diplomová práce

Modifikace butylkaučukového elastomeru s využitím expandovaného grafitu

Text práce 3.63 MB

Autor práce: Ing. Michal Žůrek

Ak. rok: 2022/2023

Vedoucí: Mgr. František Kučera, Ph.D.

Oponent: Ing. Josef Petruš, Ph.D.

Abstrakt:

Práce se zabývá vlivem expandovaného grafitu (EG) v roli vyztužujícího plniva na mechanické a tribologické vlastnosti vulkanizátů butylkaučukových směsí. Mez pevnosti v tahu, tažnost, hodnoty napětí při relativním prodloužení (M100, M200, M300 a M500) a Youngův modul pružnosti připravených vulkanizátů byly studovány metodou tahové zkoušky. Pro doplnění výsledků tahové zkoušky byla na lomových plochách připravených vulkanizátů studována dispergace částic EG metodou elektronové rastrovací mikroskopie (SEM). Interakce plniva a matrice byla vyhodnocena s využitím Krausova modelu botnání plněné pryže a výsledky byly následně konfrontovány se SEM snímky rozhraní částic EG a matrice na lomových plochách vulkanizovaných směsí.  Vliv EG na vlastnosti vulkanizátů byl srovnán s vlivem běžných gumárenských sazí (N220 a N772).
    Ukázalo se, že důležitým faktorem ovlivňujícím mechanické vlastnosti plněných vulkanizátů je dispergace částic plniva. Dávkování EG vyšší než 5 dsk podporuje aglomeraci částic plniva v butylkaučukové matrici, což negativně ovlivňuje mechanické vlastnosti směsi. Vulkanizáty plněné pouze EG mají nižší mez pevnosti v tahu než vulkanizáty plněné sazemi N220 nebo N772. Volbou vhodného poměru EG se sazemi bylo dosaženo vyšší mechanické pevnosti než při použití pouze jednoho plniva.

Klíčová slova:

Butylkaučuk, expandovaný grafit, elastomer, Krausův model, plněná pryž, mechanické vlastnosti, koeficient tření.

Termín obhajoby

31.05.2023

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

Student přednesl prezentaci na téma Modifikace butylkaučukového elastomeru s využitím expandovaného grafitu. Nejdříve seznámil komisi s obsahem prezentace. Pokračoval zvolenou metodou přípravy vulkanizátorů a metodami hodnocení vlastností vulkanizátorů. Následně představil výsledky botnacích zkoušek, výsledky SEM analýzy, interakce matrice a plniva, tahové zkoušky a aglomerace částic. Následně provedl srovnání připraveného expandovaného grafitu s komerčně dostupnými sazemi a poshrnutí výsledků byl komisí vyzván k odpovědím na otázky oponenta: 1) Definujte pojem ""mastikace kaučuku"". Byl tento jev pozorován na křivce krouticího momentu (viz Obr. 18)? Byl tento jev rozdílný pro různé kaučuky použité v práci? 2) Na str. 53 zmiňujte morfologii EG jako jeden z možných faktorů, které ovlivňují výsledky botnacích testů. Byla ověřena sorpční kaacita samotného EG v toluenu? 3) Jak byste vsvětlil nárůst relativní tažnosti vulkanizátů po přídavku plniva? Následně byla zadána komisí otázka proč se používá poměrně drahý expandovaný grafit. Student na všechny otázky výborně odpověděl.

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Fakulta chemická

Ústav

Ústav chemie materiálů

Studijní program

Chemie, technologie a vlastnosti materiálů (NPCP_CHM)

Studijní obor

Chemie, technologie a vlastnosti materiálů (NPCO_CHM)

Složení komise

prof. RNDr. Josef Jančář, CSc. (předseda)
prof. Ing. Jaromír Havlica, DrSc. (člen)
prof. Ing. Petr Ptáček, Ph.D. (člen)
doc. Ing. František Šoukal, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Lucy Vojtová, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Pác (člen)
Ing. Jiří Lerch (člen)

Posudek vedoucího
Mgr. František Kučera, Ph.D.

Student zpracoval DP samostatně a aktivně, včetně využití mezifakultní spolupráce, zvládl náročné požadavky pro úspěšnou přípravu kaučukových směsí. Celkově hodnotím DP stupněm výborně/A.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků zadání A
Studium literatury a její zpracování B
Využití poznatků z literatury A
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Závěry práce a jejich formulace A
Využívání konzultací při řešení práce B
Celkový přístup k řešení úkolů A

Známka navržená vedoucím: A

Posudek oponenta
Ing. Josef Petruš, Ph.D.

Předložená diplomová práce se zabývá experimentálním popisem systémů kaučukových elastomerů v přítomnosti vybraných uhlíkatých plniv. Práce je členěna logicky, byl připraven rozsáhlý soubor systémů kaučuk-plnivo, který byl posouzen zejména z hlediska morfologie a mechanických vlastností. Silnou stránkou práce je zejména práce s literaturou a to i v části diskuze. Slabými stránkami je pak absence vysvětlení některých myšlenek a až příliš stručná pasáž věnovaná popisu jednotlivých složek a jejich roli v připravených systémech kaučuk-plnivo.
Diplomovou práci doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnocení A - výborně.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků zadání A
Logické členění práce A
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Využití literatury a její citace A
Úroveň jazykového zpracování B
Formální úroveň práce – celkový dojem A
Závěry práce a jejich formulace B
Otázky k obhajobě:
  1. 1) Definujte pojem "mastikace kaučuku". Byl tento jev pozorován na křivce krouticího momentu (viz Obr. 18)? Byl tento jev rozdílný pro různé kaučuky použité v práci?
  2. 2) Na str. 53 zmiňujte morfologii EG jako jeden z možných faktorů, které ovlivňují výsledky botnacích testů. Byla ověřena sorpční kaacita samotného EG v toluenu?
  3. 3) Jak byste vsvětlil nárůst relativní tažnosti vulkanizátů po přídavku plniva?

Známka navržená oponentem: A

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová