Μελέτη υδρολυτικής αποικοδόμησης πολυ(γαλακτικού οξέος) και χρήση κατάλληλων προσθέτων σταθεροποίησης για εφαρμογές μεγάλου χρόνου ζωής

Ζωτιάδης, Χρήστος; Zotiadis, Christos

dc.contributor.author	Ζωτιάδης, Χρήστος	el
dc.contributor.author	Zotiadis, Christos	en
dc.date.accessioned	2018-01-29T10:51:07Z
dc.date.available	2018-01-29T10:51:07Z
dc.date.issued	2018-01-29
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/46317
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.14825
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Πολυμερή πολυ(γαλακτικό οξύ)	el
dc.subject	Πολυμερές	el
dc.subject	Υδρόλυση	el
dc.subject	Μοριακό βάρος	el
dc.title	Μελέτη υδρολυτικής αποικοδόμησης πολυ(γαλακτικού οξέος) και χρήση κατάλληλων προσθέτων σταθεροποίησης για εφαρμογές μεγάλου χρόνου ζωής	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Τεχνολογία πολυμερών	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-10-04
heal.abstract	Έγινε μελέτη της υδρολυτικής αποικοδόμησης του πολυγαλακτικού οξέος σε περιβάλλον ελεγχόμενης υγρασίας και θερμοκρασίας. Τα τελευταία χρόνια αναπτύσσεται μια τάση αντικατάστασης των συμβατικών συνθετικών πολυμερών, με βιοδιασπώμενα (biodegradable) πολυμερή προερχόμενα από ανανεώσιμες πρώτες ύλες (bio-based), λόγω της μείωσης των αποθεμάτων ορυκτών πόρων αλλά και λόγω του προβλήματος συσσώρευσης απορριμμάτων στο περιβάλλον. Ένα καινοτόμο υλικό της κατηγορίας αυτής των βιοπολυμερών είναι το πολυ(γαλακτικό οξύ) (PLA) το οποίο έχει ήδη αντικαταστήσει συμβατικά πολυμερή σε εφαρμογές μικρού κύκλου ζωής (π.χ. συσκευασίες), ενώ έχει αρχίσει τελευταία να χρησιμοποιείται και σε περιπτώσεις όπου απαιτείται αντοχή και διάρκεια όπως εξαρτήματα αυτοκινήτου, ίνες και μέρη ηλεκτρολογικών/ηλεκτρονικών συσκευών. Ο κύριος λόγος για τον οποίο το εν λόγω βιοπολυμερές διεκδικεί ολοένα και με γαλύτερο μερίδιο του ενδιαφέροντος της βιομηχανίας έγκειται στο συνεχώς μειούμενο κόστος παραγωγής του. Ωστόσο, το PLA είναι αρκετά δεκτικό στην υδρόλυση γεγονός που περιορίζει τη χρήση του σε εφαρμογές μακράς διάρκειας. Είναι επομένως απαραίτητο να ρυθμιστεί η υδρολυτική σταθερότητα του ώστε να είναι ικανή η χρήση του κατά τη διάρκεια ζωής του τελικού προϊόντος. Συνεπώς, σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της επιταχυνόμενης γήρανσης του πολυ(γαλακτικού οξέος) (70 oC, 80 % RH) και η επίδραση κατάλληλων σταθεροποιητών έναντι στην υδρολυτική διάσπαση του. Πιο συγκεκριμένα, εξετάστηκαν δύο ποιότητες PLA, ένα ημικρυσταλλικό και ένα άμορφο εμπορικό πολυμερές στα οποία ενσωματώθηκαν τρία εμπορικά πρόσθετα: ένα αρωματικό καρβοδιϊμίδιο, ένα ρωματικό πολυκαρβοδιιμίδιο και ένα αλειφατικό πολυκαρβοδιιμίδιο σε εύρος συγκεντρώσεων από 0,5–1 % wt. Για το κάθε δείγμα έγινε προσδιορισμός του μέσου-βάρους μοριακού βάρους με τη μέθοδο της ιξωδομετρίας αραιού διαλύματος, ανάλυση ακραίων καρβοξυλομάδων μέσω ποτενσιομετρικής τιτλοδότησης, φασματοσκοπία Raman και φασματοσκοπία με μετασχηματισμό Fourier (FTIR). Οι θερμικές τους ιδιότητες προσδιορίστηκαν με τη μέθοδο της Διαφορικής Θερμιδομετρίας Σάρωσης (DSC) και Θερμοσταθμικής Ανάλυσης (TGA) και τέλος έγινε παρατήρηση της μορφολογίας των δειγμάτων με τη μέθοδο της Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας Σάρωσης (SEM). Η ανάλυση των αποτελεσμάτων έδειξε για το ημικρυσταλλικό PLA ότι είναι εφικτή η σταθεροποίηση του υλικού με χρήση των δύο πολυμερικών καρβοδιϊμιδίων, σε περιεκτικότητα 1%, ενώ αντιθέτως το αρωματικό καρβοδιϊμίδιο δεν προστάτεψε το πολυμερές έναντι της υδρόλυσης. Στην περίπτωση του άμορφου PLA, και τα τρία πρόσθετα ήταν αποτελεσματικότερα, και μάλιστα η μείωση του μοριακού βάρους των σταθεροποιημένων δειγμάτων κατά την γήρανση ήταν πιο περιορισμένη σε σχέση με το ημικρυσταλλικό πολυμερές. Στο πλαίσιο της διπλωματικής εργασίας πραγματοποιήθηκε επίσης και έλεγχος της θερμικής σταθερότητας του PLA ώστε να ελεγχθεί η ικανότητα των προσθέτων να σταθεροποιήσουν το υλικό κατά την επεξεργασία/μορφοποίηση του. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα πρόσθετα που λειτουργούν έναντι της υδρόλυσης προστατεύουν το υλικό και θερμικά.	el
heal.abstract	In ecent years, there has been a tendency to replace conventional fossil-based polymers with biodegradable and bio-based ones, due to the reduction in fossil fuel reserves aiming in parallel to reduce the problem of waste accumulation in the environment. An innovative biodegradable and bio-based polymer is poly(lactic acid) (PLA) which has already replaced conventional polymers in short-life applications such as packaging materials. PLA has recently been used in cases where long-term durability is required such as in automotive industry, fibers and electric/electronic devices. The reason why this polymer is claiming an increasing share of the interest of the industry derives from its constanstly decreasing production cost. A disadvantage which obstructs PLA expansion in long-term applications is its susceptibility to hydrolysis. Therefore, the purpose of the current diploma thesis is to study the accelerated ageing of PLA (70 ° C, 80% RH) and the performance of commercial stabilizers against hydrolytic degradation. In particular, two grades of PLA, a semicrystalline and an amorphous one tested, along with three additives: an aromatic carbodiimide, an aromatic polycarbodiimide and an aliphatic polycarbodiimide at concentrations in the range of 0.5-1 % wt. For every grade, the weight -average molecular weight was determined by the solution viscosity method, carboxyl-end group analysis by potentiometric titration, Raman spectroscopy and Fourier Transformation spectroscopy (FTIR). Their thermal properties were determined by the Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Thermostatic Analysis (TGA) and finally the sample morphology was observed by Electronic Scanning Microscopy (SEM). The results in the case of the semic-crystalline PLA showed good anti-hydrolysis effect while using the two polymeric additives, aliphatic and aromatic polycarbodiimides at a concentration of 1%, while the aromatic carbodiimide did not protect the polymer against hydrolysis in any content. In the case of the amorphous PLA, the results were better than those of the semi-crystalline one, since the reduction in molecular weight was very limited. Also, the addition of 1% wt of the aromatic carbodiimide was effective against hydrolysis in the case of the amorphous polymer, however, the smaller additive contents had no effect. In the context of the diploma thesis, the thermal stability of PLA was also tested to check the ability of the additives to protect the material during the molding process. The results showed that the anti-hydrolysis additives that worked previously, also protect the material against thermal degradation.	en
heal.advisorName	Βουγιούκα, Σταματίνα	el
heal.committeeMemberName	Παπασπυρίδης, Κωνσταντίνος	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	109 σ.
heal.fullTextAvailability	true