydioxanone is used in numerous medical applications, e.g., biodegradable sutures and implants, for its excellent biocompatibility and appropriate degradation time. However, detailed knowledge of the polydioxanone thermokinetic behavior is essential to achieve the required properties of the particular medical appliance produced. Differential scanning calorimetry (DSC) was used for thermokinetic characterization of polydioxanone. The study was focused on three phenomena associated with the amorphous/semi-crystalline state: structural relaxation, cold crystallization, and thermal degradation. The glass transition kinetics was described in terms of the Tool-Narayanaswamy-Moynihan model with the following parameters: Delta h* = 679 kJ mol(-1), log(A/s) = 311.76, beta = 0.50, x = 0.45. The increasing degree of crystalline phase in the polymeric matrix led for the relaxation movements to a gradually decreasing dependence on structural arrangement. The cold crystallization of polydioxanone was described in terms of the autocatalytic Sestak-Berggren model with the following parameters: E = 95.2 kJ mol(-1), log(A/s(-1)) = 15.04, M-AC = 0.79, N-AC = 0.70. The highest achieved amounts of crystalline phase differed between 53 and 63% depending on the route to the crystal formation (either the crystal growth from the melt during slow cooling or the growth from the fully amorphous phase during slow heating). The kinetic predictions based on the non-isothermal and isothermal crystallization data were found to be in good agreement. Thermal decomposition of polydioxanone starts at 190 degrees C via depolymerization to p-dioxanone monomer and consequent evaporation. However, the polydioxanone starts to partially depolymerize already at 150 degrees C, shortening its chains and decreasing average molecular weight. Based on the present thermokinetic characterization, the optimum processing conditions for polydioxanone production by means of hot melt extrusion and molding were discusse, Polydioxanon je využíván v řadě medicínských aplikací zejména pro svou biodegradabilitu a biokompatibilitu. Znalost jeho termokinetického chování je důležitá pro jeho výrobu v púožadované kvalitě. Studie jeho termokinetických vlastností byla provedena pomocí diferenciální skenovací kalorimetrie. Byla studována strukturní relaxace, krystalizace a tepelná degradace připraveného polydioxanonu.

Polymer-modified Portland-based composites are of interest for specific applications, in reason of their proper-ties. There are different types of commercial additives and waste polymer-based materials applied to cement-based composites, however, their impacts on the environment are debatable. This work has prepared new acrylic latex additives with and without keto-hydrazide crosslinking from standardly available low-cost raw monomers. The influence of their incorporation into Portland cement-based fine-grained mortars has been investigated. The obtained results indicate that the highest effect on heat flow evolution changes has been detected in the case of latexes without crosslinking. The incorporation of both latex types into produced cement composites resulted in a significant increase in open porosity connected with the gradual decrease in mechanical resistance, especially the compressive strength. On the other hand, an important mitigation of liquid water transport properties of latex-modified composites has been achieved, and such properties can be tuned according to the used latex type and its concentration. The developed latex cement-based composites may find utilization as special materials for structures or products for water-loaded constructions or in areas with high concentrations of water-soluble salts or other pollutants., Polymerem modifikované kompozity na bázi portlandského cementu jsou zajímavé pro své specifické aplikace z důvodu jejich vlastností. Existují různé typy komerčních přísad a odpadních materiálů na bázi polymerů aplikovaných v kompozitech na bázi cementu, avšak jejich dopady na životní prostředí jsou diskutabilní. Tato práce představuje nová akrylová latexová aditiva s keto-hydrazidovým síťováním ze standardně dostupných levných monomerů. Byl zkoumán vliv jejich zapracování do jemnozrnných malt na bázi portlandského cementu. Získané výsledky naznačují, že nejvyšší vliv na změny vývoje tepelného toku byl zjištěn u latexů bez síťování. Zabudováním obou typů latexu do vyráběných cementových kompozitů došlo k výraznému zvýšení otevřené pórovitosti spojené s postupným snižováním mechanické odolnosti, zejména pevnosti v tlaku. Na druhou stranu bylo dosaženo významného zmírnění vlastností latexem modifikovaných kompozitů při transportu kapalné vody a tyto vlastnosti lze ladit podle použitého typu latexu a jeho koncentrace. Vyvinuté kompozity na bázi latexového cementu najdou uplatnění jako speciální materiály pro konstrukce nebo výrobky pro vodou zatížené konstrukce nebo v oblastech s vysokými koncentracemi ve vodě rozpustných solí či jiných polutantů.

