Teoretická časť tejto práce sa zaoberá základnou teóriou o polyuretánoch, presnejšie o ich stavebných jednotkách, chemických reakciách a aplikáciách. Reakcia polyuretánu na tepelnú dekompozíciu a všeobecná reakcia materiálov voči horeniu a procesov horenia sú diskutované a spolu s kapitolami zameranými na rôzne typy retardérov horenia. Ich funkčný mechanizmus a spôsoby vyhodnocovania sú použité na určenie ich vplyvu na mechanické a chemické vlastnosti a mieru odolnosti a retardácie horenia.
Pre túto prácu bol pripravený odlievaný polyuretán s aditívnym intumescenčným retardérom horenia a reaktívnym horenie retardujúcim polyolom, vo rôznych koncentráciách. Vplyv týchto komponent na schopnosť matrice odolávať horeniu bol vyhodnotený kónickým kalorimetrom (podľa ISO 5660-1:2002) a testom horľavosti plastových materiálov pre súčiastky v zariadeniach a spotrebičoch (podľa UL94). Kinetika vytvrdzovacích reakcií bola vyhodnotená pomocou dynamického skenovacieho kalorimetru s použitím dynamického skenu na vyrovnanie rýchlosti reakcie k rýchlosti ohrevu. Rotačná reológia nastavená na konštantnú frekvenciu a s konštantné namáhanie s teplotným profilom od 25°C do 150°C bola použitá na vyhodnotenie spracovateľnosti vytvrdzujúcej sa živice. Dynamická mechanická analýza bola použitá na sledovanie visko-elastických vlastností živice po dokončení vytvrdzovacej reakcie.
Anotace v angličtině
Theoretical part of this thesis concerns basic theory about polyurethanes, more precisely its building blocks, their chemistry and applications. Reaction of polyurethane to thermal decomposition and overall reaction of materials to fire and fire dynamics are discussed, and together with chapters aimed at various types of flame retardants, their modes of action and
evaluation methods used to determine their impact on mechanical and chemical properties and flame resisting and retarding performance. For this work cast polyurethane was prepared with additive intumescent flame retardant and reactive flame-retardant polyol in increasing concentrations. Impact of these components on the flame retarding performance of the matrix was evaluated by the cone calorimetry (according ISO 5660-1:2002) and by the test for flammability of plastic materials for parts in devices and appliances (according UL94). Kinetics of the curing reaction were evaluated by dynamic scanning calorimetry using dynamic scan to align the curing speed to the speed of temperature change. Rotational rheology in constant frequency and under constant shearing with temperature sweep from 25°C to 150°C was used to determine the processability of the curing resin. Dynamic mechanical analysis was performed to determine the viscoelastic behaviour of the resin after the curing reaction was performed.
Teoretická časť tejto práce sa zaoberá základnou teóriou o polyuretánoch, presnejšie o ich stavebných jednotkách, chemických reakciách a aplikáciách. Reakcia polyuretánu na tepelnú dekompozíciu a všeobecná reakcia materiálov voči horeniu a procesov horenia sú diskutované a spolu s kapitolami zameranými na rôzne typy retardérov horenia. Ich funkčný mechanizmus a spôsoby vyhodnocovania sú použité na určenie ich vplyvu na mechanické a chemické vlastnosti a mieru odolnosti a retardácie horenia.
Pre túto prácu bol pripravený odlievaný polyuretán s aditívnym intumescenčným retardérom horenia a reaktívnym horenie retardujúcim polyolom, vo rôznych koncentráciách. Vplyv týchto komponent na schopnosť matrice odolávať horeniu bol vyhodnotený kónickým kalorimetrom (podľa ISO 5660-1:2002) a testom horľavosti plastových materiálov pre súčiastky v zariadeniach a spotrebičoch (podľa UL94). Kinetika vytvrdzovacích reakcií bola vyhodnotená pomocou dynamického skenovacieho kalorimetru s použitím dynamického skenu na vyrovnanie rýchlosti reakcie k rýchlosti ohrevu. Rotačná reológia nastavená na konštantnú frekvenciu a s konštantné namáhanie s teplotným profilom od 25°C do 150°C bola použitá na vyhodnotenie spracovateľnosti vytvrdzujúcej sa živice. Dynamická mechanická analýza bola použitá na sledovanie visko-elastických vlastností živice po dokončení vytvrdzovacej reakcie.
