Μελέτη του πολυμερισμού στερεάς κατάστασης με έμφαση στα βιοπολυμερή: η περίπτωση του πολυ(ηλεκτρικού βουτυλεστέρα)

Georgantas, Konstantinos; Γεωργαντάς, Κωνσταντίνος

dc.contributor.author	Georgantas, Konstantinos	en
dc.contributor.author	Γεωργαντάς, Κωνσταντίνος	el
dc.date.accessioned	2016-04-08T10:42:32Z
dc.date.available	2016-04-08T10:42:32Z
dc.date.issued	2016-04-08
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/42344
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.11860
dc.rights	Default License
dc.subject	Polymers	en
dc.subject	Solid state polymerization	en
dc.subject	Biopolymers	en
dc.subject	Recycling	en
dc.subject	Molecular weight	en
dc.subject	Πολυμερή	el
dc.subject	Πολυμερισμός στερεάς κατάστασης (ΠΣΚ)	el
dc.subject	Βιοπολυμερή	el
dc.subject	Ανακύκλωση	el
dc.subject	Μοριακό βάρος	el
dc.title	Μελέτη του πολυμερισμού στερεάς κατάστασης με έμφαση στα βιοπολυμερή: η περίπτωση του πολυ(ηλεκτρικού βουτυλεστέρα)	el
dc.title	The study of solid state polymerization with emphasis on biopolymers: the case of poly(butylene succinate)	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Τεχνολογία πολυμερών	el
heal.classification	Polymer technology	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-02-29
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία καταπιάνεται με την μελέτη του πολυ(ηλεκτρικού βουτυλεστέρα) (PBS) και χωρίζεται σε δύο κύρια μέρη: στο θεωρητικό και στο πειραματικό. Στο θεωρητικό μέρος, αρχικά γίνεται μία αναφορά στα βιοαποικοδομήσιμα πολυμερή, με έμφαση στα περιβαλλοντικά και οικονομικά τους πλεονεκτήματα σε σχέση με τα πολυμερή πετροχημικής προέλευσης, καθώς και την αναγκαιότητα αντικατάστασης των τελευταίων από βιολογικής προέλευσης πολυμερή. Ακόμα, γίνεται βιβλιογραφική αναφορά στις βασικές ιδιότητες του PBS όπως είναι η κρυσταλλική του δομή, οι θερμικές και μηχανικές του ιδιότητες. Στη συνέχεια, αναλύονται οι βασικοί τρόποι αποικοδόμησης του PBS: η υδρολυτική και η ενζυμική. Στο τελευταίο κεφάλαιο του θεωρητικού μέρους αναλύεται ο πολυμερισμός στερεάς κατάστασης (ΠΣΚ), ο οποίος αποτελεί και τη ραχοκοκκαλιά της παρούσας διπλωματικής. Συγκεκριμένα, αναλύονται τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του ΠΣΚ σε σχέση με άλλες συμβατικές μεθόδους πολυμερισμού, οι κρίσιμες παράμετροι που επηρεάζουν την διεξαγωγή του και η πιθανή χρήση του ως τεχνική ανακύκλωσης. Αναφορικά με το πειραματικό μέρος, σκοπός είναι η παρακολούθηση της επίδρασης του ΠΣΚ στις φυσικές και θερμικές ιδιότητες προπολυμερών διοξέος βιολογικής προέλευσης και πετροχημικής προέλευσης. Αρχικά, παρουσιάζονται τα προπολυμερή με βάση τα οποία γίνονται οι πειραματικές δοκιμές. Κατόπιν, παρουσιάζονται οι μέθοδοι προσδιορισμού των φυσικών και θερμικών τους ιδιοτήτων, βάσει των οποίων έγινε η αποτίμηση της απόδοσης της διεργασίας του ΠΣΚ. Για τον ποιοτικό προσδιορισμό του μέσου αριθμού μοριακού βάρους γίνονται αναλύσεις ακραίων ομάδων (-COOH) και ιξωδομετρία αραιού διαλύματος, ενώ για τον θερμικό χαρακτηρισμό των προϊόντων του ΠΣΚ εκτελούνται μετρήσεις Διαφορικής Θερμιδομετρίας Σάρωσης (DSC) και Θερμοσταθμικής Ανάλυσης (TGA). Κατά τη μελέτη της τεχνικής του ΠΣΚ σε βιολογικού διοξέος προπολυμερή, στόχος ήταν αρχικά η μελέτη της εφικτότητας της διεργασίας και στη συνέχεια η ποιοτική αναβάθμιση του υλικού σε επίπεδο μοριακού βάρους και θερμικών ιδιοτήτων. Οι παράμετροι της διεργασίας που εξετάστηκαν ήταν η θερμοκρασία, ο χρόνος αντίδρασης και η αρχική συγκέντρωση των δραστικών ομάδων. Όσον αφορά στη μελέτη του ΠΣΚ ως τεχνική ανακύκλωσης, η διερεύνηση αυτή έγινε αποσκοπώντας στην εξεύρεση των βέλτιστων συνθηκών για την μελλοντική εφαρμογή της για την ανακύκλωση του συγκεκριμένου βιοπολυμερούς, όπως γίνεται ήδη στην περίπτωση του PLA. Πιο συγκεκριμένα, δείγματα PBS πετροχημικού και βιολογικού διοξέος υδρολύθηκαν σε συνθήκες αυξημένης θερμοκρασίας και υγρασίας για την παραγωγή των απαραίτητων προπολυμερών. Έπειτα υποβλήθηκαν σε ΠΣΚ με στόχο την ενίσχυση των φυσικών και θερμικών του ιδιοτήτων. Γενικότερα, και οι δύο άξονες της παρούσας πειραματικής εργασίας κινούνται στα πλαίσια της αειφόρου ανάπτυξης και αποσκοπούν στην εξεύρεση τρόπων ώστε να ελαχιστοποιηθεί το περιβαλλοντικό αποτύπωμα της πλαστικής συσκευασίας τροφίμων.	el