In this work, two bio-based raw materials, rapeseed oil and technical-grade oleic acid, were modified to yield acrylated monomers. Polymeric latexes designed for coating applications were synthesized using emulsion polymerization. Methyl methacrylate and butyl acrylate were copolymerized with various ratios of the acrylated bio-based monomers (0-20 wt.% in the monomer mixture). The polymerization with high monomer conversion and low coagulum content was successfully performed up to the content of 15 wt.% of the bio-based monomers, leading to long-term stable latexes. The asymmetric flow field flow fractionation coupled with a multi-angle light scattering detector was used to describe the molar mass distribution of the synthesized copolymers. Ultra-high molar mass fractions were detected in copolymers comprising the bio-based monomers due to the presence of multi-acrylated bio-based ingredients originating from linoleic and linolenic fatty acids. This phenomenon became more pronounced for the rapeseed oil-originated monomer. The prepared latexes comprising copolymerized bio-based monomers showed comparable or even better coating performance in terms of gloss and water resistance in comparison with the reference acrylic coating, which makes the acrylated vegetable oil-based monomers attractive for the manufacturing of sustainable water-borne materials in the coating industry., Dva výchozí biomateriály, řepkový olej a technická kyselina olejová, byly modifikovány na akrylátové monomery. Tyto materiály byly následně použity pro syntézu akrylátových kopolymerů, určených pro aplikace v nátěrových hmotách, pomocí emulzní polymerace.

This investigation aims at assessing the potential of polyacrylate latex nanodispersions as consolidation agents for sandstones. Four different latex types, implementing polymer fluorination and chemical crosslinking, have been synthesized at the scope and fully characterized. The Prague sandstone employed in this study has been selected as an example of highly porous stones used as building materials for many historical monuments. Two different concentration levels of nanodispersions have been adopted. The consolidated stone samples have been tested using a combination of physical-mechanical tests and microscopic observations. Compared to the non-treated samples, significant increments of mechanical properties ( e.g. up to 3.3 times higher bending strength) have been detected after the consolidation treatment with concentrated products. Moreover, when 10 times diluted latex nanodispersions have been applied, the improvement of mechanical properties has still been significant, while moisture transport properties, such as water absorption, have been found to be comparable with those of the untreated sample. Fluorinated polymers imparted better hydrophobic properties with a contact angle above 100 & DEG;. Observations using a scanning electron microscope revealed the good filling and bridging capacity of the applied consolidation agents. As demonstrated, by acting on the polymer structure, that is, by tuning the degree of crosslinking, polymer fluorination and gel content, the properties of these novel polyacrylate latex nanodispersions can be tailored to the specific stone and type of decay in order to improve the effectiveness of the treatments and obtain the desired final properties. The flexibility of their chemistry offers new opportunities for preserving objects of cultural heritage that are also at risk due to the ongoing climate change.& COPY; 2023 Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR). Published by Elsevier Masson SAS. All rights reserved., Tento výzkum je zaměřen na posouzení potenciálu polyakrylátových latexových nanodisperzí jako konsolidačních činidel pro pískovce. Byly syntetizovány a plně charakterizovány čtyři různé typy latexů využívající fluoraci polymeru a chemické zesítění. Pražský pískovec použitý v této studii byl vybrán jako příklad vysoce porézních kamenů používaných jako stavební materiál pro mnoho historických památek. Byly zkoumány dvě různé koncentrace nanodisperzí. Konsolidované vzorky kamene byly testovány pomocí kombinace fyzikálně-mechanických testů a mikroskopických pozorování. Ve srovnání s neošetřenými vzorky byly po konsolidačním ošetření koncentrovanými produkty zjištěny významné přírůstky mechanických vlastností (např. až 3,3krát vyšší pevnost v ohybu). Navíc, když byly aplikovány 10krát zředěné latexové nanodisperze, zlepšení mechanických vlastností bylo stále významné, zatímco vlastnosti trnasportu vlhkosti, jako je absorpce vody, byly shledány srovnatelnými s vlastnostmi neošetřeného vzorku. Fluorované polymery propůjčují lepší hydrofobní vlastnosti s kontaktním úhlem nad 100°. Pozorování pomocí rastrovacího elektronového mikroskopu odhalila dobrou plnicí a přemosťovací schopnost aplikovaných konsolidačních činidel. Jak bylo ukázáno, působením na strukturu polymeru, tj. vyladěním stupně zesítění, fluorace polymeru a obsahu gelu, lze vlastnosti těchto nových polyakrylátových latexových nanodisperzí přizpůsobit konkrétnímu kameni a typu rozpadu, aby se zlepšila účinnost ošetření a byly získány požadované konečné vlastnosti. Flexibilita chemické struktury konsolidujícího polymeru nabízí nové možnosti pro uchování předmětů kulturního dědictví, které jsou také ohroženy pokračující změnou klimatu.

