dr hab. inż. Katarzyna Jaszcz Gliwice Katedra Fizykochemii i Technologii Polimerów Wydział Chemiczny, Politechnika Śląska

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "dr hab. inż. Katarzyna Jaszcz Gliwice Katedra Fizykochemii i Technologii Polimerów Wydział Chemiczny, Politechnika Śląska"

Lidia Lis
6 lat temu
Przeglądów:

1 P O L I T E C H N I K A Ś L Ą S K A WYDZIAŁ CHEMICZNY KATEDRA FIZYKOCHEMII I TECHNOLOGII POLIMERÓW ul. ks. M. Strzody GLIWICE tel.: faks: rch4@polsl.pl N I P : / R E G O N : / I N G B A N K Ś L Ą S K I S A O / G L I W I C E / N R R A C H U N K U : dr hab. inż. Katarzyna Jaszcz Gliwice Katedra Fizykochemii i Technologii Polimerów Wydział Chemiczny, Politechnika Śląska Recenzja rozprawy doktorskiej mgr Magdaleny Tarnackiej zatytułowanej Badanie kinetyki reakcji polimeryzacji w różnych warunkach termodynamicznych (T,p) Wprowadzenie Przedłożona do recenzji praca doktorska Pani mgr Magdaleny Tarnackiej pt. Badanie kinetyki reakcji polimeryzacji w różnych warunkach termodynamicznych (T,p), przygotowana została pod kierunkiem dr hab. Kamila Kamińskiego w Zakładzie Biofizyki i Fizyki Molekularnej Uniwersytetu Śląskiego. Prowadzenie reakcji polimeryzacji w warunkach wysokiego ciśnienia nie jest nowym rozwiązaniem. Znanych jest wiele przykładów wykorzystania kompresji układu dla otrzymania polimerów o dobrych właściwościach w procesach technologicznych. Innowacyjnym rozwiązaniem jest natomiast wykorzystanie wysokiego ciśnienia do osiągnięcia kontroli nad reakcją i w rezultacie do otrzymania produktów o założonej strukturze chemicznej i w związku z tym programowanych właściwościach, szczególnie jeżeli takiej kontroli nie można uzyskać stosując standardowe metody polimeryzacji. Badania nad mechanizmem i kinetyką reakcji polimeryzacji prowadzonych w warunkach wysokiego ciśnienia, będące przedmiotem pracy doktorskiej Pani mgr Magdaleny Tarnackiej są więc badaniami o dużym potencjale naukowym, a w przyszłości także aplikacyjnym. Omówienie układu pracy Rozprawa doktorska Pani mgr Magdaleny Tarnackiej ma formę zbioru czterech artykułów opublikowanych w czasopismach naukowych o bardzo wysokiej randze. Dwa artykuły opublikowane zostały w czasopiśmie Polymer (IF=3,5) a kolejne dwa w

2 Macromolecules (IF=5,8) i RCS Advances (IF=3,8). Oprócz wymienionych artykułów praca zawiera streszczenie w języku polskim, krótkie wprowadzenie, które stanowi opis uzasadniający podjęcie tematyki, wraz z przeglądem literatury i przedstawieniem obecnego stanu wiedzy z zakresu wykorzystania wysokiego ciśnienia do kontrolowania reakcji polimeryzacji, a także wykorzystania do monitorowania i opisu tych reakcji, szerokopasmowej spektroskopii dielektrycznej. Kolejny rozdział to krótkie (przedstawione na ośmiu stronach) omówienie wyników wraz z ich dyskusją, które wprowadza czytelnika w szczegółowo omówione wyniki badań w poszczególnych publikacjach, zamieszczonych w dalszej części pracy. Pracę kończy podsumowanie, w którym Autorka kreśli plany dalszych badań i perspektywy związane z uzyskanymi wynikami i podjętą tematyką badawczą. Spis cytowanej literatury zawiera 57 pozycji. Omówienie zawartości merytorycznej Przedmiotem rozprawy doktorskiej było badanie kinetyki reakcji polimeryzacji prowadzonych w warunkach wysokiego ciśnienia i/lub ograniczonej przestrzeni. Do badania reakcji wykorzystuje Doktorantka szerokopasmową spektroskopię dielektryczną. Wykorzystanie tej techniki (wraz z opracowaniem odpowiedniej metody analizy danych dielektrycznych) do oznaczania parametrów kinetycznych, było też jak się wydaje podstawowym celem pracy doktorskiej Pani mgr Magdaleny Tarnackiej. Podstawowy cel pracy został z powodzeniem osiągnięty. Zaproponowana nowa metoda analizy danych dielektrycznych została zweryfikowana za pomocą klasycznych technik (IR, NMR czy DSC) wykorzystywanych powszechnie do opisu kinetyki reakcji, dając porównywalne wartości stałych szybkości reakcji i energii aktywacji. Dodatkowo, nowa metoda pozwoliła na wyznaczenie objętości aktywacji procesu, co pozwoliło na wyciągnięcie wielu interesujących wniosków i zweryfikowanie informacji dostępnych w literaturze, szczególnie w przypadku polireakcji związków epoksydowych z aminami. Podstawowy cel pracy realizuje Doktorantka, zajmując się najpierw polimeryzacją jonową glicydolu prowadzoną w warunkach wysokiego ciśnienia (gdzie oprócz wyznaczenia parametrów kinetycznych, określono zależność pomiędzy ciśnieniem w układzie a masą cząsteczkową produktu, wykazując jednocześnie korzyści płynące z kompresji układu w tym przypadku), a następnie badając reakcję poliaddycji eteru diglicydylowego dianu i pierwszorzędowych amin. W swoich badaniach wykorzystuje Autorka aminy pochodzące z różnych grup związków organicznych: aminę alifatyczną, aromatyczną i cykloaliofatyczną. Taki wybór reagentów stanowi bardzo dobrą podstawę do wyciągania wniosków i prób opisu

