Σταθερότητα έναντι της UV-ακτινοβολίας μορφοποιημένων ακόρεστων πολυεστέρων

Abstract

Αυτή η εργασία πραγματοποιήθηκε στην Εργαστηριακή Μονάδα «Προηγμένα και Σύνθετα Υλικά» του Τομέα ΙΙΙ της Σχολής Χημικών Μηχανικών Ε.Μ.Π, στα πλαίσια του προγράμματος σπουδών της σχολής, για το 10ο εξάμηνο φοίτησης. Το αντικείμενο της εργασίας είναι η μορφοποίηση εμπορικού ακόρεστου πολυεστέρα μέσω χύτευσης σε διαιρετό τύπο, η μελέτη της δομής του, των οπτικών και μηχανικών του ιδιοτήτων, καθώς επίσης και η μελέτη του μηχανισμού αποικοδόμησής του μέσω υπεριώδους ακτινοβολίας. Ιδιαίτερη βαρύτητα δίνεται στη μελέτη της επίδρασης υπεριώδους ακτινοβολίας σε πολυεστέρα που περιέχει UV-σταθεροποιητή TINUVIN 144, και στη σύγκριση των αποτελεσμάτων αυτής της μελέτης με τα αντίστοιχα που προκύπτουν για τον πολυεστέρα χωρίς πρόσθετο. Στο θεωρητικό μέρος περιλαμβάνονται οι απαραίτητες πληροφορίες για την σαφή τοποθέτηση των ακόρεστων πολυεστέρων μέσα στην ευρύτερη κατηγορία των πολυμερών υλικών. Επίσης, επιχειρείται η περιγραφή των φαινομένων που συνοδεύουν την παραγωγή και τη σκλήρυνση του ακόρεστου πολυεστέρα, και η θεωρητική προσέγγιση του μηχανισμού αποικοδόμησης μέσω UV-ακτινοβολίας και των μεθόδων σταθεροποίησης που διατίθενται έναντι αυτής. Στο πειραματικό μέρος παρουσιάζεται η διαδικασία μορφοποίησης του ακόρεστου πολυεστέρα, και η ακτινοβόλησή του με UV-ακτινοβολία σε κατάλληλη διάταξη. Ακολουθεί η μελέτη της δομής των πολυεστέρων και του μηχανισμού UV-αποικοδόμησής τους με τη μέθοδο Φασματοσκοπίας Υπερύθρου με Μετασχηματισμό Fourier (FTIR) και με Φασματομετρία UV-VIS, η μελέτη των οπτικών τους ιδιοτήτων με χρωματομετρική μέθοδο και η μελέτη των μηχανικών τους ιδιοτήτων με τη μέθοδο κάμψης τριών σημείων και με τη μέθοδο βραχείας δοκού. Συμπερασματικά εξάγεται ότι η δυσμενής επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας στους ακόρεστους πολυεστέρες περιορίζεται σημαντικά με την προσθήκη σταθεροποιητή TINUVIN 144, όμως αυτή η προσθήκη επιδρά αρνητικά στις μηχανικές ιδιότητες των πολυεστέρων.

This diploma thesis was carried out in the Laboratory Unit ‘‘Advanced and Composite Materials’’, Department III “Materials Science and Engineering”, School of Chemical Engineering, NTUA, in the curriculum of the school on the 10th semester. The subject of this thesis is the molding of commercial unsaturated polyester by casting in closed-type mold, the study of its structure, its optical and mechanical properties, as well as the study of its UV-degradation mechanism. Particular emphasis is placed on the study of the influence of ultraviolet radiation on the commercial polyester by adding UV-stabilizer TINUVIN 144 and the comparison of these results with the corresponding without additive. The theoretical part contains the necessary information for the precise classification of the unsaturated polyesters in the broad category of polymeric materials. Furthermore, is attempted the description of the phenomena accompanying the production and curing of the unsaturated polyester, and in addition to that, the theoretical approach of its UV-degradation mechanism and the available stabilization methods used against UV-degradation. In the experimental part is presented the molding process of the unsaturated polyester and its irradiation with UV-radiation by using a suitable apparatus. The polyester structure and the UV-degradation mechanism of the polyesters were studied by using the FTIR and the UV-VIS spectroscopy, their optical properties were studied by the colorimetric method and their mechanical properties were determined by the bending method and the interlaminar shear strength. In conclusion, the unfavorable influence of UV-radiation on unsaturated polyesters is significantly reduced by the addition of the stabilizer TINUVIN 144, however, this addition negatively influences the mechanical properties of polyesters.