Acrylated methyl esters of higher fatty acids derived from camelina oil and linseed oil were synthesized through transesterification, epoxidation, and subsequent acrylation. Methyl methacrylate and butyl acrylate were copolymerized with various amounts of bio-based derivatives (5 - 30 wt% in monomer mixture) to obtain polymeric latexes for coating applications. Successful emulsion polymerizations with up to 25 wt% of the bio-based derivatives were performed with low coagulum (below 2%) and high monomer conversion (around 95%). The incorporation of bio-based derivatives into polymeric latexes was confirmed with infrared spectroscopy. Asymmetric flow field flow fractionation coupled with a multi-angle light scattering was used to analyze the synthesized copolymers in terms of their molar mass distribution. The results revealed that copolymerizing the bio-based derivatives resulted in ultra-high molar mass nanogel fractions formed because of multi-acrylated ingredients derived from polyunsaturated fatty acids. The phenomenon of nanogel formation became more pronounced for the linseed oil-based derivative. Evaluated coating properties showed that latexes comprising the bio-based derivatives provided increased water repellence (about 10 degrees higher water contact angles were achieved for all bio-based coating compositions in contrast to a reference latex). Moreover, latexes comprising chemically modified oils in the content of 25 and 30 wt% provided water whitening-resistant coatings, making the bio-based derivatives promising candidates for replacing petroleum-based monomers in the production of sustainable latex coatings., Transesterifikací, epoxidací a následnou akrylací byly syntetizovány akrylátové methylestery vyšších mastných kyselin, pocházející z lněného a lničkového oleje. Methylmethakrylát a butylakrylát byly následně kopolymerovány s různým množstvím těchto derivátů na biologické bázi za účelem získání polymerních latexů pro nátěrové aplikace.

Tato práce pojednává o nanokompozitech na bázi epoxidového reaktoplastu složeného z epoxidové pryskyřice CHS-EPOXY 520, aminového tvrdidla Jeffamine D-2000 a 2 typů nanostrukturního polyhedrálního oligomerního siloxánu (silsesquioxánu, POSS), a to POSS funkcionalizovaného glycidylovými skupinami (EPOSS) a POSS s aminopropylisooktylovými funkčními skupinami (APOSS). Literární rešerše je zaměřena na relevantní témata. Experimentální část se zabývá přípravou nanokompozitů, měřením jejich mechanických vlastností a nasákavosti. Bylo zjištěno, že při použití APOSS došlo ke zhoršení mechanických vlastností a snížení nasákavosti. Při použití EPOSS naopak došlo ke zlepšení některých mechanických vlastností, ale nasákavost se oproti čistému epoxidu nezměnila., This work deals with nanocomposites based on epoxy thermosets composed of epoxy resin CHS-EPOXY 520, Jeffamine D-2000 hardener, and 2 types of nanostructured polyhedral oligomeric siloxanes (silsesquioxanes, POSS), namely glycidyl-POSS (EPOSS) and aminopropylisooctyl-POSS (APOSS). The literary survey is focused on relevant topics. The experimental part of this work deals with the preparation of nanocomposites, measuring their mechanical properties and water absorbency. It was found that if APOSS is used, the mechanical properties may deteriorate, but the water absorbency may decrease. When using the EPOSS, some mechanical properties may be improved, but the absorbency did not change compared to pure epoxy., Fakulta chemicko-technologická, Bakalář přednesl výsledky své bakalářské práce a zodpověděl dotazy členů komise., Dokončená práce s úspěšnou obhajobou

