Opis projektu

X - Grupa reaktywna oddziałująca
z polimerami (1 lub max 8)

R - Grupy niereaktywne wpływają
na rozpuszczalność i kompatybilność
układu (7 lub 0)

Zakres:

Nanokompozyty z osnową:
- poliamidową,
- polioksymetylenową,
- epoksydową,
- poli(met)akrylową i nienasyconych poliestrów,
- poliuretanową,
- silikonową,

Nanokompozyty innych polimerów termoplastycznych (poliolefiny, politereftalan etylenu, polichlorek winylu),

Nanokompozyty elastomerowe

Tematyka projektu dotyczy nanokompozytów, które w ostatnich latach wzbudzają ogromne zainteresowanie ze względu na różnorodne kierunki zastosowań. Zastosowanie nanonapełniaczy w ilości nawet 10-20 krotnie mniejszej w stosunku do tradycyjnych napełniaczy umożliwia znaczącą modyfikację szeregu właściwości polimeru. Jednymi z najbardziej intrygujących nanonapełniaczy są silseskwioksany, które ze względu na dobrze zdefiniowaną strukturę cząsteczkową i obecność reaktywnych grup, mogą oddziaływać z matrycą polimerową i modyfikować właściwości warstwy polimeru na granicy faz. Tym samym można projektować właściwości kompozytu na poziomie molekularnym (zwiększają stabilność termiczna, temperaturę zeszklenia, odporność na utlenianie, powodują polepszenie właściwości mechanicznych, zmniejszają palność i lepkość stopionego polimeru itd.). Zmiana tych właściwości przypisywana jest m. in. mniejszej ruchliwości segmentów makrocząsteczek spowodowanej wprowadzeniem dużych grup, jakie zawierają cząsteczki POSS. Zakres badawczy projektu przewiduje usystematyzowane badania, począwszy od syntezy odpowiednich funkcjonalizowanych silseskwioksanów oraz polimerów lub oligomerów, wytworzenia określonych mieszanek kompozytowych i ich przetwórstwa, następnie badania ich różnorodnych właściwości fizykochemicznych, mechanicznych i barierowych, a skończywszy na opracowaniu technologii wytwarzania najbardziej interesujących nanokompozytów.

W badaniach stosuje się szerokie spektrum silseskwioksanów i sferokrzemianów zawierających różną ilość różnorodnych grup funkcyjnych, które mają być użyte do całej gamy polimerów termoplastycznych i termoutwardzalnych, w szczególności w celu otrzymywania nanokompozytów z osnowa poliamidową, polioksometylenową, epoksydową, poliuretanową, silikonową i poli(meta)akrylową, a także innych polimerów termoplastycznych takich jak poliolefiny, politerftalan etylenu, polichlorek winylu. Poza syntezą silseskwioksanów o strukturze klatkowej wykonywane są również badania dotyczące syntezy żywic o niezdefiniowanej strukturze przestrzennej zawierających jednak odpowiednie grupy funkcyjne z przeznaczeniem do modyfikacji nanonapełniaczy oraz bezpośredniej modyfikacji polimerów organicznych z wytworzeniem materiałów hybrydowych o nieco mniej wyrafinowanej strukturze.

Oczekuje się, że materiały hybrydowe tworzone na bazie polimerów termoutwardzalnych zawierających POSS będą charakteryzowały się m.in. podwyższonymi temperaturami pracy, większą odpornością mechaniczną, odpornością chemiczną oraz odpornością napromieniowanie UV. Natomiast nanomateriały wytworzone na bazie polimerów termoplastycznych charakteryzować się będą nowymi lub polepszonymi parametrami fizykochemicznymi. Przewiduje się również zastosowanie funkcjonalizowanych silseskwioksanów jako napełniaczy elastomerów stwarzając szansę poprawy ich różnorodnych właściwości użytkowych.

Odrębnym zagadnieniem jest opracowanie technologii w skali wielkolaboratoryjnej wytwarzania hybrydowych nanonapełniaczy (głównie krzemionkowych) z udziałem silseskwioksanów do modyfikacji wybranych tworzyw.

Zadania dotyczące syntezy odpowiednich silseskwioksanów realizowane będą na terenie i z wykorzystaniem infrastruktury Wydziału Chemii Uniwersytetu im. A. Mickiewicza w Poznaniu oraz Poznańskiego Parku Naukowo –Technologicznego FUAM. Celem prac będzie opracowanie metod syntezy silseskwioksanów o różnej strukturze przestrzennej i różnych właściwościach chemicznych do potrzeb określonych przez jednostki zajmujące się syntezą, przetwórstwem i badaniem parametrów fizycznych, chemicznych i mechanicznych tworzonych z wykorzystaniem POSS nowych nanokompozytów (Politechnika Poznańska, Politechnika Rzeszowska, Politechnika Krakowska, Politechnika Łódzka).

Wydaje się, że do tej pory nie przeprowadzono tak kompleksowych badań nad otrzymywaniem nanokompozytów polimerowych z wykorzystaniem silseskwioksanów. Połączenie uzyskanych wyników badań podstawowych w zakresie syntezy organofunkcyjnych silseskwioksanów i przetwórstwa tworzyw z ich udziałem, badań materiałoznawczych i wytrzymałościowych oraz badań optymalizacyjnych umożliwi opracowanie technologii ich wytwarzania z dużymi możliwościami zastosowania w przemyśle.