Opis pracy doktorskiej

Praca doktorska o roboczym tytule „Kompozyty i nanokompozyty heterogenicznie nukleowanych polimerów krystalicznych” obejmuje zagadnienia związane szerokorozumianą modyfikacją właściwości tworzyw polimerowych. Głównym celem realizowanych badań jest opracowanie technologii wytwarzania nowych, przyjaznych dla środowiska, polimerowych materiałów konstrukcyjnych, które charakteryzować się będą bardzo dobrymi właściwościami użytkowymi idącymi w parze z niską ceną produkcji. Dodatkową zaletą wyrobów wykonanych z tych tworzyw będzie również łatwość recyklingu po zakończonym okresie ich użytkowania.

Badania prowadzone są w dwóch kierunkach. Pierwszym z nich jest poszerzenie stanu wiedzy na temat właściwości i metod wytwarzania homokompozytów (jednopolimerowych kompozytów polipropylenowych). Homokompozyty to nowa klasa materiałów polimerowych, w których zarówno osnowa jak i wzmocnienie wykonane są z tego samego polimeru. Rolę wzmocnienia w tym przypadku pełnią włókna i taśmy polipropylenowe o wysokim stopniu orientacji w postaci tkanin o różnym ułożeniu i splocie. Tworzywo o takim wzmocnieniu charakteryzuje się właściwościami wytrzymałościowymi zbliżonymi do kompozytów wzmocnionych włóknem szklanym. Jednakże w odróżnieniu od nich są to materiały ultralekkie, których ogromną zaletą jest możliwość pełnego recyklingu materiałowego.

Wyzwaniem przy produkcji kompozytów jednopolimerowych jest wąskie okno przetwórcze, wynikające z niewielkiej różnicy między temperaturą topnienia polipropylenowej tkaniny wzmacniającej i polipropylenowej osnowy. W tym celu matryca polimerowa poddawana jest modyfikacji struktury krystalicznej na drodze heterogenicznej nukleacji, która umożliwi obniżenie temperatury topnienia.

Omówione wyżej założenia zostaną wykorzystane do opracowania techniki wytwarzania kompozytów polimerowo-drzewnych (WPC) na osnowie polipropylenowej wzmocnionych włóknami polipropylenowymi. Powstały w ten sposób kompozyt będzie hybrydą kompozytu jednopolimerowego i polimerowo-drzewnego. Takie połączenie w wyraźny sposób pozwoli poszerzyć obszar zastosowań WPC jako materiałów konstrukcyjnych.

Ze względu na złożoność poruszanego problemu w pracy badawczej wykorzystywanych jest szereg metod przetwórstwa tworzyw sztucznych i technik pomiarowych. Próbki badawcze przygotowywane są w procesie wytłaczania i prasowania osnowy i warstwy wzmacniającej. Struktura polimerowa badana jest przy użyciu techniki różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC), szerokokątnej dyfrakcji rentgenowskiej (WAXS) oraz mikroskopii optycznej. Istotną częścią określania właściwości użytkowych tego typu materiałów są badania mechaniczne, które oprócz scharakteryzowania właściwości uzyskanych materiałów pozwolą ocenić skuteczność procesu scalania wzmocnienia z osnową.

Projekt "Krok w przyszłość - stypendia dla doktorantów III edycja" współfinansowany jest ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego