Synthesis and properties of new functionalized butadiene polymers

Wydział ChemiiCelem pracy doktorskiej była synteza nowych polibutadienów na drodze reakcji hydrosililowania. Intensywne badanie procesu w obecności szerokiego wachlarza reagentów pozwoliło na znalezienie wielu korelacji. Udowodniono, że podstawniki połączone z atomem krzemu mają znaczący wpływ na reaktywność i selektywność procesu. Zastosowanie związków krzemowych zawierających podstawniki powodujące znaczną zawadę steryczną prowadzi do powstania produktów dehydrogenującego sililowania, natomiast wykorzystanie modyfikatorów o wzorze ogólnym HSiMe2R zawsze kieruje reakcję w stronę tworzenia produktów nasyconych, jednakże podstawnik „R” determinuje reaktywność związku. Na przykładzie alkoksy-, alkoksyalkilo-, trialkilo- i aryloalkilosilanów zbadano wpływ właściwości sterycznych i elektronowyciągających podstawników na reaktywność oraz selektywność w reakcji hydrosililowania polibutadienu. Wykazano również, że grupy funkcyjne odseparowane od rdzenia HSi również wpływają na postęp reakcji. Zsyntezowane związki molekularne oraz polimerowe zostały scharakteryzowane spektroskopowo, a wyselekcjonowane polimery zostały wykorzystane w syntezie materiałów hybrydowych oraz określono ich właściwości termiczne oraz mechaniczne Przeprowadzono również proces sieciowania addycyjnego polibutadienu związkami krzemowymi i zbadano wpływ struktury czynnika sieciującego na właściwości finalnego kauczuku.The main aim of PhD thesis was synthesis of new polybutadienes via hydrosilylation. Intensive study of the process in presence of wide range of reactants allowed us to find many correlations. It has been proven that substituents at silicon play a crucial role on reactivity and selectivity. The use of organosilicon compounds bearing bulky groups led to formation of a dehydrogenative silylation products. While, employing of modifiers with the general formula HSiMe2R always led to the saturated products. However, it should be emphasized that substituent “R” strongly determines the reactivity of compounds. On the example of alkoxy-, alkylalkoxy-, trialkyl- and alkylarylsilanes, the influence of electron-withdrawing and steric properties of substituents at silicon on reactivity and selectivity in hydrosilylation of polybutadiene have been studied. It was also shown that functional groups separated from the HSi core also affects reaction rates. Obtained compounds have been characterized by spectroscopic methods. Selected polymers have been applied in synthesis of hybrid materials, moreover, thermal and mechanical properties of final materials have been determined. Additionally, the additive crosslinking of polybutadiene with silicon compounds have been carried out and the influence of crosslinking agents structure on properties of cured silicon rubbers have been investigated

Synthesis and properties of new functionalized butadiene polymers

Wydział ChemiiCelem pracy doktorskiej była synteza nowych polibutadienów na drodze reakcji hydrosililowania. Intensywne badanie procesu w obecności szerokiego wachlarza reagentów pozwoliło na znalezienie wielu korelacji. Udowodniono, że podstawniki połączone z atomem krzemu mają znaczący wpływ na reaktywność i selektywność procesu. Zastosowanie związków krzemowych zawierających podstawniki powodujące znaczną zawadę steryczną prowadzi do powstania produktów dehydrogenującego sililowania, natomiast wykorzystanie modyfikatorów o wzorze ogólnym HSiMe2R zawsze kieruje reakcję w stronę tworzenia produktów nasyconych, jednakże podstawnik „R” determinuje reaktywność związku. Na przykładzie alkoksy-, alkoksyalkilo-, trialkilo- i aryloalkilosilanów zbadano wpływ właściwości sterycznych i elektronowyciągających podstawników na reaktywność oraz selektywność w reakcji hydrosililowania polibutadienu. Wykazano również, że grupy funkcyjne odseparowane od rdzenia HSi również wpływają na postęp reakcji. Zsyntezowane związki molekularne oraz polimerowe zostały scharakteryzowane spektroskopowo, a wyselekcjonowane polimery zostały wykorzystane w syntezie materiałów hybrydowych oraz określono ich właściwości termiczne oraz mechaniczne Przeprowadzono również proces sieciowania addycyjnego polibutadienu związkami krzemowymi i zbadano wpływ struktury czynnika sieciującego na właściwości finalnego kauczuku.The main aim of PhD thesis was synthesis of new polybutadienes via hydrosilylation. Intensive study of the process in presence of wide range of reactants allowed us to find many correlations. It has been proven that substituents at silicon play a crucial role on reactivity and selectivity. The use of organosilicon compounds bearing bulky groups led to formation of a dehydrogenative silylation products. While, employing of modifiers with the general formula HSiMe2R always led to the saturated products. However, it should be emphasized that substituent “R” strongly determines the reactivity of compounds. On the example of alkoxy-, alkylalkoxy-, trialkyl- and alkylarylsilanes, the influence of electron-withdrawing and steric properties of substituents at silicon on reactivity and selectivity in hydrosilylation of polybutadiene have been studied. It was also shown that functional groups separated from the HSi core also affects reaction rates. Obtained compounds have been characterized by spectroscopic methods. Selected polymers have been applied in synthesis of hybrid materials, moreover, thermal and mechanical properties of final materials have been determined. Additionally, the additive crosslinking of polybutadiene with silicon compounds have been carried out and the influence of crosslinking agents structure on properties of cured silicon rubbers have been investigated

