Πυρανθεκτικοί και Σταθεροί σε Ηλιακή Ακτινοβολία Σωλήνες Προστασίας Καλωδίων Τύπου HFLS με βάση το PP

Βαφειάδης, Αυξέντης; Vafeiadis, Afxentis

dc.contributor.author	Βαφειάδης, Αυξέντης	el
dc.contributor.author	Vafeiadis, Afxentis	en
dc.date.accessioned	2023-01-12T11:01:42Z
dc.date.available	2023-01-12T11:01:42Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56643
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.24341
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	Polypropylene	en
dc.subject	Fire retardant	en
dc.subject	Halogen free	en
dc.subject	Stabilizers	en
dc.subject	HALS	en
dc.subject	Πυρανθεκτικότητα	el
dc.subject	Παρεμποδισμένες αμίνες	el
dc.subject	Επιβραδυντές καύσης	el
dc.subject	Χαρακτηρισμός συστάσεων	el
dc.subject	Θερμική Γήρανση	el
dc.title	Πυρανθεκτικοί και Σταθεροί σε Ηλιακή Ακτινοβολία Σωλήνες Προστασίας Καλωδίων Τύπου HFLS με βάση το PP	el
dc.title	Development of flame retardant and UV protected polypropylene for superfluous electrical applications	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	polymer science	en
heal.classification	flame retardant	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-09-30
heal.abstract	Στόχος της συγκεκριμένης διπλωματικής, ήταν η ανάπτυξη κατάλληλων συστάσεων με βάση το πολυπροπυλένιο (PP) για κατασκευή σωλήνων προστασίας καλωδίων σε εξωτερικούς χώρους. Το πολυπροπυλένιο αποτελεί ένα πολυμερές ευρείας χρήσης με αποτέλεσμα να βρίσκει εφαρμογές σε διάφορους τομείς της καθημερινότητας μας. Για την εφαρμογή του σε σωλήνες προστασίας ηλεκτρολογικού υλικού, το πολυπροπυλένιο οφείλει να εμφανίζει υψηλή πυρανθεκτικότητα, την οποία ωστόσο δεν έχει, μιας και ανήκει στην κατηγορία των εύφλεκτων πολυμερών, ενώ παράλληλα είναι ευαίσθητο σε αντιδράσεις οξείδωσης (θερμική οξείδωση, φωτοοξείδωση, αυτοοξείδωση) που σε συνθήκες περιβάλλοντος το υποβαθμίζουν σε μεγάλο βαθμό. Εξαιτίας των παραπάνω αδυναμιών, είναι απαραίτητη η ανάπτυξη υποσχόμενων συνδυασμών εμπορικών προσθέτων και πολυπροπυλενίου για την βελτίωση του, έτσι ώστε το υλικό να είναι ικανό να χρησιμοποιηθεί για τον προοριζόμενο στόχο. Για την βελτίωση της πυρανθεκτικότητας χρησιμοποιήθηκαν διάφοροι επιβραδυντές καύσης ως πρόσθετα, ενώ για την αντιμετώπιση της οξείδωσης χρησιμοποιήθηκαν εμπορικοί σταθεροποιητές ακτινοβολίας-θερμότητας. Οι επιβραδυντές καύσης που επιλέχθηκαν αποτελούν πρόσθετα ελεύθερα αλογονούχων ενώσεων, τα οποία δρουν με μηχανισμό στερεάς ή αέριας φάσης (Exolit AP422 (APP), PPM Triazine HF, PCO 900 Aflammit), ενώ οι σταθεροποιητές ακτινοβολίας που εξετάστηκαν αποτελούν παρεμποδισμένες αμίνες (Flamestab NOR116, Hostavin NOW XP). Για κάθε σύσταση προσδιορίστηκε η πυρανθεκτικότητα κατά την δοκιμή UL94 V, ο ρυθμός ροής τήγματος (melt flow rate, MFR) και οι μηχανικές ιδιότητες, με το κύριο ενδιαφέρον να στρέφεται στην αντοχή στη κρούση και στον εφελκυσμό. Δύο συστάσεις πάρθηκαν έτοιμες από προηγούμενη διπλωματική εργασία με σκοπό την βελτίωση τους όσο αφορά τις μηχανικές τους ιδιότητες, εφόσον η πυρανθεκτικότητα τους κρίθηκε ικανοποιητική. Η μία από αυτές λειτουργεί με μηχανισμό στερεάς φάσης (FR3), ενώ η άλλη με ένα συνδυασμό των δύο μηχανισμών (στερεάς και αέριας φάσης, FR22). Ο μηχανισμός στερεάς φάσης απαιτεί μεγάλη ποσότητα προσθέτων σε σχέση με αυτόν της αέριας, γι’ αυτό το λόγο και οι μηχανικές ιδιότητες των συγκεκριμένων συστάσεων αποκλίνουν αρκετά από το παρθένο πολυπροπυλένιο. Έτσι ενσωματώθηκε ενισχυτικό κρούσης σε συγκεκριμένο ποσοστό (Vistamaxx 6102 FL της Exxon Mobil) για την επίλυση της ατέλειας που δημιουργήθηκε με την προσθήκη των επιβραδυντών καύσης, χωρίς όμως να επηρεάζει αρνητικά την ήδη καλή πυρανθεκτικότητα των συστάσεων. Παράλληλα αναπτύχθηκε ακόμη μία σύσταση η οποία καταστέλλει την διαδικασία της καύσης με μηχανισμό αέριας φάσης (FR29), γεγονός που προσέφερε πολύ καλύτερα αποτελέσματα όσο αφορά τις μηχανικές ιδιότητες. Η πυρανθεκτικότητα ήταν ικανοποιητική για όλες τις συστάσεις, αλλά προφανώς ο μηχανισμός στερεάς φάσης, αποδίδει καλύτερα, αφού περιέχει περισσότερη ποσότητα σε πρόσθετα επιβραδυντών καύσης. Όσο αφορά τους σταθεροποιητές ακτινοβολίας, οι συστάσεις FR22 και FR29 περιέχουν παρεμποδισμένη αμίνη (NOR116) που λειτουργεί και ως επιβραδυντής καύσης σε αντίθεση με την FR3, στην οποία προστέθηκε αναγκαστικά διαφορετικός σταθεροποιητής ακτινοβολίας για την βελτίωση της ευαισθησίας του υλικού στις αντιδράσεις οξείδωσης, με σκοπό την επέκταση της διάρκειας ζωής του τελικού υλικού. Αφού, ολοκληρώθηκαν οι απαραίτητοι έλεγχοι και οι συστάσεις έδωσαν ικανοποιητικά αποτελέσματα πυρανθεκτικότητας και μηχανικών ιδιοτήτων, πραγματοποιήθηκε παραγωγή υλικού σε μεγαλύτερη κλίμακα (3 kg) για κάθε μία από υποσχόμενες συστάσεις μαζί με την προσθήκη χρωστικής (PP11944) και δημιουργήθηκαν τα κατάλληλα δείγματα, έτσι ώστε να περάσουν από το τελικό στάδιο ελέγχου, την θερμική γήρανση. Μέσω του συγκεκριμένου σταδίου παρατηρείται η απόδοση των σταθεροποιητών στο υλικό, εξετάζοντας την μεταβολή της πυρανθεκτικότητας και της αντοχής προς τον εφελκυσμό της κάθε σύστασης για 10, 20, 40 και 60 μέρες θερμικής γήρανσης σε θερμοκρασία 110 oC. Μετά το πέρας των 60 ημερών παρατηρήθηκε πως σε γενικές γραμμές οι υποσχόμενες συστάσεις, διατήρησαν την καλή πυρανθεκτικότητα τους αλλά και τις μηχανικές τους ιδιότητες, επιτυγχάνοντας έτσι τον στόχο της συγκεκριμένης διπλωματικής.	el