Anotace v angličtině
Theoretical part of this thesis concerns basic theory about polyurethanes, more precisely its building blocks, their chemistry and applications. Reaction of polyurethane to thermal decomposition and overall reaction of materials to fire and fire dynamics are discussed, and together with chapters aimed at various types of flame retardants, their modes of action and
evaluation methods used to determine their impact on mechanical and chemical properties and flame resisting and retarding performance. For this work cast polyurethane was prepared with additive intumescent flame retardant and reactive flame-retardant polyol in increasing concentrations. Impact of these components on the flame retarding performance of the matrix was evaluated by the cone calorimetry (according ISO 5660-1:2002) and by the test for flammability of plastic materials for parts in devices and appliances (according UL94). Kinetics of the curing reaction were evaluated by dynamic scanning calorimetry using dynamic scan to align the curing speed to the speed of temperature change. Rotational rheology in constant frequency and under constant shearing with temperature sweep from 25°C to 150°C was used to determine the processability of the curing resin. Dynamic mechanical analysis was performed to determine the viscoelastic behaviour of the resin after the curing reaction was performed.
Polyuretanové pryskyřice jsou polymerní materiály, které se skládají s dvou hlavních komponent; (i) izokyanátu a (ii) polyolu. Tyto materiály jsou velmi flexibilní s pohledu jejich zpracovatelnosti a zajímavé z důvodu jejich poměrně nízké ceny. Mají dobré mechanické vlastností, které jsou modulovatelné s ohledem na jejich finální aplikaci, použitím různých typů izokyanátů a polyolů. Jejich velkou nevýhodou, je poměrně nízká odolnost vůči hořlavosti a zančné uvolňování plynů, které brání jejich frekventovanému použití v především dopravních prostředcích.
Student se bude v rešeršní části zabývat polyuretany obecně. Podrobně se bude věnovat pryskyřicím na bázi polyuretanu. Popíše různé typy plniv, které se používají jako retardéry hoření. Nedílnou součástí rešeršní práce bude popsat principy hořlavosti a zejména metody jejich hodnocení obecně a konkrétně pro dopravní prostředky.
V experimentální části připraví student polymerní materiály na báze polyuretanu obsahující retardéry hoření. Tyto systémy bude charakterizovat pomocí různých analytických metod, spektroskopických technik, termických metod a nakonec zhodnotí jejich hořlavost a mechanické vlastnosti.
Zásady pro vypracování
Polyuretanové pryskyřice jsou polymerní materiály, které se skládají s dvou hlavních komponent; (i) izokyanátu a (ii) polyolu. Tyto materiály jsou velmi flexibilní s pohledu jejich zpracovatelnosti a zajímavé z důvodu jejich poměrně nízké ceny. Mají dobré mechanické vlastností, které jsou modulovatelné s ohledem na jejich finální aplikaci, použitím různých typů izokyanátů a polyolů. Jejich velkou nevýhodou, je poměrně nízká odolnost vůči hořlavosti a zančné uvolňování plynů, které brání jejich frekventovanému použití v především dopravních prostředcích.
Student se bude v rešeršní části zabývat polyuretany obecně. Podrobně se bude věnovat pryskyřicím na bázi polyuretanu. Popíše různé typy plniv, které se používají jako retardéry hoření. Nedílnou součástí rešeršní práce bude popsat principy hořlavosti a zejména metody jejich hodnocení obecně a konkrétně pro dopravní prostředky.
V experimentální části připraví student polymerní materiály na báze polyuretanu obsahující retardéry hoření. Tyto systémy bude charakterizovat pomocí různých analytických metod, spektroskopických technik, termických metod a nakonec zhodnotí jejich hořlavost a mechanické vlastnosti.
Seznam doporučené literatury
1. HORROCKS, A. R., PRICE, D., Advances in fire retadarnat materials, Woodhead publishing materials, CRC Press Boston, 2008, ISBN 978-1-4200-7961-6
2. SONNENSCHEIN, M.F., Polyurethanes, Science, Technology, Market and Trends, John Wiley and Sons Inc., 2015, ISBN 978-1-118-73783-5.
Seznam doporučené literatury
1. HORROCKS, A. R., PRICE, D., Advances in fire retadarnat materials, Woodhead publishing materials, CRC Press Boston, 2008, ISBN 978-1-4200-7961-6
2. SONNENSCHEIN, M.F., Polyurethanes, Science, Technology, Market and Trends, John Wiley and Sons Inc., 2015, ISBN 978-1-118-73783-5.
Přílohy volně vložené
CD ROM
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ne
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Student představil komisi výsledky své diplomové práce. Poté byla komise seznámena s posudky a hodnocením vedoucího a oponenta (hodnocení vedoucího: A - výborně, hodnocení oponenta: A - výborně). Student pak zcela zodpověděl dotazy oponenta, a následně byly ostatními členy komise položeny následující otázky:
Doc. Ing. Tomáš Sedláček, Ph.D.: Je 9% koncentrace aditivního retardéru ideální pro intumescenci či by bylo vhodné toto trvale nějak ověřit?
Student otázku zodpověděl zcela.
Ing. Jana Navrátilová, Ph.D.: Z měření ARHE vyplývá, že PUR systém s polyolem, který by měl mít retardační účinky, ve skutečnosti žádné nemá. Můžete toto nějak vysvětlit?