Improving energy efficiency of supercomputer systems through software-aided liquid cooling management

Many fields of modern science rely more and more on the immense computing power of supercomputers. Modern, multi-thousand node systems can consume megawatts of electrical energy in highly uneven manner, challenging the data center infrastructure, both power and cooling coils. The traditional way of managing the infrastructure makes each subsystem of a data center (e.g. cooling) independent from all other in the way it relies only on local sensors to manage the infrastructure. The erratic nature of computing in a large data center makes this approach suboptimal. In the paper we show that by challenging the traditional split between the infrastructure and the computing equipment, one can gain significant boost in energy efficiency of the entire ecosystem. A solution that predicts cooling power demand basing on the information from a supercomputer resource manager, and then sets up the parameters of the cooling loop, is presented along with potential benefits in terms of reduction of the power draw

Synthesis of novel bifunctional polyolefins and their application as hydrophobic agents for cotton fabrics

Surface functionalization of cotton fabric was carried out using novel bifunctional polyolefins containing various pendant groups. The hydrophobization of the aforementioned natural material was successfully achieved and the durability of the coatings was proven by SEM-EDS and FT-IR techniques. Water contact angle (WCA) measurements revealed the effect of the functional group type on the properties of the treated surface. The presence of fluoroaryl groups in the polymer chain ensured the highest WCA value. The effect of the type of side groups (aryl vs alkyl, fluorinated vs halogen-free) in the polymer chain on the surface properties was also demonstrated. The modifiers applied did not affect the thermal stability of the treated cotton fabric compared to reference sample. Moreover, the flame-retardant properties of the polyolefin-coated cotton samples were also verified and discussed. This is the first report describing the application of organofunctionalized bifunctional polyolefins as surface modifiers for cotton fabrics

Slick Synthetic Approach to Various Fluoroalkyl Silsesquioxanes—Assessment of their Dielectric Properties

We present a smart and efficient methodology for the synthesis of a variety of fluorinated silsesquioxanes (SQs) with diverse Si-O-Si core architecture. The protocol is based on an easy-to-handle and selective hydrosilylation reaction. An investigation on the placement of the reactive Si-HC=CH2 vs. Si-H in the silsesquioxane, as well as silane vs. olefin structure, respectively, on the progress and selectivity of the hydrosilylation process, was studied. Two alternative synthetic pathways for obtaining a variety of fluorine-functionalized silsesquioxanes were developed. As a result, a series of mono- and octa- T8 SQs, tri- ‘open-cage’ T7 SQs, in addition to di- and tetrafunctionalized double-decker silsesquioxane (DDSQ) derivatives, were obtained selectively with high yields. All products were characterized by spectroscopic (NMR, FTIR) techniques. Selected samples were subjected to the measurements revealing their dielectric permittivity in a wide range of temperatures (from −100 °C to 100 °C) and electric field frequencies (100–106 Hz)