poliuretany nanohybrydowe, elastomery nanohybrydowe, poliedryczne oligosilseskwioksany, odporność termiczna, struktura
nanohybrid polyurethanes, nanohybrid elastomers, polyhedral oligomeric silsesquioxanes, thermal stability, structure
W wyniku prac badawczych obejmujących zakres tematyki niniejszej dysertacji, dotyczących otrzymywania i badania właściwości poliuretanów nanohybrydowych zawierających funkcjonalizowany poliedryczny oligosilseskwioksan (POSS), opracowano metodę syntezy nanohybrydowych elastomerów uretanowych zawierających zmienne ilości chemicznie wbudowanych cząsteczek 1-(3-(2,3-dihydroksypropylo)oksy)propylo-3,5,7,9,11,13,15-heptaizobutylopentacyklo[9.5.1.13,9.15,15,.117,13]oktasiloksanu (PHIPOSS). Przy pomocy analiz widm 1H NMR modyfikowanych elastomerów potwierdzono ich budowę chemiczną i wbudowanie się PHIPOSS do łańcuchów poliuretanowych. Na podstawie wyników badań elastomerów nanohybrydowych metodą ATR-FTIR stwierdzono, że wraz ze wzrostem zawartości PHIPOSS maleje stopień rozdziału faz. Morfologię scharakteryzowano metodami WAXD i SAXS oraz AFM. Z dyfraktogramów WAXD, wyznaczone zostały rozmiary krystalitów POSS uformowanych w badanych elastomerach. Stwierdzono, że krystality PHIPOSS są ulokowane w obszarach pomiędzy stosami lamelarnymi matrycy poliuretanowej, a ich rozmiary zmieniają się przy wzroście zawartości PHIPOSS, przy czym zmiany te nie zachodzą w sposób regularny. Przy pomocy metody SAXS stwierdzono, że stosy lamelarne w badanych w tej pracy elastomerach charakteryzują się stosunkowo ostrą granicą międzyfazową pomiędzy warstwami twardymi i miękkimi, i tym samym odpowiadają modelowi idealnego lamelarnego układu dwufazowego. Otrzymane elastomery nanohybrydowe posiadały podwyższoną temperaturę początku degradacji termicznej w porównaniu do odpowiadających im niemodyfikowanych poliuretanów. Metodami TSDC i DRS zbadano dynamikę molekularną elastomerów nanohybrydowych. W toku analiz metodą TSDC stwierdzono, że ze wzrostem zawartość PHIPOSS temperatura odpowiadająca maksymalnej wartości prądu dla piku α relaksacji, która jest odpowiednikiem temperatury zeszklenia, ulega przesunięciu w kierunku wartości wyższych.
As a result of research, covering the scope of this thesis, regarding the preparation and study of the properties of nanohybrid polyurethanes containing functionalized polyhedral silsesquioxane (POSS), a method of synthesis nanohybrid urethane elastomers containing variable amounts of chemically incorporated of 1-(3-(2,3-dihydroxypropyl)oxy)propyl-3,5,7,9,11,13,15-heptaisobutylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.117,13]octasiloxane (PHIPOSS) molecules has been developed. As the result of the 1H NMR spectra analysis of modified elastomers its chemical structure has been proved. Based on results of ATR-FTIR analysis decrease of phase separation degree with increasing of PHIPOSS content was found. The morphology was characterized by WAXD, SAXS and AFM methods. From WAXD diffraction patterns sizes of POSS crystallites, formed in the studied elastomers, were determined. It was found that PHIPOSS crystallites are located in the regions between stacks of lamellar polyurethane matrix and their sizes vary at PHIPOSS content increases. Using the SAXS method it was found that lamellar stacks in the examined elastomers are characterized by a relatively sharp boundary between the hard and soft layers, and thus correspond to the ideal model of the lamellar two-phase system. Obtained nanohybrid elastomers have higher thermal degradation onset temperature compared to the corresponding non-modified polyurethanes. Molecular dynamics of the nanohybid elastomers has been examined by means of TSDC and DRS methods. During the TSDC analysis was found that with increasing of PHIPOSS temperature corresponds to the maximum current value for the α relaxation peak, which is equivalent to the glass transition temperature, is shifted towards higher values.
