Mikromehanička svojstva i termička stabilnost adheziva za optička vlakna na bazi kopolimera etilena i vinil-acetata
Micromechanical properties and thermal stability of adhesives for optical fibers based on ethylene-vinyl acetate copolymer
Doktorand
Tomić, NatašaMentor
Jančić-Heinemann, RadmilaČlanovi komisije
Radojević, VesnaRakin, Marko
Đonlagić, Jasna
Marinković, Aleksandar
Metapodaci
Prikaz svih podataka o disertacijiSažetak
Optička vlakna se koriste za prenos informacija u situacijama kada je potreban
pouzdan sistem, a u pojedinim slučajevima potrebno je vlakna transportovati na
kalemima i omogućiti kontrolisano i brzo odmotavanje vlakna sa kalema. Za fiskiranje
vlakana u ovim situacijama koriste se adhezivi koji moraju da imaju definisana svojstva
u pogledu adhezivnosti i starenja. Prikazana istraživanja daju novi pristup u ispitivanju
adhezivnih efekata i sila između optičkih vlakana i adheziva, i u ovu svrhu razvijena je
eksperimentalna metoda za brzo ispitivanje. Korišćeni su adhezivi na bazi kopolimera
etilena i vinil-acetata (EVA) i polimernih blendi sa dodatkom poli(metil-metakrilata)
(PMMA).
Karakterizacija optičkih vlakana je vršena primenom optičke i skenirajuće
elektronske mikroskopije u cilju ispitivanja morfologije; test na istezanje za utvrđivanje
zatezne čvrstoće optičkog vlakna; nanoindentacije za utvrđivanje elastičnih svojstava
zaštitne polimerne prevlake optičkog vlakna; infracrvene spe...ktroskopije sa Furijeovom
transformacijom (FTIR) za karakterizaciju hemijskog sastava polimerne prevlake
optičkog vlakna, kao i dobijenih adheziva. Za ispitivanje adhezivnosti korišćeno je
optičko vlakno sa najboljim mehaničkim svojstvima (optičko vlakno pod nazivom SFM
28+ corning). Na osnovu analize hemijskog sastava polimerne prevlake na optičkom
vlaknu utvrđeno je da EVA ima zadovoljavajuću kompatibilnost sa završnom
prevlakom što je otvorilo mogućnost razvoja adheziva baziranih na tom polimeru.
U cilju poboljšanja termičke stabilnosti EVA kopolimera, korišćeni su i adhezivi na
bazi EVA/PMMA polimernih blendi, gde je Elvax 410 korišćen kao EVA kopolimer sa
boljom termičkom stabilnošću. Kompatibilizacija EVA/PMMA polimerne blende je
izvedena polimerizacijom u masi preko slobodnih radikala, čime je dobijen sirovi
adheziv s-EVA-g-PMMA. Kontrolisana „živa” polimerizacija je korišćena za kontrolu
adhezivnosti i kompatibilizacije promenom dužine kalemljenih lanaca. Karakterizacija
polimernih blendi je obuhvatala ispitivanje hemijske strukture, adhezivnih i termičkih
svojstava u poređenju sa EVA kopolimerima i fizičkom polimernom blendom
EVA/PMMA. Adhezioni test dva spojena vlakna je pokazao da je modifikacijom
fizičke blende uspostavljena poboljšana adhezija. Optičkom mikroskopijom je utvrđen
tip adhezionog loma koji je ukazivao na razliku u adhezivnosti korišćenih polimernih
adheziva. Efekat kompatibilizacije je praćen putem optičke mikroskopije posmatranjem
izdvajanja faza polimernih blendi i određivanjem ugla kvašenja optičkog vlakna.
Ispitivana su svojstva adheziva nakon ubrzanog starenja na 60 °C tokom 60 i 120 sati...
Optical fibers are used for transfer of information when the reliable system was
required, and in some situations it is necessary to transport optical fibers on the drums
and to enable controlled and fast unwinding from the drum. Adhesives used for fixation
of the optical fiber in these situations need to have defined properties regarding to
adhesiveness and age resistance. Presented research contributes new approach in
investigating of adhesion effects and forces between the optical fibers and adhesive, and
in that aim novel experimental method was developed for fast examination of
mentioned effects. Ethylene-vinyl acetate copolymers were used (EVA) and the
polymer blends with the addition of poly(methyl methacrylate) (PMMA).
Characterization of optical fibers was performed by optical and scanning electron
microscopy in the aim of morphology examination; by tensile test for tensile strength
determination; nanoindentation to obtain elastic properties of final polymer coating of
optical... fiber; Furrier transformed infrared spectroscopy for characterization of chemical
composition of polymer coating of optical fiber, as well as obtained adhesives. In
testing of adhesiveness, optical fiber with outstanding mechanical properties was used
(optical fiber denoted as SFM 28+ corning). Based on the analysis of chemical
composition of final polymer coating of optical fiber, it was concluded that EVA have
satisfied compatibility with the optical fiber final coating, what led to opportunity for
developing adhesives based on mentioned copolymer.
In the aim of improving thermal stability of EVA copolymer, adhesives based on
EVA/PMMA polymer blends were used, where Elvax 410 was chosen as EVA
copolymer with better thermal stability. Compatibilization of EVA/PMMA polymer
blends was performed using in situ free radical polymerization, where raw EVA-g-
PMMA adhesive was synthesized. Controlled „living” polymerization was employed in
the aim of controlling the adhesion and compatibilization by graft chain length.
Characterization of polymer blends consists of chemical structure examination,
determining of adhesive and thermal properties in relation to EVA copolymers and
physical polymer blend EVA/PMMA. The adhesion test of optical fibers with adhesives
showed that the improved adhesion was achieved by modification of physical polymer
blend. The type of adhesive failure was determined by optical microscopy that showed
the difference between used polymeric adhesives. Compatibilization effect was
monitored on optical microscope by phase separation in polymer blends and by
determining of wetting angles. Adhesive properties after accelerated aging on 60 °C after 60 and 120 hours were examined. Thermogravimetry coupled with mass
spectroscopy indicated that the adhesive raw EVA-g-PMMA had improved thermal
stability...