heal.abstract	The initial objective of this thesis was the development of suitable polypropylene-based compositions for use in the manufacture of outdoor cable protection tubes. Polypropylene as a widely used polymer finds applications in various areas of our daily life, but for the creation of our desired product, polypropylene must possess a strong fire and corrosion resistance areas where it lags behind, since it belongs in the category of flammable polymers, while at the same time being sensitive to any form of oxidation (i.e. thermal oxidation, photo-oxidation, auto-oxidation) factors which in external environmental conditions would degrade the product to a greater extent. Thus we were tasked with developing promising combinations between polypropylene and certain commercial additives to overcome the previously mentioned deficiencies of the original polymer. In order to reduce flammability, flame-retardants were used as additives, while to combat oxidation commercial radiation-thermal stabilizers were used. The flame-retardant chosen (i.e. Exolit AP422 (APP), PPM Triazine HF, PCO 900 Aflammit) are halogen-free compounds, which act by a condensed or gas phase mechanism, while the radiation stabilizers used were hindered amines (i.e. Flamestab NOR116, Hostavin NOW XP). For each composition created, the fire resistance, determined by the test UL94 V, the melt flow index (MFR) and the mechanical properties with the main focus on impact and tensile strength, were examined. In the experiments two of the compositions used were based upon the finding of an earlier study with the goal to improve them as far as their mechanical properties are concerned, since their fire resistance was deemed satisfactory. One of them works with a condensed phase mechanism (FR3), while the other with a combination of the two mechanisms (i.e. condensed and gas phase, FR22). The condensed phase mechanism requires a larger amount of flame retardants additives compared to that of the gas phase, which is why the mechanical properties of those specific compositions deviate quite a bit from neat polypropylene. Thus, an impact modifier (i.e. Vistamaxx 6102 FL by Exxon Mobil) was incorporated in the compositions at a certain percentage, without adversely affecting their already good fire resistance. At the same time, another composition (FR29) was developed which suppresses the combustion process with a gas phase mechanism, allowing for much better results in terms of its mechanical properties. The fire resistance was satisfactory in all the compositions, with the condensed phase mechanism composition performing better, since contained a bigger amount of flame retardant additives. Regarding the radiation-thermal stabilizers, in the FR22 and FR29 composition a hindered amine (NOR116) that also acts as a flame retardant was already present where in the FR3, a different radiation stabilizer was add to improve the durability of the material to oxidation reactions, in order to extend the life of the finished material. After the necessary tests were completed and good fire resistance and mechanical properties were achieved, a pigment (PP11944) was added to every promising composition followed by the manufacture of a large portion of material (3 kg) for each one, then the appropriate samples were created, so that they can move into the final control stage which is thermal aging. Through this specific stage, the performance of the stabilizers in the material is observed, examining the changes in fire resistance and tensile strength of every composition after being in thermal aging for 10, 20, 40 and 60 days. After the completion of the final controlling stage, we found that in general the compositions had maintained their good fire resistance and also their mechanical properties after being subjected to 60 days of thermal aging, thus achieving the initial objective of this thesis.	en
heal.advisorName	Βουγιούκα, Σταματίνα	el
heal.committeeMemberName	Ταραντίλη, Πετρούλα	el
heal.committeeMemberName	Μπακόλας, Αστέριος	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	148 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false