Tato práce se zabývá přípravou a charakterizací kompozitů na bázi epoxidové matrice s cílem dosáhnout lepších dielektrických a mechanických vlastností výsledného materiálu. Za tímto účelem byla epoxidová matrice naplněna sazemi nebo uhlíkovými nanotrubicemi, čímž byly získány elektrovodivé systémy. Pro tyto kompozity byla určena stejnosměrná i střídavá elektrická vodivost a reálná i imaginární složka permitivity. Ze zjištěných údajů byl pro každý typ plniva určen elektrický perkolační práh. Pro snížení křehkosti epoxidové pryskyřice byla použita silika s různou velikostí částic (60 nm až 5 m) a funkcionalizací povrchu pomocí dvou organosilanů. Měření rázové houževnatosti prokázalo, že silika zlepšuje mechanické vlastnosti epoxidové pryskyřice, v případě modifikované siliky je zpevňující účinek ještě vyšší. Přínosem funkcionalizace siliky je pravděpodobně potlačení agregace a zvýšení smáčivosti epoxidovou matricí. Dále bylo zjištěno, že hybridní systém epoxidová matrice/silika/uhlíkové plnivo vykazuje nižší perkolační práh než kompozit obsahující pouze uhlíkové plnivo. Výše uvedená zjištění mohou být použita při vývoji stínících materiálů proti elektromagnetickému záření nebo antistatických materiálů s vyšší houževnatostí.
Annotation in English
This thesis is concerned with the preparation and characterization of composites based on epoxy matrix in order to achieve better dielectric and mechanical properties in the resulting material. For this purpose, the epoxy matrix was filled with carbon black or carbon nanotubes, creating electrically conductive systems. DC and AC electrical conductivities, as well as real and imaginary permittivity components were determined for the composites. The electric percolation threshold was determined for each type of filler from the obtained data. To make the epoxy resin less brittle, silica with differing particle sizes (60 nm - 5 m) and surface functionalization with two organosilanes was used. Measuringits impact strength has shown that the silica improves the mechanical properties of the epoxy resin, the effect being even stronger in the case of modified silica. The benefit of the silica functionalization is probably suppressing aggregation and creating a stronger interface with the epoxy matrix. Furthermore, it has been found that epoxy matrix / silica / carbon filler hybrid systems exhibit a lower percolation threshold than composites containing only carbon filler. The aforementioned findings can be used in the development of shielding materials against electromagnetic radiation or antistatic materials with higher toughness.
Tato práce se zabývá přípravou a charakterizací kompozitů na bázi epoxidové matrice s cílem dosáhnout lepších dielektrických a mechanických vlastností výsledného materiálu. Za tímto účelem byla epoxidová matrice naplněna sazemi nebo uhlíkovými nanotrubicemi, čímž byly získány elektrovodivé systémy. Pro tyto kompozity byla určena stejnosměrná i střídavá elektrická vodivost a reálná i imaginární složka permitivity. Ze zjištěných údajů byl pro každý typ plniva určen elektrický perkolační práh. Pro snížení křehkosti epoxidové pryskyřice byla použita silika s různou velikostí částic (60 nm až 5 m) a funkcionalizací povrchu pomocí dvou organosilanů. Měření rázové houževnatosti prokázalo, že silika zlepšuje mechanické vlastnosti epoxidové pryskyřice, v případě modifikované siliky je zpevňující účinek ještě vyšší. Přínosem funkcionalizace siliky je pravděpodobně potlačení agregace a zvýšení smáčivosti epoxidovou matricí. Dále bylo zjištěno, že hybridní systém epoxidová matrice/silika/uhlíkové plnivo vykazuje nižší perkolační práh než kompozit obsahující pouze uhlíkové plnivo. Výše uvedená zjištění mohou být použita při vývoji stínících materiálů proti elektromagnetickému záření nebo antistatických materiálů s vyšší houževnatostí.
Annotation in English
This thesis is concerned with the preparation and characterization of composites based on epoxy matrix in order to achieve better dielectric and mechanical properties in the resulting material. For this purpose, the epoxy matrix was filled with carbon black or carbon nanotubes, creating electrically conductive systems. DC and AC electrical conductivities, as well as real and imaginary permittivity components were determined for the composites. The electric percolation threshold was determined for each type of filler from the obtained data. To make the epoxy resin less brittle, silica with differing particle sizes (60 nm - 5 m) and surface functionalization with two organosilanes was used. Measuringits impact strength has shown that the silica improves the mechanical properties of the epoxy resin, the effect being even stronger in the case of modified silica. The benefit of the silica functionalization is probably suppressing aggregation and creating a stronger interface with the epoxy matrix. Furthermore, it has been found that epoxy matrix / silica / carbon filler hybrid systems exhibit a lower percolation threshold than composites containing only carbon filler. The aforementioned findings can be used in the development of shielding materials against electromagnetic radiation or antistatic materials with higher toughness.
Clayton May, Epoxy resins, Chemistry and Technology, Second edition, Publisher CRC Press, (1987) ISBN 9780824776909 .
Vilčáková, J. et al, Enhanced Charpy impact strength of epoxy resin modified with vinyl terminated polydimethylsiloxane. Journal of Applied Polymer Science, 2017, DOI 10.1002/app.45720.
Charef Harrats, Multiphase Polymer Based Materials, An Atlas of Phase Morphology at the Nano and Micro Scale, Publisher CRC Press (2009), ISBN 9781420062175.
Ehrenstein Gottfried W, Polymerní kompozitní materiály. 1.vyd. V ČR, ISBN 9788086960296, 2009.
Knižní a časopisecké a zdroje dostupné prostřednictvím knihovny UTB ve Zlíně.
Clayton May, Epoxy resins, Chemistry and Technology, Second edition, Publisher CRC Press, (1987) ISBN 9780824776909 .
Vilčáková, J. et al, Enhanced Charpy impact strength of epoxy resin modified with vinyl terminated polydimethylsiloxane. Journal of Applied Polymer Science, 2017, DOI 10.1002/app.45720.
Charef Harrats, Multiphase Polymer Based Materials, An Atlas of Phase Morphology at the Nano and Micro Scale, Publisher CRC Press (2009), ISBN 9781420062175.
Ehrenstein Gottfried W, Polymerní kompozitní materiály. 1.vyd. V ČR, ISBN 9788086960296, 2009.
Knižní a časopisecké a zdroje dostupné prostřednictvím knihovny UTB ve Zlíně.
