Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Badania nad zastosowaniem nowych fotoutwardzalnych wodorozcieńczalnych dyspersji polimerowych do otrzymania tworzyw dla mikroreaktorów ceramicznych

Jarosław Rejer

Abstract

Introduction Ceramic microreactors open up new areas for microtechnology, because of the thermal and chemical resistance, but place high demands on the methods of molding the elements of a very fine structure [1]. Processes such as tape casting containig photocurable resin or soft photolithography, require the use of ceramic slurries of specific parameters, that will allow them to be used with a satisfactory result [2]. Pressure on the environment care, drew the attention of researchers and engineers to the processes in which volatile organic compounds used as solvents can be replaced by common and ecologic water. Thus, work on the application of photocurable waterborne polyester resins with a built crosslinking monomer and hydrophilic groups to fabricate ceramic microreactors, in which organic solvents are replaced by water. The aim of this thesis was obtaining ceramic slurries of aluminum oxide with new photocuranble waterborne polymer dispersions and to examine whether they can be applied to form elements of microreactors. Results and discussion In the first stage the research was focused on the polymeric dispersions and photocurable slurries based on aluminum oxide. Concentration of the dispersion to ensure easy application was determined. The effect of solid content on the relative Persoz hardness of the layers made by tape casting and depth of polymerization were studied. The type of photoinitiator and its concentration providing the greatest depth of polymerization were speciefied. The washing out metod of the uncurred resin was defined. In the second phase the research was focused on the influence of additives on the viscosity of the mass and optimization of their composition in order to apply them in these molding methods. Obtaining a high concentration of solid phase polymerization and the great depth at low viscosity proved impossible. Depth of polymerization for the slurry containing 50 vol% of the solid phase and 14 wt% of dispersion containing 70 wt% of the resin was 237 microns and was limiting the use of this ceramic slurry to thickness below this value. Conclusion Research have shown that the application of photocurable polyester resins for molding ceramic microreactors elements is possible. Major limitations are the small depth of polymerization, which limits the depth of the structure that can be obtained and incomplete polymerization of the deeper layers of resin, that can cause damage during the washing out. This depth can be increased by using more powerful light saurce and a photoinitiator with a absorption band more consistent to the emission spectrum of UV lamp
Record ID
WUT3ffd1d6f0e014489a11ef758ae5aacc4
Diploma type
Master of Science
Author
Jarosław Rejer Jarosław Rejer,, Undefined Affiliation
Title in Polish
Badania nad zastosowaniem nowych fotoutwardzalnych wodorozcieńczalnych dyspersji polimerowych do otrzymania tworzyw dla mikroreaktorów ceramicznych
Supervisor
Paweł Falkowski (FC/CChT) Paweł Falkowski,, Chair of Chemical Technology (FC/CChT)Faculty of Chemistry (FC)
Certifying unit
Faculty of Chemistry (FC)
Affiliation unit
Chair of Chemical Technology (FC/CChT)
Study subject / specialization
, Technologia Chemiczna
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
22-06-2012
Issue date (year)
2012
Keywords in Polish
-
Keywords in English
-
Abstract in Polish
Wprowadzenie Mikroreaktory ceramiczne otwierają nowe obszary przed mikrotechnologią ze względu na odporność termiczną i chemiczną, ale stawiają wysokie wymagania przed metodami formowania elementów o bardzo subtelnej strukturze [1]. Procesy takie jak odlewanie cienkich warstw (tape casting) mas lejnych na bazie żywic fotoutwardzalnych lub fotolitografia miękka wymagają użycia mas o określonych parametrach, które pozwolą je w nich zastosować z zadowalającym efektem [2]. Naciski na ochronę środowiska zwróciły uwagę badaczy i inżynierów na procesy w których można by zrezygnować z użycia lotnych związków organicznych jako rozpuszczalników i stosować jako rozpuszczalnik ogólnodostępną i nie stanowiącą żadnego zagrożenia, ekologiczną wodę. Stąd prace nad zastosowaniem wodorozcieńczalnych fotoutwardzalnych żywic poliestrowych z wbudowanym monomerem sieciującym i grupami hydrofilowymi do wytwarzania elementów mikroreaktorów ceramicznych, w których rozpuszczalniki organiczne są zastąpione wodą. Celem pracy dyplomowej było otrzymaniem ceramicznych past i mas lejnych z tlenku glinu z udziałem nowych fotoutwardzalnych wodorozcienczalnych dyspersji polimerowych i zbadanie czy opracowane pasty i masy lejne będą mogły zostać zastosowane do formowania elementów mikroreaktorów. Wyniki i dyskusja W pierwszym etapie badań skupiono się na polimerowej dyspersji fotoutwardzalnej i pastach ceramicznych z tlenku glinu z jej udziałem. Określono stężenie dyspersji zapewniające łatwą aplikację. Badano wpływ zawartości fazy stałej na twardość względną Persoza warstw naniesionych metodą tape casting i głębokość polimeryzacji. Wybrano rodzaj fotoinicjatora i jego stężenie zapewniające największą głębokość polimeryzacji. Opracowano sposób odmywania niespolimeryzowanej żywicy. W drugim etapie skupiono się na wpływie dodatku upłynniacza na lepkość mas lejnych i optymalizacji ich składu w celu zastosowania ich w wymienionych metodach formowania. Uzyskanie wysokiego stężenia fazy stałej i dużej głębokości polimeryzacji przy niskiej lepkości okazało się niemożliwe. Głębokość polimeryzacji dla masy o stężeniu 50% objętościowych fazy stałej i zawartości 14% wagowych dyspesji o zawartości 70% wagowych żywicy, względem fazy stałej wyniosła 237 µm i ograniczała jej zastosowanie do warstw o grubości poniżej tej wartości. Wnioski Badania wykazały, że wykorzystanie fotoutwrardzalnych żywic poliestrowych do formowania elementów mikroreaktorów ceramicznych jest możliwe. Poważnymi ograniczeniami są mała głębokość polimeryzacji, która limituje głębokość struktury możliwej do uzyskania oraz niecałkowita polimeryzacja głębszych warstw żywicy, która uniemożliwia odmycie mikrokanałów. Głębokość ta może być zwiększona przez zastosowanie lampy o większej mocy i fotoinicjatora o paśmie absorpcji bardziej zgodnym z widmem emisji lampy UV

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/master/WUT3ffd1d6f0e014489a11ef758ae5aacc4/
URN
urn:pw-repo:WUT3ffd1d6f0e014489a11ef758ae5aacc4

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page