Združljivost lesa s kompozitom polimetilmetakrilata in aluminijevega hidroksida - Vovk, Matej (visokošolska dela, 2020)
V sklopu raziskav smo proučili lastnosti kompozita iz polimetilmetakrilata in aluminijevega hidroksida (PMMA/ATH) ter ugotavljali kakšna je njegova združljivost z lesom. Površino PMMA/ATH smo obdelali z zračno plazmo z dielektrično barierno razelektritvijo. Spremembe kemijske strukture so bile analizirane z rentgensko fotoelektronsko spektroskopijo (XPS) in infrardečo spektroskopijo z oslabljenim odbojem (ATR-FTIR). S konfokalno lasersko mikroskopijo in mikroskopijo na atomsko silo smo proučili vpliv na strukturo in morfologijo površine. Rezultati so pokazali, da je obdelava s plazmo povzročila jedkanje polimerne matrice PMMA/ATH kompozita, ponovno polimerizacijo PMMA in ponovno depozicijo plasti jedkanega PMMA na površini kompozita, kar je izničilo pozitiven učinek plazme. Z meritvami proste površinske energije in preizkusi strižne trdnosti lepilnih spojev smo proučili možnost uporabe zračne plazme pri lepljenju PMMA/ATH in lesa. Nadalje smo analizirali lastnosti prahu PMMA/ATH, katerega delci so bili nepravilne oblike. Mletje prahu je povzročilo lom delcev ATH v PMMA matrici in povečanje proste površinske energije, predvsem njenega polarnega dela. Diferenčna dinamična kalorimetrija (DSC) prahu je pokazala značilen termični razpad ATH do temperature priližno 320 °C, ko je nastopila eksotermna reakcija do temperature 445 °C. Ugotovljeno je bilo, da je takšen prah primeren za izdelavo kompozitov z metodo vročega stiskanja. Površino prahu PMMA/ATH smo modificirali z ureido- in amino-funkcionalnima silanskima oprijemalnima sredstvoma. XPS analiza modificiranega prahu je pokazala prisotnost kemično vezanih silanov na površini PMMA/ATH. Z višanjem stopnje površinske modifikacije prahu se znižujejo stični koti vode s prahom, medtem ko prosta površinska energija narašča. Tako obdelan PMMA/ATH prah smo uporabili pri alternativnem pristopu izdelave lesno-plastičnega kompozita (WPC) z dodatkom lesnih delcev in melamin-urea-formaldehidnega (MUF) lepila. Mehanski testi izdelanih kompozitov so pokazali, da ima stopnja površinske modifikacije prahu značilen vpliv na modul elastičnosti in upogibno trdnost, medtem pa ni značilnih razlik med uporabljenima silanoma.
Keywords: adhesion; adhezija; aluminijev hidroksid; aluminium hydroxide; ATR-FTIR; bonding; compatibility; dielectric barrier discharge; dielektrična barierna razelektritev; DSC; lepljenje; les; lesno-plastični kompozit; melamine urea formaldehyde; melamin-urea-formaldehid; plasma; plazma; polimetilmetakrilat; poly(methyl methacrylate); SEM; silan; silane; wood; wood-plastic composite; XPS; združljivost