The bio-based monomer, specifically acrylated methyl ester derived from sunflower oil, was incorporated to formulate polymer latexes for coating applications. The content of the bio-based monomer building units in the copolymer chain structure ranged from 5 to 30 wt. %. The emulsion polymerization of these bio-based monomers showed successful results, characterized by low coagulum levels (below 3%) and high monomer conversion rates (around 95%). The integration of the bio-based derivatives into the polymer latexes was confirmed by infrared spectroscopy. In addition, asymmetric flow fractionation coupled with multi-angle light scattering was used to analyze the molar mass distribution of the synthesized copolymers. The effectiveness of both anionic non-polymerizable and polymerizable emulsifiers was evaluated to determine the stability of the prepared latexes under elevated temperature conditions and their water resistance., Fakulta chemicko-technologická, The graduate presented his thesis to the committee. He also responded to the comments of his opponent. He answered the questions of the committee members: What is the chemical structure of your bio-based polymer? Can you comment the link between increasing cross-linking and increasing plasticity of your samples? How did you measure the Tg and how did you estimate the error bars? Can you explain the zeta potential? Can you comment the stability of your samples? Why did you determine the stability of the samples at 40 °C? Are your samples stable from biological point of view? Can you draw the structure of some of the chemical substances that you used? What is the use of the latexes that you prepared?> Did you try the UV stability of your samples? Did the student do number of tests of properies of latexes and their films by himself?, Dokončená práce s úspěšnou obhajobou

3D printing of reinforced polymeric materials, which provides products of excellent physical and mechanical properties, is at the forefront of interest in the field of additive technologies. To ensure material, time, and financial savings, 3D objects having reduced filling density are frequently prepared. The presented work aims to study the effect of different levels of filling density (18, 42, and 62% using a honeycomb filling pattern) in contrast to 100% solid fill of carbon fiber-reinforced polyamide 6.6 materials processed by Fused Filament Fabrication on their flammability and mechanical properties. Concurrently, the effect of a commercial flame retardant additive concerning the filling density was also evaluated. The flammability and mechanical properties of the 3D printed materials were evaluated according to cone calorimeter measurements, and tensile and bending tests, respectively. It was found that the reduction in the filling density led to a pronounced decrease in me-chanical properties (of about 40-50% for tensile and bending stress) and also to the deterioration of flame resistance (of about 50-70% shorter burning time), with no unambiguous correlation with the respective filling density level used. If significant economic savings are preferred, 3D objects designed with low levels of filling density (18 or 42%) are advantageous to be manufactured from nylon stabilized with a flame retardant additive, resulting in acceptable fire-resistant properties., V popředí zájmu v oblasti aditivních technologií je 3D tisk vyztužených polymerních materiálů, který poskytuje produkty vynikajících fyzikálních a mechanických vlastností. Pro zajištění materiálových, časových a finančních úspor se často připravují 3D objekty se sníženou hustotou výplně. Předkládaná práce si klade za cíl studovat vliv různých úrovní hustoty výplně (18, 42 a 62 % s použitím vzoru voštinové výplně) na rozdíl od 100% pevné výplně u materiálů z polyamidu 6.6 vyztužených uhlíkovými vlákny zpracovaných Fused Filament Fabrication na jejich hořlavost a mechanické vlastnosti. Současně byl také hodnocen vliv komerční přísady zpomalující hoření na hustotu výplně. Hořlavost a mechanické vlastnosti 3D tištěných materiálů byly hodnoceny konickým kalorimetrem a tahovými a ohybovými zkouškami. Bylo zjištěno, že snížení hustoty výplně vedlo k výraznému poklesu mechanických vlastností (asi o 40-50 % u tahového a ohybového namáhání) a také ke zhoršení odolnosti proti hoření (asi o 50-70 % kratší doba hoření), bez jednoznačné korelace s příslušnou použitou úrovní hustoty výplně. Pokud jsou upřednostňovány významné ekonomické úspory, je výhodné, aby 3D objekty navržené s nízkou úrovní hustoty výplně (18 nebo 42 %) byly vyrobeny z nylonu stabilizovaného přísadou zpomalující hoření, což vede k přijatelným ohnivzdorným vlastnostem.

