Microwave-assisted preparation of polymer materials

Abstract

Vzhledem k současným celosvětovým snahám o snížení plastového znečištění životního prostředí, se biologicky odbouratelné polyestery dostávají do popředí zájmu jako alternativní materiály ke konvenčním (komerčním) polymerům, které mohou nacházet uplatnění např. v obalovém průmyslu. Značným omezením biologicky rozložitelných (především alifatických) polyesterů jsou jejich horší mechanické a bariérové vlastnosti, které lze však do určité míry vylepšit přídavkem relativně malého množství netoxických nanoplniv. Životní prostředí však není zatíženo pouze materiálem samotným, svou roli sehrává i energetická náročnost vlastního výrobního procesu a zpracovatelských postupů. V poslední době proto dochází k výraznému příklonu k nízkoenergetickým procesům. Využití mikrovlnného záření jako účinného zdroje energie, který může vést k výraznému zkrácení procesních časů, je tak v současné době předmětem intenzivního výzkumu. V této disertační práci je ve čtyřech kapitolách (4.1-4.4) podrobně studována a popsána in-situ mikrovlnná syntéza biologicky odbouratelných nanokompozitů na bázi polykaprolaktonu a netoxických jílových nanočástic (vrstevnatých podvojných hydroxidů). První kapitola (4.1) popisuje jednokrokovou syntézu vrstevnatých podvojných hydroxidů na bázi Mg2+ /Al3+ funkcionalizovaných iontovými kapalinami,...

Bearing in mind environmental concerns and global trends in ecology, biodegradable polyesters have gained enormous attention as alternative to non-biodegradable, commercial polymers used mainly in packaging industry contributing to the worldwide environment pollution. However, substitution of conventional polymers with biodegradable polyesters is limited due to their inferior mechanical and barrier properties, which can be improved by the introduction of relatively small content of non-toxic nanofillers. Nevertheless, environmental pollution is not only affected by material itself, but also manufacturing and processing sector in terms of energy sustainability. In case of the latter, low energetic processes are nowadays preferential. Thus, using microwave irradiation as the more efficient energy source, which can lead to shortening of process time, has become currently investigated subject. In this thesis, microwave-assisted in-situ synthesis of biodegradable nanocomposites based on polycaprolactone and non-toxic clay nanoparticles (layered double hydroxides) was studied and described in detail in four subsections (4.1-4.4). The first subsection (4.1) describes one-pot synthesis of Mg2+ /Al3+ layered double hydroxides functionalized with highly microwave-absorbing ionic liquids. In order to improve...