Zpracování polymerních materiálů

Oddělení se zabývá základním výzkumem a vývojem v oblasti polymerních materiálů, zejména inženýrských a komoditních termoplastů a dále biodegradovatelných polymerních materiálů či materiálů z obnovitelných zdrojů. Věnujeme se především vlivu vnitřní struktury heterogenních polymerních materiálů jako jsou polymerní směsi a kompozity na jejich chování. Přístrojové vybavení pro termickou analýzu, reologii a mechanické zkoušky, které je na vysoké úrovni, umožňuje získat podrobný pohled na strukturu polymerních systémů. Velká pozornost je věnována také procesům stárnutí a stabilizaci polymerů či vývoji recyklačních technologií pro polymerní materiály. Oddělení se také úspěšně podílí na aplikovaném výzkumu ve spolupráci s průmyslovými partnery.

Výzkum

Vícefázové polymerní materiály

Polymerní směsi a kompozity jsou důležité skupiny polymerních materiálů s heterogenní fázovou strukturou. Studujeme vztahy mezi reologickými vlastnostmi jednotlivých složek, velikostí a tvarem částic plniva, aplikovaným tokovým polem a konečnou fázovou strukturou materiálů.  V nedávných i probíhajících projektech jsme se zabývali například biodegradovatelnými materiály na bázi škrobu, elektricky vodivými polymerními kompozity nebo nanokompozity na bázi podvojných vrstevnatých hydroxidů.

Morfologie termoplastického neacetylovaného škrobu (a) a nízkoacetylovaného škrobu (b) po 7 dnech biodegradace za kompostovacích podmínek.

Nevoralová M. et al., Polymer Degradation and Stability (2019)

Degradace a stabilita polymerních materiálů

Polymery ztrácejí své materiálové vlastnosti během venkovní expozice v důsledku fotodegradačních procesů iniciovaných fotooxidací. Stabilizace polymeru je tedy klíčovým faktorem pro jejich použití. Ve spolupráci s dalšími odděleními ústavu u nás probíhá výzkum světelné stabilizace polyolefinů. Efekt stabilizace se dále ověřuje za využití technologie urychleného stárnutí.

Vztahy mezi strukturou a mechanickým chováním

Vyhovující mechanické vlastnosti jsou základní podmínkou úspěšné aplikace polymerních materiálů. Oddělení se zaměřuje na vztahy mezi jednotlivými úrovněmi strukturní hierarchie a výsledného makroskopického mechanického chování polymerních kompozitů, nanokompozitů a polymerních směsí. Víceúrovňový přístup založený na kombinaci strukturně citlivých metod a metod testování mechanických vlastností nám umožňuje najít vztahy mezi makroskopickým mechanickým chováním a molekulární a nadmolekulární strukturou materiálů.

Poly(butyleneadipate-terephtalate) nanokompozit obsahující 5 hm % (a) neupraveného podvojného vrstevnatého hydroxidu (LDH), (b) LDH-fosfátu, (c) LDH-dekanoátu, and (d) LDH-fosfinátu.

Beneš H. et al., Nanomaterials (2019)

Recyklace

Program oddělení se zaměřuje také na kompatibilizaci polymerních směsí, recyklaci plastového odpadu či vývoj nových procesů recyklace směsného plastového odpadu. Soustředíme se také na technologie mikrovlnné recyklace polyuretanů, polyesterů a polykarbonátů, jelikož použití nízkoenergetického mikrovlnného ohřevu významně snižuje náklady na energii a reakční dobu procesů. Tento přístup tak poskytuje perspektivní řešení otázky recyklace polymerního odpadu.

 

Patenty

• Beneš H., Kredatusová J.: Způsob přípravy polymerních materiálů, CZ307487
• Kruliš Z., Beneš H., Kredatusová J., Horák P., Nevrkla V.: Pachové zradidlo zvěře, CZ307421
• Šlouf M., Kruliš Z., Nevoralová M., Ostafinská A., Horák P., Krejčíková S., Pokorný D., Jahoda D., Fulín P.: Polymerní termoplastická biodegradovatelná kompozice pro výrobu vložek k léčení a prevenci lokálních infektů a způsob její přípravy, CZ307056