Tato bakalářská práce obsahuje literární rešerši věnující pozornost kyselině polymléčné (PLA) a její chemické struktuře, vlastnostem, oblastem použití, možným metodám její syntézy a degradace. V teoretické části je také podrobně popsána metoda diferenční skenovací kalorimetrie (DSC) a probráno její použití pro studium termických vlastností polymerů. Experimentální část je zaměřena na zkoumání změn termických vlastností PLA pod vlivem různých teplotních programů pomocí DSC. Byly sledovány základní parametry charakterizující termické vlastnosti PLA a zanalyzovány tendence jejich změn při různých rychlostech a dobách ohřevu a chlazení. V diskusi je popsán vztah mezi zjištěnými změnami a degradací PLA a posouzen vliv těchto změn na recyklovatelnost polymeru. Kromě toho je v dané práci navržen nový způsob určení stupně degradace PLA., This bachelor thesis contains a literatuře review paying attention to polylactic acid (PLA) and its chemical structure, properties, areas of application, possible methods of its synthesis and degradation. The theoretical part also describes in detail the method of differential scanning calorimetry (DSC) and discusses its use for the study of the thermal properties of polymers. The experimental part is aimed at studying changes in the thermal properties of PLA under the influence of different temperature programs using DSC. The basic parametrs characterizing the thermal properties of polylactic acid were monitored and the tendencies of their changes at different rates and times of heating and cooling were analyzed. The discussion describes the relationship between the observed changes and the degradation of PLA and determines the inflience of these changes on the recyclability of the polymer. In addition, a new method for determing the degree of degradation of PLA is proposed in thesis., Fakulta chemicko-technologická, Posluchačka seznámila komisi s obsahem své bakalářské práce a následně zodpověděla dotazy členů komise. Recyklovatelnost, vysvětlení ke vztahu k uvedené bakalářské práci. Pojem recyklace a degradace. Recyklace polymeru kyseliny mléčné v současnosti. Otázka nákladů. Porovnání klasických plastů z ropy a z rostlin. Forma vzorku a velikost částic. Určení velikostí částic. Molekulová hmotnost zkoumané látky., Dokončená práce s úspěšnou obhajobou

Membrane chemistry belongs to the field in which 3D printing can advantageously also be used because of enabling the production of prototypes with precisely defined dimensions. The presented work aimed to develop new polymeric compositions for heterogeneous cation exchange membranes manufactured using stereolithography (SLA) from commercially available materials. Three types of photo-curable thermoset resins (acrylic resin and two types of epoxy resins) were used as polymer matrixes in combination with strong acid cation exchange resin (CER) powder. The membrane production consisted of several stages, namely mixing the photo-curable resin with finely ground CER powder, processing using SLA, and appropriate post-curing using UV light and elevated temperature. The work aimed to monitor the influence of the photocurable resin type and post-curing on the microstructural, electrochemical, and mechanical properties of resulting membrane objects. The results revealed that heterogeneous cation exchange membranes could be processed using SLA from the mixture of the acrylic photo-curable resin and CER powder (weight ratio of 60/40) without the need for post-curing. These products exhibited high permselectivity (93%), high ion exchange capacity (2.23 meq.g(-1)), and sufficiently low electrical resistance (2200 Omega.cm), which predetermines them for efficient electrophoretic separation.

V této diplomové práci byly připraveny modelové polymerní disperze strukturovaných latexových částic technikou semi-kontinuální emulzní polymerace. Jako výchozí monomery byly použity 2,2,2-trifluorethylmethakrylát, methylmethakrylát, butylakrylát, kyselinu methakrylovou, glycidylmethakrylát a 2-(acetoacetoxy)ethylmethakrylát. Do struktury emulzních kopolymerů byly při polymeraci kovalentně zabudovány molekuly hexaamino-cyklo-trifosfazenu. Byly vyhodnoceny základní vlastnosti s důrazem na hořlavost. Do připravených latexů bylo přidáno aminové tvrdidlo a byl sledován vliv post-koalescenčního síťování. U takto připravených latexů byla posouzena možnost využití nátěrových systémů pro aplikace vyžadující zvýšenou protipožární ochranu., In this thesis, model polymer dispersions of structured latex particles were prepared using the semi-continuous emulsion polymerization technique. 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, methyl methacrylate, butyl acrylate, methacrylic acid, glycidyl methacrylate and 2-(acetoacetoxy)ethyl methacrylate were used as starting monomers. Hexaamino-cyclo-triphosphazene molecules were covalently incorporated into the structure of emulsion copolymers during polymerization. Basic properties were evaluated with an emphasis on flammability. Amine hardener was added to the prepared latexes and the effect of post-coalescence cross-linking was monitored. With the latexes prepared in this way, the possibility of using coating systems for applications requiring increased fire protection was assessed., Fakulta chemicko-technologická, Diplomantka přednesla výsledky své diplomové práce a zodpověděla dotazy členů komise. Vyjádření vedoucí diplomové práce k vyhodnocení systému na odhalování plagiátu bylo přečteno. Komise se jednomyslně shodla, že práce rozhodně není plagiátem., Dokončená práce s úspěšnou obhajobou