heal.abstract	The present diploma thesis concerns the study of poly(butylene succinate) and is separated into two main parts: the theoretical and the experimental. The first one starts with a reference to biodegradable polymers, emphasizing on the environmental and the financial advantages over industrial polymers, as well as the necessity of substituting the latter for biodegradable polymers. In addition, a bibliographic reference is elaborated concerning basic properties of PBS, such as its crystalline structure, thermal and mechanical properties. Subsequently, the two main ways of PBS degradation are analyzed: the enzymatic and the hydrolytic. The latter chapter of the theoretical part analyzes the advantages and disadvantages of Solid State Polymerization (SSP) in comparison with other conventional means of polymerization, the critical parameters that affect SSP’s conduct as well as its potential use as a recycling technique. As far as the experimental part is concerned, its purpose is the observation of SSP’s effect on the physical and thermal properties of the petrochemical and biobased prepolymers. To start with, a presentation of the prepolymers with which the experimental try outs were utilized is conducted. Furthermore, the means of determining the physical and thermal properties of the prepolymers are presented, on which the evaluation of the SSP rate was founded. For the qualitative determination of the mean number molecular weight carboxyl end group and intrinsic viscocimetry analysis were performed, whereas Differencial Scaninng Calorimetry (DSC) and Thermogravimetric Analysis (TGA) were carried out for the thermal characterization of the prepolymers. The purpose of studying the SSP technique of biobased prepolymers was, firstly to determine the feasibility of the process and then the qualitative upgrade of the material on the basis of its thermal properties and molecular weight. The herein tested main parameters were temperature, reaction time and the initial concentration of active end groups. Regarding the study of SSP as a recycling technique, this investigation was made aiming to find the optimal conditions for its future application on the particular biodegradable polymer, in the same way it is done in the case of PLA. In particular, PBS samples of both biological and petrochemical origin were hydrolyzed in conditions of increased temperature and moisture for the production of the required prepolymers. Next, these prepolymers were put in the SSP reactor with the view of having their physical and thermal properties upgraded. Generally, both axis of this thesis are driven on the context of sustainable development, aiming to discover ways to cut down on the amount of the negative environmental effect of plastic food packaging.	en
heal.advisorName	Βουγιούκα, Σταματίνα	el
heal.committeeMemberName	Βουγιούκα, Σταματίνα	el
heal.committeeMemberName	Παπασπυρίδης, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Τόπακας, Ευάγγελος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV). Εργαστήριο Τεχνολογίας Πολυμερών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	81 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true