3 tego typu reakcji, ponieważ jak wiadomo reaktywność amin ze związkami epoksydowymi w znacznym stopniu zależy właśnie od rodzaju aminy. Nieco przypadkowy wydaje się jedynie wybór aminy alifatycznej. Biorąc pod uwagę, że do badań wybrane zostały bardzo proste aminy cykloalifatyczne i aromatyczne (cykloheksyloamina i anilina), ich najlepszym alifatycznym odpowiednikiem wydawałaby się heksyloamina z cząsteczką zawierającą sześć atomów węgla w nierozgałęzionym łańcuchu, a nie wykorzystywana w badaniach 2- etyloheksyloamina. Pewien niedosyt budzi także brak przeanalizowania wpływu wysokiego ciśnienia na właściwości produktów, otrzymywanych w polireakcjach eteru diglicydylowego dianu z aminami (tak jak miało to miejsce w przypadku polimeryzacji glicydolu). Sądzę, że taka analiza dostarczyłaby cennych informacji, pozwalających lepiej ocenić wpływ zależności przyłożonego ciśnienia na przebieg reakcji, szczególnie w kontekście zmniejszenia konwersji i Tg wraz ze wzrostem ciśnienia. Ostatni etap pracy doktorskiej dotyczył reakcji przebiegających w warunkach ograniczenia przestrzennego. Jako model reakcji wykorzystano, badany wcześniej w warunkach wysokiego ciśnienia, układ eter diglicydylowy dianu/anilina, a do opisu reakcji i jej parametrów kinetycznych wykorzystano szerokopasmową spektroskopię dielektryczną. Badania przeprowadzone przez Doktorantkę pokazały, że reakcje polimeryzacji prowadzonej w porach o rozmiarach manometrycznych, mogą mieć znacząco różny przebieg, niż analogiczne procesy przebiegające w warunkach standardowych. W badanym układzie uzyskano m. in. znaczne przyspieszenie reakcji towarzyszące wysokim stopniom konwersji, wykazano ponadto istnienie w układzie nieidentycznych frakcji molekuł o różnej dynamice molekularnej związanej z przejściem szklistym. Należy podkreślić że badania te mają znaczny potencjał poznawczy, wzbogacający w istotny sposób wiedzę dotyczącą przebiegu reakcji w warunkach ograniczenia przestrzennego. Mogą one także przyczynić się do opracowania w przyszłości nanoreaktorów, dzięki lepszemu zrozumieniu i poznaniu procesów zachodzących w mikroporach. Ze względu na niewielką ilość doniesień literaturowych poświęconych kinetyce prowadzenia reakcji w nanoukładach i warunkach wysokiego ciśnienia, rozprawa doktorska Pani mgr Magdaleny Tarnackiej stanowi cenne uzupełnienie wiedzy w tym zakresie. Ocena pracy Pracę doktorską Pani mgr Magdaleny Tarnackiej oceniam bardzo wysoko. W pracy występują nieliczne błędy edytorskie i drobne potknięcia językowe, które nie mają wpływu na wysoką ocenę. Są one poza tym tak nieliczne, że nie ma potrzeby podawania ich w recenzji.

