Strukturiranje kompozitnih materijala na osnovu poli(laktida) i ugljeničnih nanocevi

Abstract

U ovom radu, izvršena je sinteza i karakterizacija bionanokompozitnih materijala na osnovu poli(laktida) i višeslojnih ugljeničnih nanocevi. Ispitivan je uticaj različitih tehnika funkcionalizacije nanocevi, kao i izbor uslova sinteze i odnosa polaznih komponenti sistema, na svojstva dobijenih kompozitnih materijala na osnovu poli(L-laktida). Radi postizanja uniformne raspodele nanopunila u kompozitima, višeslojne ugljenične nanocevi su modifikovane hemijskom i radijacionom funkcionalizacijom. Izvršena je karakterizacija ugljeničnih nanocevi, sa ciljem utvrđivanja uspešnosti primenjenih tehnika modifikacije na njihova svojstva i stepen funkcionalizacije. Metodom in situ polimerizacije L-laktida sa površina modifikovanih nanocevi, pripremljene su serije uzoraka kompozitnih materijala sa različitim sadrţajem funkcionalizovanih nanocevi. Detaljno je ispitan uticaj funkcionalizovanih nanocevi na toplotna, kristalna, morfološka, mehanička i električna svojstva sintetisanih kompozitnih materijala. Postignuta homogena disperzija nanocevi unutar biorazgradive, biokompatibilne matrice polimera koji se dobija iz obnovljivih sirovina, uticala je na poboljšanje svojstava, kao i na uspostavljanje novih funkcionalnosti dobijenih materijala. Značajno poboljšanje toplotnih i mehaničkih svojstva sintetisanih materijala, zajedno sa postignutom električnom provodljivošću, omogućava proširenje oblasti primene kompozita na osnovu poli(laktida) i ugljeničnih nanocevi.

In this thesis, bionanocomposites based on poly(lactide) and multi-walled carbon nanotubes were synthesized and characterised. Poly(L-lactide) was used as a matrix for the composite synthesis; the influence of nanofillers content, the methods of their functionalization, as well as the synthesis parameters, on the properties of obtained materials were investigated. In order to achieve a uniform dispersion of nanofillers in composite materials, multi-walled carbon nanotubes were modified using chemical and radiation functionalization. Characterization of carbon nanotubes was performed in order to determine the influence of applied modification techniques on their properties and degree of functionalization. A series of composite materials with different content of modified nanotubes were prepared by in situ polymerization of L-lactide from the surface of functionalized nanotubes. The influence of functionalized nanotubes on the thermal, crystal, morphological, mechanical and electrical properties of synthesized composites was investigated in detail. The homogeneous dispersion of carbon nanotubes within the biodegradable, biocompatible, biobased polymer matrix, has influenced the improvement of the properties, as well as the acquiring of new functionalities of synthesized materials. The significant improvement of thermal and mechanical properties of composites, and the achievement of its electrical conductivity, allow the field of application of composites based on poly(lactide) and carbon nanotubes to be expanded.