Ιδιοτητες και ανακυκλωση πολυμερους PVB

Παππούς, Μάριος-Σωτήριος; Pappous, Marios-Sotirios

dc.contributor.author	Παππούς, Μάριος-Σωτήριος	el
dc.contributor.author	Pappous, Marios-Sotirios	en
dc.date.accessioned	2025-01-17T09:35:39Z
dc.date.available	2025-01-17T09:35:39Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/60828
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.28524
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/gr/	*
dc.subject	PVB	en
dc.title	Ιδιοτητες και ανακυκλωση πολυμερους PVB	el
heal.type	bachelorThesis
heal.generalDescription	Mελέτη πολυμερούς PVB (πολυβινυλική βουτυράλη) ως προς τις ιδιότητες του και τη δυνατότητα ανακύκλωσης του.	el
heal.classification	Chemical engineering	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2024-07-12
heal.abstract	Η πολυβινυλική βουτυράλη (PVB) είναι ένα πολυμερές σημαντικού κόστους που χρησιμοποιείται ως στιβάδα υάλων ασφαλείας (σε ανεμοθωράκια κ.ά.) και άλλες εφαρμογές. Κατά τα πρόσφατα έτη έχει αμφισβητηθεί η λογική της απόρριψής του μαζί με τα γενικά απορρίμματα, μετά την πρώτη χρήση. Στο πλαίσιο αυτό στην παρούσα εργασία μελετώνται θέματα σχετικά με την ανακύκλωση του υλικού, με αφετηρία τη μελέτη των ιδιοτήτων νέου εμπορικού αλλά και υποβαθμισμένου PVB υλικού. Η PVB είναι ένα τριπολυμερές με βασική δομική μονάδα τη βινυλική βουτυράλη (80%), τη βινυλική αλκοόλη (15-20%) & τον οξικό βινυλεστέρα (2%). Οι ομάδες βινυλικής αλκοόλης διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στη προσκόλληση του PVB με το γυαλί. Γι’ αυτό το λόγο, συναντάται κυρίως σε εφαρμογές στην αυτοκινητοβιομηχανία και στον κατασκευαστικό τομέα σε σύνθετο πολυστρωματικού γυαλιού-PVB (laminated glass), με σκοπό την ασφάλεια των χρηστών, εφόσον συγκρατεί τα θραύσματα γυαλιού και αυξάνει την αντοχή στην κρούση. Ταυτόχρονα, χρησιμοποιείται και ένα ποσοστό πλαστικοποιητή (20-40% w/w), ο οποίος προσδίδει επιπλέον ευκαμψία και ελαστικότητα στο τελικό προϊόν, μειώνοντας το σημείο υαλώδους μετάπτωσης Tg του πολυμερούς. Στη παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκε χαρακτηρισμός διαφόρων εμπορικών πλαστικοποιημένων δειγμάτων PVB, αλλά και καθαρών παρθένων δειγμάτων χωρίς πλαστικοποιητή, έτσι ώστε να μελετηθούν οι βασικές ιδιότητες του πολυμερούς. Αρχικά, ταυτοποιήθηκαν μέσω ανάλυσης FT-IR οι χαρακτηριστικές κορυφές του PVB με τις σημαντικότερες εξ’ αυτών τις κορυφές της βινυλικής βουτυράλης (1107 cm-1 & 991 cm-1 ) και της κορυφής στα 1731 cm-1, η οποία αναπαριστά την ύπαρξη ομάδων οξικου βινυλιεστερα και την παρουσία του πλαστικοποιητή. Από την ανάλυση TGA διαπιστώθηκε πως το PVΒ παρουσιάζει δύο στάδια αποικοδόμησης, το πρώτο αντιστοιχεί στον πλαστικοποιητή με Td1=300 οC, το δεύτερο στο PVB με Τd2= 380 οC και με περιεκτικότητα πλαστικοποιητή που κυμαίνεται από 25% έως 45% w/w, αναλόγως το δείγμα. Επίσης από την ανάλυση DSC