4 Pewnym minusem pracy, wynikającym z przyjętej formy (opartej na cyklu publikacji) jest brak części teoretycznej, w której na pewno znalazłoby się (gdyby przyjęta została pełna forma rozprawy) szersze wprowadzenie w tajniki szerokopasmowej spektroskopii dielektrycznej, oraz rozwinięcie innych poruszanych w pracy problemów, jak chociażby polimeryzacji grup epoksydowych czy też ich reakcji z grupami aminowymi. Uwaga ta ma jednak ogólny charakter i nie obniża wysokiej oceny pracy. Kwestią z którą muszę polemizować i nie mogę się zgodzić, jest nazywanie badanych układów systemami utwardzalnymi, a stosowanych amin utwardzaczami. Wykorzystywane w pracy aminy są związkami dwufunkcyjnymi (posiadają dwa wodory aminowe), co w połączeniu z eterem diglicydylowym bisfenolu A (który także jest w tym przypadku związkiem dwufunkcyjnym), w żaden sposób nie prowadzi do utworzenia usieciowanej struktury, a jedynie do utworzenia łańcucha polimerowego lub raczej oligomerowego. Taka struktura liniowa została zresztą przedstawiona na schematach w publikacjach stanowiących podstawę pracy doktorskiej. Dlatego, jak przypuszczam, nieprawidłowe sformułowania są wynikiem błędów nomenklaturowych i nie mają wpływu na poprawną interpretację wyników. Interesujące natomiast jest to, czy zaproponowana metoda analizy danych dielektrycznych sprawdzałaby się w przypadku faktycznego utwardzania żywic epoksydowych z udziałem amin wielofunkcyjnych i czy mogłaby zostać wykorzystana do badania takich układów. Proszę o ustosunkowanie się Doktorantki do tego problemu. Podsumowanie Reasumując, stwierdzam, że praca doktorska Pani mgr Magdaleny Tarnackiej spełnia wymogi stawiane rozprawom doktorskim, określone w ustawie z dnia (z późniejszymi zmianami) o stopniach naukowych i tytule naukowym. W pracy zaproponowano oryginalne rozwiązanie problemu naukowego, jakim jest zastosowanie nowej metody analizy do charakteryzowania kinetyki polimeryzacji, pokazano także, że za pomocą polimeryzacji w warunkach wysokiego ciśnienia można ominąć wiele problemów technologicznych występujących w klasycznych metodach polimeryzacji. Dokonano rzetelnej oceny i analizy procesów zachodzących podczas prowadzenia reakcji w warunkach wysokiego ciśnienia lub ograniczenia przestrzennego. Złożoność problemów będących przedmiotem zrealizowanej pracy doktorskiej, wymagała od Pani mgr Magdaleny Tarnackiej zdobycia dużej wiedzy teoretycznej z zakresu nauk fizycznych i chemicznych. Analizując dokonania Doktorantki oraz nakreślone plany dalszych działań można stwierdzić, że jest ona wnikliwym badaczem, zdolnym do samodzielnego prowadzenia badań naukowych. Biorąc to

5 pod uwagę wnioskuję do Rady Instytutu Fizyki Uniwersytetu Śląskiego, o przyjęcie pracy i dopuszczenie Kandydatki do dalszych etapów przewodu doktorskiego. Ponieważ recenzowaną pracę oceniam bardzo wysoko, a moją ocenę wzmacnia fakt opublikowania wyników badań w prestiżowych czasopismach naukowych, stawiam wniosek o wyróżnienie pracy doktorskiej Pani mgr Magdaleny Tarnackiej.

Podobne dokumenty

Jacek Ulański Łódź, Katedra Fizyki Molekularnej Politechnika Łódzka Łódź ul. Żeromskiego 116

Jacek Ulański Łódź, Katedra Fizyki Molekularnej Politechnika Łódzka Łódź ul. Żeromskiego 116 Jacek Ulański Łódź, 08. 04. 2016 Katedra Fizyki Molekularnej Politechnika Łódzka 90-924 Łódź ul. Żeromskiego 116 Recenzja pracy doktorskiej pani mgr Magdaleny Tarnackiej pt: Badanie kinetyki reakcji polimeryzacji