Součástí této diplomové práce je literární rešerše zabývající se Fused Filament Fabrication (FFF) technologií 3D tisku. Dále jsou zde popsány historie a technologie 3D tisku, výzvy při práci s 3D tiskem, tradiční a netradiční filamenty, emulzní polymerace a adheziva pro 3D tisk. Hlavním předmětem diplomové práce však byla příprava latexů a jejich aplikace jakožto adhezivních mezivrstev při FFF 3D tisku z polypropylenu, polyethylenu a polyamidu. Připravené latexové adhezivní prostředky byly porovnány s komerčními typy adhezivních přípravků. Byla také zhodnocena čistitelnost a odstranitelnost latexové adhezivní úpravy z 3D produktů a skleněné tiskové podložky. Byl posuzován vliv kopolymerního složení latexů z pohledu obsahu stavebních jednotek sodné soli kyseliny 4-styrensulfonové na adhezní účinnost povrchové úpravy při FFF 3D tisku polymerních filamentů na bázi polypropylenu a polyamidu, které se vyznačují nedostatečnou přilnavostí k tiskové podložce., A part of this thesis is a literary research focused on FFF 3D printing technology. It also describes the history and technology of 3D printing, challenges when working with 3D printing, traditional and non-traditional filaments, emulsion polymerization and adhesives for 3D printing. The main subject of the thesis was the preparation of latexes and their application as adhesive interlayers in FFF 3D printing from polypropylene, polyethylene and polyamide. The prepared latex-based adhesives were compared with the commercial adhesives. Furthermore, the cleanability and removability of latex adhesive treatment from 3D products and glass printing mat were also evaluated. The influence of the copolymer composition of latexes from the point of view of the content of the building units of the sodium salt of 4-styrene sulfonic acid, on the adhesion efficiency of the surface treatment during FFF 3D printing of polymer filaments based on polypropylene and polyamide, which are characterized by insufficient adhesion to the printing substrate, was assessed., Fakulta chemicko-technologická, Diplomant přednesl výsledky své diplomové práce a zodpověděl dotazy členů komise., Dokončená práce s úspěšnou obhajobou

This article deals with the simple preparation of environmentally friendly acrylic latex binders, which are functionalized with nanoparticles of metal oxides, namely MgO, ZnO, La2O3 and combinations of MgO and ZnO, serving as functional components to achieve antimicrobial properties, but also to improve physical-mechanical properties and chemical resilience. The incorporation of uncoated powder nanoparticles was performed during the synthesis, using the two-stage semi-continuous emulsion radical polymerization technique, to obtain latexes containing 0.5%-1.3% nanoparticles relative to the polymer content. Changes in latex performance due to nanoparticles were compared from the point of view of the type and concentration of metal oxide nanoparticles in latex. The results of the tests showed that all types of nanoparticles showed very promising properties, while with increasing concentration of nanoparticles there was an improvement in properties. The nanoparticles in latex provided interfacially crosslinked transparent smooth coating films with high gloss and good physical-mechanical properties. Latexes containing the highest concentration of nanoparticles provided coatings with significant antimicrobial activity against all tested bacterial and fungal strains, but also in-can preservative stability of liquid latex. Furthermore, the coatings were resistant to solvents, and in addition, latexes with MgO nanoparticles showed a significant decrease in the minimum film-forming temperature, and latex with a concentration of about 1.3% MgO did not show any flash corrosion under the coating film cast on a steel substrate. The latexes containing MgO and La2O3 nanoparticles provided coatings that were very resistant to water bleaching., Tento článek se zabývá jednoduchou přípravou ekologických akrylových latexových pojiv, která jsou funkcionalizována nanočásticemi oxidů kovů, konkrétně MgO, ZnO, La2O3 a kombinacemi MgO a ZnO, sloužících jako funkční složky k dosažení antimikrobiálních vlastností, ale také ke zlepšení fyzikálně-mechanických vlastností a chemické odolnost. Inkorporace nepotažených práškových nanočástic byla provedena během syntézy za použití techniky dvoustupňové polokontinuální emulzní radikálové polymerace, aby se získaly latexy obsahující 0,5 % až 1,3 % nanočástic vzhledem k obsahu polymeru. Změny výkonu latexu vlivem nanočástic byly porovnány z hlediska typu a koncentrace nanočástic oxidů kovů v latexu. Výsledky testů ukázaly, že všechny typy nanočástic vykazovaly velmi slibné vlastnosti, přičemž s rostoucí koncentrací nanočástic docházelo ke zlepšování vlastností. Nanočástice v latexu poskytly mezifázově zesíťované transparentní hladké povlakové filmy s vysokým leskem a dobrými fyzikálně-mechanickými vlastnostmi. Latexy obsahující nejvyšší koncentraci nanočástic poskytly povlaky s významnou antimikrobiální aktivitou proti všem testovaným bakteriálním a houbovým kmenům, ale také konzervační stabilitu tekutého latexu v plechovce. Dále byly nátěry odolné vůči rozpouštědlům a navíc latexy s nanočásticemi MgO vykazovaly významný pokles minimální filmotvorné teploty a latex s koncentrací cca 1,3 % MgO nevykazoval bleskovou korozi pod nátěrovým filmem na ocelovém podkladu. Latexy obsahující nanočástice MgO a La2O3 poskytly povlaky, které byly velmi odolné vůči bělení vodou.

