Aplikovaná reologie pro výrobu polymerních nanovláken

Abstract

První část předložené práce shrnuje současný stav poznání v oblasti melt blown technologie umožňující produkci polymerních nanovláken se specifickým důrazem na nejčastěji používané polymery, popis metodik pro produkci nanovláken, roli procesních podmínek, typické tokové nestability a reologické chování polymerních tavenin při vysokých smykových rychlostech. Druhá část práce pak sumarizuje použité polymery, metodiky a experimentální zařízení, které byly použity pro porozumění komplikovaných vztahů mezi reologickým chováním polymerů, jejich molekulární strukturou, procesními podmínkami a tvorbou vláken pomocí technologie melt blown. Pro tento účel byly použity různé typy polypropylenů (lineární, rozvětvené a jejich blendy) s dobře definovanou molekulární strukturou, které byly reologicky charakterizovány ve velmi širokém rozsahu deformačních rychlostí s využitím pokročilých konstitutivních rovnic. Vybrané polypropyleny byly následně použity k produkci vláken na výrobní melt blown lince za různých procesních podmínek s cílem provést dané korelace. Bylo zjištěno, že pevnost taveniny rozvětveného PP může při krátkých degradačních časech růst (pravděpodobně díky vzniku vysokého počtu krátkých větví), a to i přesto, že jeho molekulová váha, v důsledku štěpení jednotlivých řetězců, klesá. Poprvé bylo objeveno, že smyková viskozita tavenin PP je v oblasti druhého Newtonského plató (tj. při deformačních rychlostech vyšších než 2×106 s-1) lineárně závislá na molekulové hmotnosti, což svědčí o celkovém rozpletení jednotlivých řetězů. Bylo objeveno, že při zavedení bočních větví do PP (při zachování jeho molekulové hmotnosti a stupně polydisperzity) dochází k poklesu jeho viskozity v oblasti druhého Newtonského plató, růstu elasticity a stabilizaci produkce vláken pomocí technologie melt blown (jako přímý důsledek poklesu gyračního poloměru makromolekulárních klubek a zvýšení dostupnosti volného objemu mezi nimi). Získané vědecké poznatky mohou výrazně přispět k porozumění a optimalizaci výroby polymerních nanovláken.