Επίδραση των δομικών χαρακτηριστικών του HEUR στη ρεολογική συμπεριφορά των υδατικών διαλυμάτων, ακρυλικών γαλακτωμάτων και υδατοδιαλυτών βαφών

Γαϊτάνης, Δημήτριος Γεώργιος

dc.contributor.author	Γαϊτάνης, Δημήτριος Γεώργιος
dc.date.accessioned	2024-01-22T09:07:55Z
dc.date.available	2024-01-22T09:07:55Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/58603
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.26299
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	Πολυουρεθάνη	el
dc.subject	Τροποποιητές ρεολογίας	el
dc.subject	Ισοκυάνιο	el
dc.subject	Λάτεξ	el
dc.subject	Βαφές	el
dc.subject	Polyurethane	en
dc.subject	Heur	el
dc.subject	Rheology modifiers	en
dc.subject	Isocyanate	en
dc.subject	Paints	en
dc.title	Επίδραση των δομικών χαρακτηριστικών του HEUR στη ρεολογική συμπεριφορά των υδατικών διαλυμάτων, ακρυλικών γαλακτωμάτων και υδατοδιαλυτών βαφών	el
dc.contributor.department	Εργαστήριο Τεχνικής Χημικών Διεργασιών	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Πολυμερή	el
heal.classification	Διεργασίες χημικής μηχανικής	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-07-06
heal.abstract	Οι τροποποιημένες υδρόφοβες αιθοξυλιωμένες ουρεθάνες (HEUR) αποτελούν μία κατηγορία πολουρεθανών που χρησιμοποιείται ως πρόσθετο σε επιστρώσεις και βαφές με σκοπό την τροποποίηση της ρεολογικής τους συμπεριφοράς. Το HEUR είναι ένα αμφίφιλο πολυμερές όπου ο κορμός του αποτελείται από υδρόφιλες αλυσίδες πολυαιθυλενογλυκόλης (PEG) οι οποίες πολυμερίζονται με διισοκυάνια, ενώ τα άκρα της αλυσίδας αντιδρούν με υδρόφοβες μονο-αλκοόλες. Η αμφίφιλη δομή του HEUR προσδίδει μοναδικές ρεολογικές ιδιότητες στη ρεολογική συμπεριφορά των υδατικών διαλυμάτων του, λόγω της ικανότητας τους να αυτοοργανώνονται στο νερό λόγω σχηματισμού μικυλλιακών συστάδων και την διασύνδεση τους για σχηματισμό ενός φυσικού παροδικού δικτύου. Το ποσοστό του υδρόφιλου και υδρόφοβου μέρους του καθορίζουν το τύπο της ρεολογικής συμπεριφοράς των διαλυμάτων του HEUR η οποία κυμαίνεται από χαμηλά ιξώδη και νευτωνική συμπεριφορά μέχρι πολύ υψηλά ιξώδη και έντονα ψευδοπλαστική συμπεριφορά, το οποίο καθορίζει και το τύπο της εφαρμογής στην οποία θα χρησιμοποιηθεί το HEUR. Οι υπάρχουσες μελέτες στη βιβλιογραφία έχουν επικεντρωθεί στην επίδραση του υδρόφιλου και υδρόφοβου τμήματος του HEUR κυρίως σε υδατικά διαλύματα, θεωρώντας στενή κατανομή μοριακών βαρών (Uni-HEUR) ενώ η βιομηχανική σύνθεση του HEUR οδηγεί σε ευρεία κατανομή μοριακών βαρών (SG-HEUR) η οποία επηρεάζει σημαντικά την ρεολογική συμπεριφορά των διαλυμάτων του HEUR. Σχετικά με τις κρίσιμες συγκεντρώσεις σχηματισμού μικυλλίων αλλά και της διασύνδεσης τους για σχηματισμό του φυσικού παροδικού δικτύου, στη βιβλιογραφία υπάρχουν ελάχιστες αναφορές σχετικά με το εύρος των συγκεντρώσεων σχηματισμού μικυλλιακών συστάδων οι οποίες είναι πολύ χαμηλές σε σχέση με τα εύρη των συγκεντρώσεων που χρησιμοποιούνται βιομηχανικά. Ακόμα, η ρεολογική συμπεριφορά και η ευστάθεια των ακρυλικών γαλακτωμάτων (latex-based emulsions) του HEUR έχει ερευνηθεί σχεδόν αποκλειστικά υπό την παρουσία επιφανειοδραστικών ουσιών