Νανο-σύνθετες πολυμερικές μεμβράνες για την προστασία έργων τέχνης από διαβρωτικούς παράγοντες: ανάπτυξη και χαρακτηρισμός

Κούκουζα, Κωνσταντίνα; Koukouza, Konstantina

dc.contributor.author	Κούκουζα, Κωνσταντίνα	el
dc.contributor.author	Koukouza, Konstantina	en
dc.date.accessioned	2022-03-01T14:06:38Z
dc.date.available	2022-03-01T14:06:38Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54890
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22588
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών”
dc.rights	Default License
dc.subject	Μεμβράνες	el
dc.subject	Νάνο-σύνθετα υλικά	el
dc.subject	Πολυμερικές	el
dc.subject	Προστασία	el
dc.subject	PVA	en
dc.subject	Nanostructured	en
dc.subject	Polymeric	en
dc.subject	Membranes	en
dc.subject	Protection	en
dc.subject	PVA	en
dc.title	Νανο-σύνθετες πολυμερικές μεμβράνες για την προστασία έργων τέχνης από διαβρωτικούς παράγοντες: ανάπτυξη και χαρακτηρισμός	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Νανο-σύνθετα υλικά	el
heal.classification	Σύνθετα Υλικά	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-07-05
heal.abstract	Ο σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής διπλωματικής εργασίας είναι να μελετήσει την ικανότητα καινοτόμων νανο-δομημένων πολυμερικών μεμβρανών, όσον αφορά την δυνατότητα εφαρμογής τους στην προστασία έργων τέχνης κατά την αποθήκευσή τους σε κλειστούς χώρους. Σε αυτά τα πλαίσια, πραγματοποιήθηκε ανάπτυξη νανοδομημένων πολυμερικών μεμβρανών με βάση την πολυβινυλική αλκοόλη (PolyVinyl Alcohol-PVA) και αναλύθηκε η αποτελεσματικότητα και η συμπεριφορά τους ως προς την ικανότητά τους για απορρόφηση τόσο της υγρασίας όσο και του ακετικού οξέος. Οι καινοτόμες μεμβράνες αναπτύχθηκαν με την προσθήκη διάφορων νανοϋλικών ώστε να μελετηθεί η διαφορετική αποτελεσματικότητα που θα παρουσιάσουν. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ανάλογα με την σύσταση και τη δομή του, το κάθε υλικό συμπεριφέρεται διαφορετικά και παρουσιάζει άλλη απορροφητική ικανότητα υγρασίας και ακετικού οξέος. Για τον σκοπό της παρούσας εργασίας αναπτύχθηκαν καινοτόμες πολυμερικές μεμβράνες που έχουν ως βάση την πολυβινυλική αλκοόλη (PolyVinylAlcohol-PVA), ενώ ως διασταυρωτής (crosslinker) χρησιμοποιήθηκε το πολυμερές πολυαιθυλενιμίνη (polyethylenimine–PEI). Η δομή και οι ιδιότητες των παραπάνω μεμβρανών ενισχύθηκαν με την προσθήκη διαφορετικών νάνο-σωματιδίων. Αυτή η προσθήκη έχει ως απώτερο σκοπό την βελτίωση της απόδοσης των μεμβρανών ως προς την ικανότητά τους για απορρόφηση. Η ανάπτυξη των μεμβρανών στηρίχθηκε στην ανάμειξη των τριών πολυμερών, πολυβινυλική αλκοόλη (PolyVinyl Alcohol-PVA), πολυαιθυλενιμίνη (polyethylenimine–PEI) και πολυαιθυλενογλυκόλη (polyethylene glycol–PEG), με συγκεκριμένη αναλογία πολυμερούς και διασταυρωτή. Οι μεμβράνες που αναπτύχθηκαν, κατατάσσονται στις τέσσερεις παρακάτω ομάδες διαφορετικών νανοσωματιδίων σε ποσοστό 1%w/w: (1) Μεσοπορώδων νάνοσωματιδίων διοξειδίου του πυριτίου με τροποποιημένη επιφάνεια με αμινομάδες (Mesoporous Silica Nanoparticles-NH2-MSNs-NH2), (2) Κλινοπτιλολίθου (clynoptilolite), (3) Μοντμοριλλονίτη (nanomer 1.30E) και (4) Υδροξειδίων πολλαπλών