Διαφοροποίηση της μικρο/νανοπορώδους δομής πολυολεφινών στην προσπάθεια ανάπτυξης αναπνεύσιμων νοσοκομειακών μη υφασμένων προϊόντων
Authors: Μοσχοπούλου Ελένη 
Published: September 2021

Τα μη υφασμένα προϊόντα μιας χρήσης προσφέρουν ένα ευρύτατο φάσμα εφαρμογών σε παγκόσμιο επίπεδο καθώς πρόκειται για είδη με υφή και δομή υφάσματος, συνδυάζοντας εξαιρετικά χαρακτηριστικά και ευελιξία εφαρμογών. Μερικές από τις χαρακτηριστικές τους ιδιότητες είναι η αναπνευσιμότητα, η αδιαπερατότητα σε λοιμογόνους παράγοντες, η αντιμικροβιακή δραστικότητα και η απώθηση υγρασίας και αίματος. Σε πολλές περιπτώσεις, παρέχουν μια πιο αποδοτική, ασφαλή και υγιεινή εναλλακτική λύση έναντι των παραδοσιακών βαμβακερών επαναχρησιμοποιούμενων υφασμάτων. Η έρευνα και ανάπτυξη νέων νοσοκομειακών μη υφασμένων προϊόντων μιας χρήσης αποτελεί το βασικό στόχο του έργου ΑΝΑΠΝΟΗ, στο πλαίσιο του οποίου υλοποιήθηκε η παρούσα διατριβή. Η ανάπτυξη πολυλειτουργικών πολυολεφινών με ιδιότητες αναπνευσιμότητας εμφανίζει ενδιαφέρον για εφαρμογές που αναφέρονται σε επαφή του προϊόντος με το ανθρώπινο σώμα. Στο συγκεκριμένο έργο, οι προσπάθειες εστιάστηκαν στην ανάπτυξη πολυπροπυλενικών σύνθετων προϊόντων με ιδιότητες αναπνευσιμότητας συνδυαζόμενες με ταυτόχρονη θωράκιση από λοιμογόνους οργανισμούς, καθώς και επαρκείς ιδιότητες απώθησης υγρασίας, αλκοόλης και αίματος. Η παρούσα διατριβή πραγματεύεται τη διαφοροποίηση της πορώδους δομής υμενίων πολυολεφινών -κατά κύριο λόγο του ισοτακτικού πολυπροπυλενίου- με την ενσωμάτωση ανόργανων και οργανικών υλικών πλήρωσης (fillers) και την εξέταση των σύνθετων μεμβρανών με μετρήσεις διαπερατότητας υδρατμών. Μεγάλο μέρος της διατριβής αφιερώθηκε στη μελέτη της ενσωμάτωσης διαφόρων τύπων πολυφλοιϊκών νανοσωλήνων άνθρακα (τροποποιημένων και μη) για την ενδεχόμενη διασύνδεση του πορώδους του πολυπροπυλενίου. Σε αρκετές περιπτώσεις οι προσπάθειες εστιάστηκαν στον ταυτόχρονο εγκλωβισμό fillers και νανοσωλήνων άνθρακα στο πολυπροπυλένιο, με αποτέλεσμα την παρασκευή πολυμερικών σύνθετων μεμβρανών τριών συστατικών (διαφόρων συστάσεων). Σημαντικό αντικείμενο της εργασίας αφορά στη σύνθεση και το χαρακτηρισμό κατάλληλων fillers, τα οποία προέκυψαν από τη θερμική διάσπαση οργανικών αλάτων του ασβεστίου και, ειδικότερα, του μονοένυδρου γλουκονικού ασβεστίου. Η διάσπαση αυτή οδήγησε στη σύνθεση ανθρακικού ασβεστίου (με ή χωρίς προσμίξεις άνθρακα) με χαρακτηριστικά επηρεαζόμενα από τη δημιουργία μεγάλης ποσότητας αερίων από την οξείδωση/διάσπαση του οργανικού τμήματος, κατά τη θέρμανση του υλικού υπό οξειδωτική ή αδρανή ατμόσφαιρα. Αρχικά μελετήθηκε η δομή των παραγόμενων υλικών από τη διάσπαση των οργανικών αλάτων (γλουκονικό ασβέστιο και κιτρικό ασβέστιο) σε θερμοκρασίες 200-900°C, υπό αδρανή ή οξειδωτική ατμόσφαιρα, με περίθλαση ακτίνων Χ (XRD), ηλεκτρονιακή μικροσκοπία σάρωσης (SEM), φασματοσκοπία Raman, ποροσιμετρία υδραργύρου και φυσιορόφηση αζώτου (BET). Ακολούθως, εξετάσθηκε η ενσωμάτωση εμπορικού CaCO₃, εργαστηριακών πληρωτικών υλικών (πορώδες CaCO₃, αεροπήκτωμα SiO₂, κλπ.) και εμπορικών ενώσεων (γλουκονικό ασβέστιο, γλουκονικός σίδηρος και φουμαρικός σίδηρος) στο πολυπροπυλένιο, σε συνδυασμό και με νανοσωλήνες άνθρακα, με σκοπό την τροποποίηση της πορώδους δομής της τελικής πολυμερικής μεμβράνης. Οι ιδιότητες αναπνευσιμότητας των σύνθετων films αξιολογήθηκαν με μετρήσεις διαπίδυσης υδρατμών σε εργαστηριακή διάταξη ελεγχόμενης υγρασίας και θερμοκρασίας σύμφωνα με τη μέθοδο «υγρού δοχείου» (wet cup method). Όλες οι παραγόμενες σύνθετες μεμβράνες συγκρίθηκαν με εμπορικές μεμβράνες (WHITE membranes) της εταιρείας Thrace N&G, οι οποίες -μαζί με τη μεμβράνη καθαρού πολυπροπυλενίου- αποτέλεσαν δείγματα αναφοράς. Οι WHITE μεμβράνες είχαν ως βάση το πολυπροπυλένιο και περιείχαν μεγάλο ποσοστό CaCO₃ (~50 %wt.), στο οποίο αποδίδεται η δημιουργία πορώδους δομής στις μεμβράνες μετά από την εφαρμογή διαξονικού εφελκυσμού. Στόχος του έργου ΑΝΑΠΝΟΗ και κατά συνέπεια της παρούσας διατριβής ήταν επίσης η ανάπτυξη νέων προϊόντων με ιδιότητες αναπνευσιμότητας με αποφυγή της χρονοβόρας και κοστοβόρας διεργασίας του διαξονικού εφελκυσμού.