Organic-Inorganic Polymer Nanocomposites

Abstract

The epoxy based polymer is one of the very common polymers, which was used as a host to create new better materials - nanocomposites. This thesis focused on the improvement of the thermomechanical properties of the epoxy thermosets without deteriorating their existing benefits and on further potential application of this knowledge in "smart" systems. The largest part of this work is dedicated to the reinforcement of epoxy thermosets by in situ generated silica and synthesis of organic-inorganic nanocomposites. Borontrifluoride monoethylamine (BF3MEA) was chosen as effective catalyst for the formation of nanosilica in epoxy-amine network matrix under nonaqueous (non-hydrolytic) sol-gel process. We proposed the mechanism of the nonaqueous sol-gel procedure, studied the structure evolution during the nanocomposite formation, and also determined the structure, morphology and thermomechanical properties of the obtained epoxy-silica nanocomposites. Significant attention in this work was given to the application of coupling agent and ionic liquids to improve compatibilization of the organic matrix and the inorganic part. As a result of the nonaqueous sol-gel process optimization by combination of the tetramethoxysilane (TMOS) and the coupling agent glycidyloxypropyltrimethoxysilane (GTMS), the high-Tg and...

Polymery na bázi epoxidových pryskyřic jsou velmi běžnými polymery, které jsou vhodné pro přípravu nových lepších materiálů - nanokompozitů. Tato práce se zaměřila na zlepšení termomechanických vlastností epoxidových termosetů, při současném zachování jejich stávajících vhodných vlastností, a dále na potenciální aplikaci získaných poznatků v tzv. "chytrých" systémech. Hlavní část této práce je věnována ztužení epoxidových termosetů in situ připraveným oxidem křemičitým a syntéze organicko-anorganických nanokompozitů. Fluorid boritý monoethylamine (BF3MEA) byl použit jako účinný katalyzátor pro tvorbu nanočástic siliky (oxidu křemičitého) v epoxy- aminové matrici bezvodým sol-gel procesem (v nepřítomnosti vody). Navrhli jsme mechanismus bezvodého sol-gel procesu a studovali vývoj struktury během tvorby nanokompozitů. Poté jsme určili strukturu, morfologii a termomechanické vlastnosti připravených epoxy-křemičitých nanokompozitů. Značná pozornost byla věnována použití kopulačního činidla a iontových kapalin pro zlepšení kompatibility mezi organickou matricí a příslušnými anorganickými částicemi. Díky optimalizaci bezvodého sol-gel procesu a kombinací tetramethoxysilanu (TMOS) s kopulačním činidlem glycidyloxypropyltrimethoxysilanem (GTMS), byly syntetizovány tepelně odolné nanokompozity s vysokou...