Hibridni nanokompozitni materijali sa efektom samozalečenja

Abstract

Fokus ove doktorske disertacije je na pripremi i karakterizaciji hibridnih nanokompozitnih materijala sa inkorporiranim staklenim kapilarama u kojima se nalaze agensi samozalečenja, kao i na procesiranju i karakterizaciji hibridnih nanokompozitnih materijala sa elektropredenim vlaknima poli(stiren)a (PS), u kojima se nalaze Grabsovi katalizatori prve i druge generacije zasebno. Netkani mat elektropredenih PS vlakna ima ulogu polimerna mreže – nosača katalizatora, čineći ga dostupnim u svim delovima kompozita. Elektropredena PS vlakna štite Grabsov katalizator od deaktivacije prouzrokovane dejstvom amina koji se koristi kao umreživač epoksidnog prekursora, reakcijom sa epoksidnim prekursorom i atmosferskim uslovima tokom procesiranja kompozitnog materijala. Ispitivan je uticaj koncentracije monomera i katalizatora na efikasnost samozalečenja. Takođe, s obzirom na to da su kompozitni materijali često izloženi različitim spoljašnjim uticajima, izvršena su ispitivanja uticaja promene temperature na efikasnost samozalečenja. Ispitivanje efikasnosti je vršeno poređenjem apsrobovanih energija pri udaru pre i posle zalečenja materijala. Sa ciljem identifikacije nastalog polimera kojim se materijal zalečuje, izvršene su različite analize, kao što su skenirajuća elektronska mikroskopija (FESEM), infracrvena spektroskopija sa Furijeovom transformacijom (FTIR) i termička degradacija. Navedene analize su pokazale da je sistem sa elektropredenim PS vlaknima u ulozi nosača Grabsovog katalizatora veoma uspešan i da nudi veliki potencijal na polju hibridnih nanokompozitnih materijala sa efektom samozalečenja. Na osnovu dosadašnjih saznanja, ova mogućnost nije bila predmet ranijih istraživanja

The focus of this doctoral disertation is the preparation and characterization of selfhealing hybrid nanocomposite materials incorporating glass capillaries containing selfhealing agents, as well as the processing and characterization of hybrid nanocomposite materials with electrospun poly(styrene) (PS) fibers containing the first and the second generation Grubbs’ catalysts, separately. Non-woven mat of electrospun PS polymer fibers has a role of a network - the catalyst carrier, making it accessible in all parts of the composite. Electrospun PS fibers protect Grubbs’ catalyst from deactivation caused by the influence of an amine used as a hardener for the epoxy precursor, reacting with an epoxy precursor and the atmospheric conditions during processing of the composite material. The effect of the concentration of monomer and catalyst on the healing efficiency was investigated. Also, due to the fact that the composite materials are often exposed to various external conditions, influence of temperature changes on the efficiency was also investigated. Testing was conducted by comparing the absorbed impact energy before and after the healing. With the aim of identifying the resulting polymer that heals the material, different analyzes have been carried out, such as scanning electron microscopy (SEM), Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR) and thermal degradation. Those analyzes showed that the system with electrospun PS fibers in the role of a Grubbs’ catalyst carrier is successful and it offers great potential in the field of self-healing hybrid nanocomposite materials. Based on our current knowledge, this possibility has not been the subject of earlier research.