Σύνθεση υδρόφοβων αιθοξυλιωμένων ουρεθανών (HEUR)
χωρίς χρήση διαλυτών. Ο ρόλος των παραμέτρων της διεργασίας
πολυμερισμού που καθορίζουν τη δομή και τη ρεολογική
συμπεριφορά του προϊόντος

Χουστουλάκη, Χρυσή; Choustoulaki, Chrysi

dc.contributor.author	Χουστουλάκη, Χρυσή	el
dc.contributor.author	Choustoulaki, Chrysi	en
dc.date.accessioned	2022-10-03T09:50:17Z
dc.date.available	2022-10-03T09:50:17Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/55836
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.23534
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	HEUR	el
dc.subject	Πολυουρεθάνη	el
dc.subject	PEG	en
dc.subject	Τροποποιητής Ρεολογίας	el
dc.subject	HMDI	en
dc.subject	Σταδιακός Πολυμερισμός	el
dc.subject	Συνθήκες Αντίδρασης	el
dc.subject	HEUR	en
dc.subject	Step polymerization	en
dc.subject	Reaction conditions	en
dc.subject	Rheology Modifier	en
dc.title	Σύνθεση υδρόφοβων αιθοξυλιωμένων ουρεθανών (HEUR) χωρίς χρήση διαλυτών. Ο ρόλος των παραμέτρων της διεργασίας πολυμερισμού που καθορίζουν τη δομή και τη ρεολογική συμπεριφορά του προϊόντος	el
dc.title	Solvent-free HEUR Synthesis - The effect of the process parameters on the structure and the rheological behavior of the product	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Πολυμερή	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-02
heal.abstract	Οι τροποποιημένες υδρόφοβες αιθοξυλιωμένες ουρεθάνες (HEUR) αποτελούν μια κατηγορία πολυουρεθανών (PUs) που χρησιμοποιούνται ως πρόσθετο σε υδατοδιαλυτά μίγματα για την τροποποίηση της ρεολογικής τους συμπεριφοράς. Η εκτεταμένη χρήση τους, ειδικά στη βιομηχανία χρωμάτων και επικαλύψεων, έχει δημιουργήσει την ανάγκη για παραγωγή πολυμερών HEUR με τις κατάλληλες ρεολογικές ιδιότητες, χωρίς όμως τη χρήση διαλυτών, λόγω οικονομικών και περιβαλλοντικών περιορισμών. Ωστόσο, παρά το αυξημένο βιομηχανικό ενδιαφέρον για τη σύνθεση των HEUR, η βιβλιογραφία παρουσιάζεται ελλιπής ως προς την πειραματική μελέτη της επίδρασης των συνθηκών αντίδρασης αλλά και της στοιχειομετρίας των αρχικών μονομερών στις ιδιότητες του παραγόμενου HEUR. Σκοπός λοιπόν της εργασίας αυτής είναι η μελέτη της επίδρασης των συνθηκών αντίδρασης στην έκταση του πολυμερισμού και τη ρεολογική συμπεριφορά του HEUR το οποίο συντίθεται από την αντίδραση πολυόλης PEG (8000g/mol) με διισοκυάνιο (HMDI) και την 1-Οκτανόλη που αντιδρά με τα άκρα της πολυμερικής αλυσίδας. Υγρή χρωματογραφία πηκτώματος (GPC) χρησιμοποιήθηκε για μέτρηση του μοριακού βάρους των παραγόμενων πολυμερών, ενώ αναπτύχθηκε μέθοδος αέριας χρωματογραφίας (GC) με στόχο τον προσδιορισμό της Οκτανόλης (ένωση τερματισμού) που καταναλώνεται κατά την διάρκεια της αντίδρασης αλλά και της μη αντιδρώσας που παραμένει ελεύθερη στο αντιδρών μίγμα. Οι κύριες παράμετροι που μελετήθηκαν στην παρούσα εργασία ήταν η ποσότητα του HMDI, της Οκτανόλης και η ταχύτητα ανάδευσης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η ποσότητα του HMDI και της Οκτανόλης επηρεάζουν σημαντικά τον ρυθμό ανάπτυξης, την τελική τιμή του μοριακού βάρος του HEUR αλλά και τις ρεολογικές του ιδιότητες. Πιο συγκεκριμένα, οι λόγοι HMDI:PEG που δοκιμάστηκαν είναι 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 & 3.0 και μεταξύ αυτών το μέγιστο μέσου αριθμού μοριακό βάρος που επιτεύχθηκε ήταν 20000g/mol στην αναλογία 1.5. Αναφορικά με τον λόγο Oct/PEG , δοκιμάστηκαν οι τιμές 0.5, 1.0 & 2.0 και το μέγιστο μοριακό βάρος που επετεύχθη ήταν 20000g/mol στην αναλογία Octanol:PEG = 1.0. Οι μεταβολές των αναλογιών HMDI:PEG & Octanol:PEG οδήγησαν σε σημαντικές διαφοροποιήσεις του ρεολογικού προφίλ των υδατικών διαλυμάτων του HEUR, ενώ βασικό ρόλο στην αύξηση του ιξώδους φάνηκε πως έχει η ελεύθερη οκτανόλη στο μίγμα. v Ακόμα, δοκιμάστηκαν διαφορετικές