Common latex coatings suffer from poor water resistance, which often limits their practical application. This paper reports on the preparation of polyacrylate latexes using various approaches to tune the water resistance, wettability, and surface properties of their coating films. The mutual effects of fluorinated monomer copolymerization, emulsifier type (polymerizable and general), and intra- or interparticle covalent crosslinking (due to allyl methacrylate copolymerization and a keto-hydrazide reaction, respectively) were studied. The polyacrylate latexes were synthesized through a two-step semicontinuous emulsion polymerization of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, butyl acrylate, methyl methacrylate, and methacrylic acid as the basic monomers. The fluorinated monomer was incorporated into the second-step polymer (at a content of 30 wt.% based on the second-step monomer feeds). The water resistance, wettability, and surface properties of the coating films were evaluated with focus on the water absorption, water whitening, water contact angle, and surface topography using atomic force microscopy. It was found that highly water-resistant and hydrophobic coatings that possessed a self-healing ability were prepared, provided that the polymerizable emulsifier and the fluorinated monomer were involved in the latex synthesis, along with the intra- and interparticle covalent crosslinking., Běžné latexové nátěry trpí špatnou odolností vůči vodě, což často omezuje jejich praktické použití. Tento článek popisuje přípravu polyakrylátových latexů za využití různých přístupů k vyladění odolnosti vůči vodě, smáčivosti a povrchových vlastností jejich nátěrových filmů. Byly zkoumány vzájemné vlivy kopolymerace fluorovaného monomeru, typu emulgátoru (polymerizovatelného a obecného) a intra- nebo mezičásticového kovalentního zesítění (zajištěného kopolymerací allylmethakrylátu, resp. ketohydrazidovou reakcí). Latexy byly připraveny dvoustupňovou semikontinuální emulzní polymerací 2,2,2-trifluorethylmethakrylátu, methylmethakrylátu, butylakrylátu a kyseliny methakrylové jako bazických monomerů, kde byl fluorovaný monomer kopolymerován na polymer ve druhém kroku (v obsahu 30 % hmotn. vztaženo na monomery ve druhém kroku). Byla hodnocena odolnost proti vodě, smáčivost a povrchové vlastnosti nátěrových filmů se zaměřením na absorpci vody, zbělení vodou, kontaktní úhel s vodou a topografii povrchu pomocí mikroskopie atomárních sil. Bylo zjištěno, že byly připraveny vysoce voděodolné a hydrofobní povlaky, které mají samoopravnou schopnost, za předpokladu, že se polymerizovatelný emulgátor a fluorovaný monomer podílely na syntéze latexu spolu s intra- a mezičásticovým kovalentním zesítěním.

Tato diplomová práce obsahuje literární rešerši v souvislosti se zadaným tématem, která byla zásadní pro realizaci provedeného experimentu. Dále se zabývá polymerními senzory a jejich využitím a rovněž matricemi polymerních scintilátorů. V experimentální části je pak popsána syntéza fotoemisivních polymerů s využitím emulzní polymerace a jejich následná charakterizace. Charakterizace zhotovených polymerů je zaměřena na typické vlastnosti polymerů, jako např. molární hmotnosti, ale také na jejich luminiscenční a senzorické vlastnosti., This master thesis contains literature research related to the given topic which was essential for performing of the following experiment. This literature research also deals with polymer-based sensors and their applications and polymer-based scintillator matrices. In the experimental part, the synthesis of photoemissive polymers using emulsion polymerization and their characterization were described. The characterization of produced polymers focused on typical polymer properties, such as molar mass, and luminescent and sensor properties., Fakulta chemicko-technologická, Diplomant přednesl výsledky své diplomové práce a zodpověděl dotazy členů komise., Dokončená práce s úspěšnou obhajobou

