Mελέτη ιδιοτήτων νανοσυνθέτων πολυ(τερεφθαλικού αιθυλεστέρα)-νιτριδίου τιτανίου

Abstract

Το θέμα της διπλωματικής εργασίας είναι “μελέτη ιδιοτήτων νανοσυνθέτων πολυ(τερεφθαλικού αιθυλεστέρα) – νιτριδίου τιτανίου“. O πολυ(τερεφθαλικός αιθυλεστέρας) (PET), είναι ένας θερμοπλαστικός, ημι-αρωματικός πολυεστέρας που χρησιμοποιείται στη βιομηχανία κυρίως στη παραγωγή φιαλών νερού και αναψυκτικών, αλλά και στην κλωστοϋφαντουργία. Το νιτρίδιο τιτανίου (TiN), είναι ένα εξαιρετικά σκληρό κεραμικό υλικό που χρησιμοποιείται ως επίστρωση σε κράμματα μετάλλων με σκοπό την προστασία των ιδιοτήτων του υποστρώματος. Κατά την εκπόνηση της διπλωματικής εργασίας, κατασκευάστηκαν νανοσύνθετα PET-TiN με εκβολή σε δικόχλιο εκβολέα (Haake Rheomex OS PTW 16). Για την ανάλυση των νανοσυνθέτων υπολογίστηκε το μοριακό τους βάρος, με τη μέθοδο της ιξωδομετρίας και την μέτρησης ακραίων καρβοξυλομάδων [-COOH]. Πραγματοποιήθηκαν πειράματα Πολυμερισμού Στερεάς Κατάστασης (ΠΣΚ) για να διαπιστωθεί εάν το TiN έχει καταλυτική επίδραση στην αύξηση του μοριακού βάρους κατά τον ΠΣΚ. Στη συνέχεια για τη μελέτη των μηχανικών ιδιοτήτων των νανοσυνθέτων, πραγματοποιήθηκαν πειράματα εφελκυσμού, σε δοκίμια κατασκευασμένα σύμφωνα με τη μέθοδο ASTM D 638-76. Οι ιδιότητες φράγματος των νανοσυνθέτων μελετήθηκαν πραγματοποιώντας πειράματα υγρασίας σε λεπτά πλακίδια νανοσύνθετου υλικού, για διάστημα 5 εβδομάδων, σε περιβάλλον 100 % υγρασίας στους 37 oC. Οι θερμικές ιδιότητες των νανοσυνθέτων μελετήθηκαν με τη μέθοδο της Διαφορικής Θερμιδομετρίας Σάρωσης (DSC). Επίσης μελετήθηκαν η ισόθερμη κρυστάλλωσης στερεού και η μη ισόθερμη κρυστάλλωση τήγματος με τη μέθοδο DSC.

The subject of this thesis is “study of properties ofnanocomposites polyethylene terephthalate – titanium nitride“ Polyethylene terephthalate (PET) is a thermoplastic, semi-aromatic polyester which is used in the industry, mostly to produce water and soft drink bottles, but is also used in the textile industry. Titanium nitride (TiN) is an extremely hard ceramic material, often used as a coating on titanium alloys, to improve the substrate's surface properties. During this thesis, PET-TiNnanocomposites were produced by extrusion, with a twin-screw extruder (HaakeRheomex OS PTW 16). For the analysis of the nanocomposites, the molecular weight was calculated, using viscometry and end group analysis [-COOH]. Experiments of Solid State Polymerization (SSP) were also performed to see if TiN would have a catalytic effect in the increase of the molecular weight of PET during the SSP. Then, to study the mechanical properties of the nanocomposites, tensile tests were performed to specimens produced according to ASTM D 638-76. The properties that were studied are : maximum load (N), tensile strength at break (MPa) and tensile strainat break (%). The barrier properties of the nanocomposites were studied by performing moisture absorption experiments to thin tablets of nanocomposite material, for 5 weeks in an environment of 100 % moisture, at 37 oC. The thermal properties of the nanocomposites were studied using the method of Differential Scanning Calorimetry (DSC). The isothermal and non-isothermal crystallization were also studied using the DSC method.