ταχύτητες ανάδευσης κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, συγκεκριμένα 30, 100, 300 & 750 rpm και αποδείχθηκε πως η ταχύτητα ανάδευσης έχει επίδραση στον ρυθμό ανάπτυξης του μοριακού βάρους αλλά όχι στην τελική τιμή του αφού το μέγιστο μοριακό βάρος που επιτυγχάνεται είναι περίπου 18000g/mol σε κάθε περίπτωση. Τέλος, προκύπτει πως το φαινόμενο Weissenberg (το οποίο ενισχύεται από την ανάπτυξη του ιξώδους του παραγόμενου πολυμερούς) αποτελεί καθοριστικό παράγοντα για τη διαμόρφωση του εύρους του μοριακού βάρους του HEUR που είναι δυνατό να επιτευχθεί μέσω του σταδιακού πολυμερισμού χωρίς διαλύτη.	el
heal.abstract	Hydrophobically modified Ethoxylated Urethanes (HEUR) belong to the broader polyurethanes (PUs) family and they are widely used as rheology modifiers in waterborne mixtures. Their widespread use, especially in the paint and coating industry, has created the need to produce HEUR polymers with the desirable rheological properties, without the use of solvents, due to economic and environmental constraints. However, despite the increased industrial interest in the synthesis of HEUR, the literature is deficient in terms of the experimental study of the effect of the reaction conditions and the stoichiometry of the monomers on the properties of the produced HEUR. The purpose of this study is to investigate the effect of the reaction conditions on the extent of polymerization and the rheological behavior of HEUR, which is produced by the reaction of PEG polyol (8000g / mol) with diisocyanate (HMDI), and 1-Octanol which reacts with the ends of the polymer chain. Liquid gel chromatography (GPC) was used to measure the molecular weight, while a novel gas chromatography (GC) method is developed to determine the octanol (end-capper) consumed during the reaction and the unreacted residue. The main parameters studied in the present work were the amount of HMDI, Octanol and the mixing speed. The processing of the experimental data showed that the amount of HMDI and octanol significantly affect the growth rate, the final value of the molecular weight of HEUR and its rheological properties. More specifically, the HMDI: PEG ratios tested were 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 & 3.0 and among them the maximum molecular weight achieved was 20000g/mol at the ratio 1.5. Regarding the Oct:PEG ratio, the values 0.5, 1.0 & 2.0 were tested and the maximum molecular weight achieved was 20000g/mol at the ratio 1.0. Changes in the ratios of HMDI:PEG & Octanol:PEG led to significant variations in the rheological profile of HEUR aqueous solutions, while free octanol in the mixture appeared to play a key role in increasing viscosity. Also, different mixing speed values were tested during the reaction, namely 30, 100, 300 & 750 rpm and it was shown that the mixing speed has an effect on the growth rate of the molecular weight but not on its final value since the maximum molecular weight achieved is approximately 18000g/mol in each case. vii Finally, it turns out that the Weissenberg effect (which is enhanced by the growth of the viscosity of the produced polymer) is a determining factor in shaping the range of molecular weight of HEUR that can be achieved through the solvent-free step growth polymerization.	en
heal.advisorName	Στεφανίδης, Γεώργιος	el
heal.advisorName	Stefanidis, Georgios	en
heal.committeeMemberName	Στεφανίδης, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Καβουσανάκης, Μιχαήλ	el
heal.committeeMemberName	Μπέλτσιος, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ). Εργαστήριο Τεχνικής Χημικών Διεργασιών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	77 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false