LIŠKA, M. Studium přípravy monomerů a polymerů na bázi methakrylovaných hydroxybutyrátů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2023.

Posudek vedoucího

Figalla, Silvestr

Student Bc. Marek Liška Projevil při řešení práce značný zápal pro práci v laboratoři i materiálovou chemie vůbec. Postupnou optimalizací syntézního postupu byla získána skupina nových bio-monomerů, které se podařilo strukturně charakterizovat. I když student věnoval práci v laboratoři značný čas, nakonec byla práce poznamenána časovou tísní, která nedovolila úplnou charakterizaci připravených polymerů. Je potřeba třeba uvést, že ke zdržení došlo vzešlou potřebou návrhu a konstrukce několika laboratorních zařízení, které by umožnili práci s oligomery poly-3-hydroxybutyrátu a jejich charakterizaci. I tyto těžkosti student svým přístupem překonal a dostatečně prokázal, že zadaný koncept přípravy polymerů odvozených od P3HB je správný. Získaný postup přípravy těchto materiálů popsaný v diplomové práci umožnuje další rozvoj v této oblasti a je do značné míry univerzální pro celou skupinu PHA polymerů. Diplomová práce je tak hodnotným příspěvkem o modifikaci a využití zpracovatelsky problematických PHA polymerů. Diplomovou práci hodnotím známkou A- výborně.

Posudek oponenta

Mgr. Petra Zbořilová, Ph.D

Všechny body zadání diplomové práce byly splněny. Práce se zabývá syntézou monomerů z obnovitelných zdrojů pro přípravu polymerního zesíťovaného materiálu, polyesterové pryskyřice na bázi methakrylovaných derivátů poly(3-hydroxybutyrátu). Literární rešerše přehledně pokryla jak biopolymerní materiál P3HB a další látky, které byly během práce použity, tak plánované typy reakcí a možnosti využití mikrovlnného ohřevu k urychlení reakcí. V neposlední řadě je zde diskutována biodegradovatelnost zmíněných biomateriálů. V rámci teoretické části i dále v textu pracuje autor s dostatečným množstvím zdrojů, práce obsahuje více jak 60 citací. V první fázi práce byly připraveny alkoholýzou ve vysokotlakém reaktoru methyl-3-hydroxybutyrát a ethyl-3-hydroxybutyrát (M3HB a E3HB). Produkty byly úspěšně charakterizovány pomocí hmotnostní spektrometrie a 1H a 13C NMR spekter. V dalším kroku byly tyto produkty methakrylovány. Úspěšnost syntézy byla potvrzena opět pomocí hmotnostní spektroskopie a 1H a 13C NMR spekter. Vhodně zvolené analytické metody zajistily autorovi jistotu složení vstupní suroviny pro další experimenty. První krok přípravy druhého reaktantu pro polymerní materiál byl proveden depolymerací P3HB ethylenglykolem. V tomto kroku byla otestována použitelnost mikrovlnného ohřevu v porovnání s konvenčním ohřevem, přičemž u reakce v mikrovlnném reaktoru byly zkoušeny různé poměry reaktantů. Zároveň byla ověřena možnost urychlení procesu depolymerace P3HB v mikrovlnném reaktoru oproti konvenčnímu ohřevu zmiňovaná v teoretické části. První experimenty s depolymerizací P3HB ethylenglykolem v mikrovlnném reaktoru a následná methakrylace vzniklých produktů byly, jak autor uvádí, zatíženy několika chybami - nedostatečné měření teploty v MR a nepřesné stanovení molekulové hmotnosti EG-P3HB pro následné zvolení vhodného poměru reakčních složek při methakrylaci. Posloupnost analýz a prací není v této části zcela jasně popsána. Autor však dokázal identifikovat problém v nastavených podmínkách a analýze, z neúspěšných pokusů se poučil a depolymeraci P3HB ethylenglykolem v MR zopakoval za nově definovaných reakčních podmínek. Jelikož GPC pro daný rozsah Mw vznikajících produktů nemá dostatečnou citlivost, byl v mezičase v laboratořích FCH vyvinut parní osmometr, který umožnil postihnout změnu střední molekulové hmotnosti na délce reakce. Princip měření v laboratorním parním osmometru je výstižně popsán v kap. 3.5.3. Vzorky odebírané v různém čase byly pomocí parního osmometru charakterizovány a následně methakrylovány. Produkty depolymerace byly charakterizovány pomocí DSC a účinnost následné methakrylace byla stanovena z FTIR spekter. V další fázi byly methakrylované estery a difunkční methakrylované oligomery použity ve funkci reaktivního rozpouštědla respektive reaktivního síťovadla při přípravě světlem tvrditelných polymerů, což byl další bod zadání práce. Autor připravil 10 polymerních systémů z oligomerů různé molekulové hmotnosti s methakrylovaným methylesterem hydroxybutyrátu (MAM3HB) nebo methakrylovaným ethylesterem hydroxybutyrátu (MAE3HB). Výsledné polymery byly měřeny na DSC a mechanické vlastnosti ověřeny při měření tahových vlastností, pevnosti a prodloužení v tahu a stanovení modulu pružnosti v tahu, čímž byl splněn předposlední bod zadání práce. Z výsledků vyplývá, že různá hodnota molekulových hmotností výchozího methakrylovaného oligomeru ani reaktivního rozpouštědla příliš neovlivňuje výsledné tahové vlastnosti polymeru. V závěru práce autor stručně a jasně shrnuje přípravu tří nových monomerů odvozených od P3HB a vyzdvihuje elasticitu finálních polymerů oproti krystalickému P3HB, tzn. zvýšení tažnosti až na desetinásobek původního materiálu P3HB. Zároveň diskutuje nutnost ověření biodegradability takto připravených materiálů a možnosti dalších testů jejich mechanických vlastností a dává tak prostor pro další výzkum nových materiálů z obnovitelných zdrojů. Zadání diplomové práce bylo zcela splněno, práce je logicky členěna, zpracování je jak po informační, tak po jazykové stránce na dobré úrovni. Zároveň práce přinesla nové podněty pro další výzkum materiálů z obnovitelných zdrojů. Práci doporučuji k obhajobě.

eVSKP id 148151