Praca przygotowana w Katedrze Chemii i Technologii Polimerów w ramach projektu nr 2017/27/B/ST8/01584 finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki
Słowa kluczowe
polihydroxyuretany, poliedryczne oligomeryczne silseskwioksany, interakcje woda-polimer, kompozyty, projektowanie właściwości materiałów
polyhydroxyurethanes, polyhedral oligomeric silsesquioxanes, water-polymer interactions, composites, design of material properties
Abstrakt
Rozprawa doktorska przedstawia syntezę i charakterystykę polihydroksyuretanów (PHU) oraz ich kompozytów z okta(3-hydroksy-3-metylobutylodimetylosiloksy)POSS (POSS). W pracy przedstawiono charakterystykę materiałów w stanie suchym oraz uwodnionym. Przeprowadzone badania wskazują, że właściwości polihydroksyuretanów można modyfikować poprzez modulację udziału w łańcuchu głównym grup stanowiących donory/akceptory wiązań wodorowych jak i poprzez fizyczne wprowadzenie POSS.
Zwiększenie gęstości wiązań wodorowych w polimerze polepsza właściwości mechaniczne i sorpcję wilgoci. Analiza wpływu zaabsorbowanej wilgoci na temperaturę zeszklenia wskazała istnienie (oprócz plastyfikacji i mechanizmu slaving) trzeciego mechanizmu warunkującego obniżanie temperatury zeszklenia.
Wprowadzenie POSS do matrycy PHU wywiera różny wpływ na właściwości materiału w zależności od struktury matrycy. POSS wprowadzony do usieciowanej matrycy PHU zwiększa stabilność termiczną materiałów, działa jako plastyfikator, nie wpływa na chłonność wody. POSS wprowadzony do liniowej matrycy PHU nie wpływa na stabilność termiczną, zwiększa temperaturę zeszklenia, promuje absorpcję wody, a w uwodnionych kompozytach indukuje antyplastyfikację. Złożony charakter wpływu POSS na właściwości PHU, wskazuje, że przy projektowaniu kompozytów PHU/POSS należy wziąć pod rozwagę nie tylko rodzaj i stężenie POSS, ale też strukturę matrycy.
The dissertation presents the synthesis and characterization of polyhydroxyurethanes (PHU) and their composites with octa(3-hydroxy-3-methylbutyl dimethylsiloxy)POSS (POSS). The paper presents the characterization of the materials in the dry and hydrated states. The study shows that the properties of polyhydroxyurethanes can be modified by modulating the proportion of hydrogen bond donor/acceptor groups in the main chain as well as by physically introducing POSS.
Increasing the density of hydrogen bonds in the polymer improves mechanical properties and moisture sorption. Analysis of the effect of absorbed moisture on the glass transition temperature indicated the existence (in addition to plasticization and the slaving mechanism) of a third mechanism conditioning the lowering of the glass transition temperature.
The introduction of POSS into the PHU matrix has different effects on the material properties depending on the matrix structure. POSS introduced into a cross-linked PHU matrix increases the thermal stability of materials, acts as a plasticizer, and does not affect water absorption. POSS introduced into a linear PHU matrix does not affect thermal stability, increases the glass transition temperature, promotes water absorption, and induces anti-plasticization in hydrated composites. The complex nature of the effect of POSS on PHU properties, indicates that not only the type and concentration of POSS, but also the matrix structure should be considered when designing PHU/POSS composites.