στρώσεων (calcined layered double hydroxides-CLDH), με βάση τις οποίες και μελετήθηκαν. Παράλληλα, αξιολογήθηκε και μία ομάδα μεμβρανών PVA-PEI-PEG με την προσθήκη μεσοπορώδων νανοσωματιδίων διοξειδίου του πυριτίου με διαφορετικό ποσοστό ανάμειξης, 5%w/w. Προκειμένου να πραγματοποιηθεί ολοκληρωμένη μελέτη των μεμβρανών που αναπτύχθηκαν, εφαρμόστηκε μία σειρά μεθόδων χαρακτηρισμού και αξιολόγησης. Η ταυτοποίηση της δομής των μεμβρανών έγινε με φασματοσκοπία FT-IR, με την όποια και μελετήθηκαν βασικές ιδιότητες της δομής των μεμβρανών, όπως ο βαθμός σχηματισμού σταυροδεσμών. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι όλες οι μεμβράνες που αναπτύχθηκαν στα πλαίσια της μελέτης, παρουσίασαν ικανοποιητικά αποτελέσματα αναπτύσσοντας σημαντικό βαθμό σταυροδεσμών. Κανένα από τα νανοσωματίδια που μελετήθηκαν δεν έδειξε να επηρεάζει την αποτελεσματικότητα της δημιουργίας σταυροδεσμών. Ο χαρακτηρισμός και η μέτρηση του πορώδους και της ειδικής επιφάνειας των μεμβρανών, μελετήθηκαν με την μέθοδο πολυεπίπεδης προσρόφησης αζώτου (BET). Οι μεμβράνες με τα MSNs αξιολογηθήκαν ως προς την απορρόφηση υγρασίας σε σταθερό περιβάλλον σχετικής υγρασίας 95% RH (Relative Humidity) και σε σταθερή θερμοκρασία 18-21oC. Παρατηρήθηκε ότι η μεμβράνη με τη προσθήκη 5% w/w MSNs παρουσίασε την καλύτερη απόδοση σε σχέση με προηγούμενη βιβλιογραφία, ως προς την απορρόφηση νερού. Σε 128 ώρες έκθεσης παρουσίασε ποσοστό απορρόφησης νερού που ανέρχεται σε 78.55 % με αντίστοιχο συντελεστή διάχυσης κατά το αρχικό στάδιο 41.99489 x 10-9 cm2/s. Η αποτελεσματικότητα των μεμβρανών ως προς την ικανότητά τους να απορροφούν ακετικό οξύ μελετήθηκε με πείραμα εμβάπτισης σε διάλυμα του ίδιου οξέος. Ο χαρακτηρισμός των μεμβρανών ως προς την απορρόφηση ακετικού οξέος ολοκληρώθηκε με την μελέτη της δομής τους. Αυτό επιτεύχθηκε με την μέθοδο φασματοσκοπίας FT-IR με σκοπό την αξιολόγηση της αλλαγής που επιφέρει η εμβάπτιση σε ακετικό οξύ και της μορφής με την οποία απορροφάται ή όχι από την μεμβράνη. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το ακετικό οξύ δένεται με τις υδροξυλομάδες της πολυαιθυλενογλυκόλης (polyethylene glycol–PEG, αποφεύγοντας την εστεροποίηση ενώ δένεται ηλεκτροστατικά με την μεμβράνη PEI-PEG μέσω του δεσμού NH3+. Το σημαντικό πόρισμα της συγκεκριμένης μελέτης είναι ότι το ηλεκτροστατικό δέσιμο πραγματοποιείται γιατί το οξύ διίστανται αντί για -COOH- γίνεται -COO-. Η αξιολόγηση της απορρόφησης των μεμβρανών έδειξε να επηρεάζεται από το χρόνο παραμονής τους στο διάλυμα ακετικού οξέος και της χρησιμοποίησης ή όχι κενού. Στις περισσότερες περιπτώσεις η δομή των μεμβρανών χαλάει λόγω της αυξημένης συγκέντρωσης ακετικού οξέος.	el
heal.advisorName	ΧΑΡΙΤΙΔΗΣ, ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ	el
heal.committeeMemberName	ΧΑΡΙΤΙΔΗΣ, ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ	el
heal.committeeMemberName	ΚΟΡΔΑΤΟΣ, ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ	el
heal.committeeMemberName	ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥ, ΕΛΕΝΗ	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	108 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false