υπολογίστηκε τo Tg για το καθαρό PVB (PVB APS) στους 76.2 οC, ενώ για το πλαστικοποιημένο στους 15 οC περίπου, ανάλογα με το ποσοστό πλαστικοποιητή. Τέλος, φανερώθηκε πως το MFI αυξάνεται με αύξηση του ποσοστού πλαστικοποιητή και διαπιστώθηκε από την ανάλυση DSV πως μπορεί να υπάρχει σημαντική διαφοροποίηση του μοριακού βάρους του καθαρού PVB ([η]= 1.63dL/g- 0.71dL/g), ανάλογα με την προοριζόμενη εφαρμογή του. Στο πλαίσιο μελέτης των ιδιοτήτων του PVB, παρασκευάστηκαν διάφορα πλαστικοποιημένα δείγματα (από 10% w/w έως και 45% w/w) στον εσωτερικό αναμικτήρα με σκοπό τη συσχέτιση του MFI με το ποσοστό πλαστικοποιητή. Από την ανάλυση αυτή φανερώθηκε πως το MFI με το ποσοστό πλαστικοποιητή συνδέονται εκθετικά. Επιχειρήθηκε ακόμα η απομάκρυνση του πλαστικοποιητή μέσω της εκχύλισης Sohxlet με διαλύτη εξάνιο από τα παρασκευασμένα μίγματα αναφοράς PVB με πλαστικοποιητή 3GO ή DBS, η οποία φάνηκε πιο ευνοική για την περίπτωση του DBS. Τέλος, τελευταίο αλλά σημαντικό κομμάτι αυτής της εργασίας αποτέλεσε η μελέτη της θερμο-οξειδωτικής υποβάθμισης της PVB, η οποία υφίσταται κατά την ανακύκλωση στο στάδιο της επαναμορφοποίησης, για καθαρό δείγμα (PVB APS) αλλά και πλαστικοποιημένο (PVB GR-0). Γι΄ αυτό το σκοπό αξιοποιήθηκε ο εσωτερικός αναμικτήρας Brabender σε σταθερή θερμοκρασία Τ=130οC, στις 40 rpm μεταβάλλοντας το χρόνο παραμονής του πολυμερούς εντός του θαλάμου ανάμιξης σε 10,20 & 30 min. Επιπλέον, μελετήθηκε η υποβάθμιση της PVB εντός του μονοκόχλιου εκβολέα με τη χρήση του πρωτοκόλλου των πολλαπλών εκβολών. Και στις δυο περιπτώσεις το προϊόν της υποβάθμισης αναλύθηκε με τις μεθόδους MFI, DSV & TGA. Παρατηρήθηκε πως στα υποβαθμισμένα δείγματα υπήρχε αύξηση του MFI και μείωση του εσωτερικού ιξώδους (IV), καθώς αυξανόταν ο χρόνος παραμονής. Από αυτές τις δυο μεθόδους φανερώθηκε πως ο μηχανισμός υποβάθμισης της PVB είναι η σχάση αλυσίδων (chain scission), επειδή μειωνόταν το μοριακό βάρους του πολυμερούς όσο συνεχιζόταν η υποβάθμιση του δείγματος. Επίσης, παρατηρήθηκε μέσω της ανάλυσης TGA πως δεν υπήρχε μετανάστευση του πλαστικοποιητή και οι θερμικές ιδιότητες της PVB παρέμεναν σταθερές. Αυτή η γνώση του μηχανισμού υποβάθμισης της PVB είναι ιδιαίτερα σημαντική γιατί θα αποτελέσει τη βάση για την περαιτέρω μελέτη με σκοπό την παρεμπόδιση της υποβάθμισης της. Mε τη χρήση κατάλληλων προσθέτων (αντιοξειδωτικών) κατά την ανακύκλωση, είναι εφικτό να προστατευτεί το πολυμερές κατά την επανεπεξεργασία, αλλά και για τον νέο κύκλο ζωής του και έτσι να επιμηκυνθεί ο χρόνος ζωής του σε μια νέα εφαρμογή.	el
heal.advisorName	Μπελτσιος, Κωνσταντινος	el
heal.advisorName	Μπελτσιος, Κωνσταντινος	el
heal.committeeMemberName	Παπαδοπουλος, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Σαρριμβέης, Χαράλαμπος	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	89 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false