οι οποίες τροποποιούν σημαντικά τη ρεολογική τους συμπεριφορά, καθιστώντας δυσνόητο το τρόπο με τον οποίο επιδρούν τα δομικά χαρακτηριστικά του HEUR στη ρεολογική συμπεριφορά και την ευστάθεια των ακρυλικών γαλακτωμάτων. Τέλος, ενώ η τελική εφαρμογή του HEUR αφορά το τελικό προϊόν βαφής καμία προηγούμενη μελέτη δεν iv αναλύει την επίδραση των διαφορετικών τύπου HEUR στην ρεολογική συμπεριφορά των βαφών. Για το λόγο αυτό στη παρούσα διπλωματική εργασία αρχικά εξετάστηκε η επίδραση του μήκους του υδρόφιλου τμήματος του HEUR στις ρεολογικές ιδιότητες των υδατικών διαλυμάτων του χρησιμοποιώντας διαφορετικές PEG κατά την σύνθεση του. Πιο συγκεκριμένα, μελετήθηκαν PEG με μοριακά βάρη 2000,4000 και 8000 g/mol, οι οποίες οδηγούν στην παραγωγή HEUR με μοριακά βάρη 8000,14000 και 23000 g/mol αντίστοιχα, και διαπιστώθηκε ότι το μέγεθος της PEG, σε αυτά τα εύρη μοριακών βαρών, δεν επηρεάζει σημαντικά την πυκνότητα του σχηματιζόμενου δικτύου του HEUR και το ιξώδες του διαλύματος, παρά μόνο σε αρκετά υψηλές συγκεντρώσεις, άνω του 30% κατά βάρος. Στη συνέχεια, ερευνήθηκε η επίδραση της δομής του διισοκυανίου και της αλκοόλης που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή του HEUR. Πιο συγκεκριμένα, εξετάστηκαν δομές HEUR με HMDI, IPDI, HDI, πεντανόλη, εξανόλη, οκτανόλη και δωδεκανόλη και αποδείχθηκε ότι η αύξηση του μεγέθους είτε του διισοκυανίου είτε της αλκοόλης τερματισμού, οδηγεί σε αύξηση του υδρόφοβου μεγέθους του πολυμερούς, ισχυρότερο σχηματισμό δικτύου και υψηλότερο ιξώδες διαλύματος Αναφορικά με την ευστάθεια των κολλοειδών μιγμάτων λάτεξ-HEUR παρατηρήθηκε ότι η αύξηση του μοριακού βάρους του πολυμερούς, που οφείλεται στο μέγεθος της χρησιμοποιούμενης PEG, οδηγεί σε διεύρυνση των συγκεντρώσεων λάτεξ και HEUR, στις οποίες δεν παρατηρείται διαχωρισμός φάσεων. Ειδικότερα, για μίγματα πολυμερών με μικρά μοριακά βάρη (8000 g/mol) και σε υψηλές συγκεντρώσεις HEUR (>1,5% w/w), ο μηχανισμός του διαχωρισμού φάσεων προτείνεται ότι είναι η κροκίδωση λόγω ώσμωσης. Επιπλέον, για μίγματα πολυμερών μεσαίου μοριακού βάρους (14000 g/mol) με συγκέντρωση HEUR 1-2% w/w, ο μηχανισμός του διαχωρισμού φάσεων προτείνεται ότι είναι η γεφυρωτική διασύνδεση. Ωστόσο, στα μίγματα λάτεξ με πολυμερές μεγάλου μοριακού βάρους (23000 g/mol) δεν σημειώθηκε διαχωρισμός φάσεων για κανένα συνδυασμό συγκεντρώσεων λάτεξ-HEUR. Τέλος, συγκρίνοντας τη ρεολογική συμπεριφορά όλων των διαλυμάτων HEUR, διαπιστώθηκε ότι ο τύπος της ακολουθεί την ίδια τάση στις διαμορφώσεις των ακρυλικών γαλακτωμάτων και των βαφών. Αναλυτικότερα, έντονα ψευδοπλαστική συμπεριφορά παρουσιάζει το HEUR με HMDI και δωδεκανόλη, ισορροπημένη v συμπεριφορά οι δομές HEUR με μοριακό βάρος πολυμερούς 14000-33000 g/mol από HMDI και οκτανόλη και νευτωνική συμπεριφορά τα HEUR με IPDI/HDI-οκτανόλη και HMDI-εξανόλη.	el
heal.advisorName	Στεφανίδης, Γεώργιος
heal.committeeMemberName	Στεφανίδης, Γεώργιος
heal.committeeMemberName	Παπαθανασίου, Αθανάσιος
heal.committeeMemberName	Μπακόλας, Αστέριος
heal.academicPublisher	Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.fullTextAvailability	false