Tato diplomová práce obsahuje stručnou literární rešerši na téma vodných akrylových polymerních disperzí připravených technikou emulzní polymerace. Teoretická část se také věnuje tvorbě latexového filmu a iontovému síťování vzhledem k inkorporaci nanostrukturního oxidu zinečnatého. V rámci zamýšlené aplikace připravených latexů je v teoretické části popsáno využití vodných polymerních disperzí v oboru nátěrových hmot a rešerše je zakončena kapitolou o bližší charakteristice oxidu zinečnatého. Experimentální část se zabývá přípravou vodných polymerních disperzí na bázi akrylových monomerů s odlišnou velikostí a obsahem inkludovaného nanostrukturního oxidu zinečnatého. Základní vlastnosti latexů byly vyhodnoceny zejména po stránce jejich stability a reálného obsahu inkludovaného nanostrukturního oxidu zinečnatého. U jejich nátěrových povlaků byly posouzeny lakařské vlastnosti a velký důraz byl kladen na jejich antimikrobiální účinnost v souvislosti s obsahem a velikostí částic inkludovaného oxidu zinečnatého., This master thesis contains a brief literature survey on the topic of aqueous acrylic polymer dispersions prepared via the emulsion polymerization technique. The theoretical part is also devoted to latex film formation and ionic crosslinking due to the incorporation of nanostructured zinc oxide. Within the intended application of the prepared latexes, the usage in the coating industry is described in the theoretical part, and the survey is concluded with a chapter about more detailed characteristics of zinc oxide. The experimental part deals with the preparation of aqueous polymer dispersions based on acrylic monomers with various sizes and content of included zinc oxide nanoparticles. The basic properties of latexes were evaluated mainly in terms of their stability and the real content of included nanostructured zinc oxide. The paint properties of their coatings were assessed and great emphasis was placed on their antimicrobial effectiveness in the context of the content and size of the included zinc oxide nanoparticles., Fakulta chemicko-technologická, Diplomant přednesl výsledky své diplomové práce a zodpověděl dotazy členů komise., Dokončená práce s úspěšnou obhajobou

Controlled precipitation of struvite-K is of interest in the treatment of kidney stones, for phosphorous and potassium recovery from wastewaters, and in the chemistry of magnesium phosphate cements. The effect of citric acid in the growth of struvite-K from solution has been studied at room temperature and pH = 9 under different conditions of energy of mixing and concentrations of the reactants. The time-evolution of pH during the precipitation reaction evidenced that the citric acid increased induction time and decreased the apparent growth rates of crystals. Chemical speciation analysis, measurements of citrate concentration, zeta potential and X-ray photoelectron spectroscopy indicated that crystallization is controlled by the formation of complexes with magnesium ions in solution and adsorption of citric acid at the growing surfaces. In analogy with Ca-carbonates and Ca-phosphates, the latter process impairs formation of nuclei of critical size. Crystal habit is dictated by supersaturation conditions and selective adsorption at crystal faces in reason of their residual charge density; consequently, alteration in the crystal shape is observed, and the average size of crystals and the amount of precipitate are reduced., Řízené srážení struvitu-K je zajímavé při léčbě ledvinových kamenů, pro získávání fosforu a draslíku z odpadních vod a v chemii hořečnatých fosfátových cementů. Vliv kyseliny citrónové na růst struvitu-K z roztoku byl studován při pokojové teplotě a pH = 9 za různých podmínek energie míchání a koncentrací reaktantů. Časový vývoj pH během srážecí reakce ukázal, že kyselina citrónová prodloužila dobu indukce a snížila zjevnou rychlost růstu krystalů. Chemická speciační analýza, měření koncentrace citrátu, zeta potenciálu a rentgenová fotoelektronová spektroskopie ukázaly, že krystalizace je řízena tvorbou komplexů s ionty hořčíku v roztoku a adsorpcí kyseliny citrónové na rostoucích površích. Podobně jako u uhličitanů vápenatých a fosforečnanů vápenatých tento druhý proces narušuje tvorbu zárodků kritické velikosti. Vzhled krystalu je dán podmínkami přesycení a selektivní adsorpcí na plochách krystalů z důvodu jejich zbytkové hustoty náboje; následně je pozorována změna tvaru krystalu a průměrná velikost krystalů a množství sraženiny jsou sníženy.

Habilitační práce shrnuje výsledky výzkumu zaměřeného na síťování polymerů připravených emulzní polymerací. Byl studován zejména vliv inter-částicového a intra-částicového síťování s ohledem na užitné vlastnosti výsledných materiálů, určených zejména pro lakařské aplikace., The habilitation thesis summarizes the results of research focused on crosslinking of polymers prepared by emulsion polymerization. In particular, the effect of inter-particle and intra-particle crosslinking was studied with respect to the useful properties of the resulting materials, intended especially for paint applications., Fakulta chemicko-technologická