Σύνθεση, κινητική της αντίδρασης και χαρακτηρισμός νανοσύνθετων υλικών πολυ(μεθακρυλικού 2-υδροξυ-αιθυλεστέρα) και οξειδίου του γραφενίου.
Creators: name: Σκαλτσογιάννης, Αθανάσιος Απόστολου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2016
Subjects: Οξείδιο του γραφενίου
Νανοσύνθετα υλικά
Πολυ(μεθακρυλικός 2-υδροξυ-αιθυλεστέρας)
Graphene oxide
Nanocomposite materials
Poly(2-hydroxyethyl methacrylate)

description: Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε η κινητική της αντίδρασης πολυμερισμού ελευθέρων ριζών του μεθακρυλικού 2-υδροξυ αιθυλεστέρα (ΗΕΜΑ) και η επίδραση σε αυτήν της παρουσίας του οξειδίου του γραφίτη (GO) σε διαφορετικές περιεκτικότητες. Επίσης, παρήχθησαν νανοσύνθετα υλικά PHEMA με ενίσχυση οξειδίου του γραφενίου και έγινε σύγκριση με τα αντίστοιχα με ενίσχυση γραφίτη. Η μέθοδος παρασκευής των σύνθετων υλικών ήταν ο επί τόπου πολυμερισμός μάζας (in situ polymerization), ο οποίος παρουσιάζει πολλά πλεονεκτήματα συγκριτικά με τις άλλες μεθόδους, αφού διασπείρεται σε ικανοποιητικό βαθμό το πρόσθετο στην πολυμερική μήτρα – παράγοντας ιδιαίτερα κρίσιμος για τις τελικές ιδιότητες του υλικού. Τα παραχθέντα υλικά χαρακτηρίστηκαν με τις μεθόδους της περίθλασης ακτίνων X (XRD), της υπέρυθρης φασματοσκοπίας FTIR, της διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης (DSC) και της θερμοσταθμικής ανάλυσης (TGA). Από την κινητική μελέτη φάνηκε ότι το οξείδιο του γραφίτη λειτουργεί σαν παρεμποδιστής στην αντίδραση πολυμερισμού ελευθέρων ριζών. Επίσης, από τα φάσματα XRD διαπιστώθηκε ότι στα σύνθετα υλικά PHEMA/GO το οξείδιο του γραφίτη είχε μετατραπεί σε οξείδιο του γραφενίου κατά τον πολυμερισμό, ενώ στα σύνθετα PHEMA/γραφίτη αυτό δεν επετεύχθη. Τέλος, από τα θερμογράμματα DSC φάνηκε ότι τα σύνθετα είχαν μικρότερη θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης συγκριτικά με το καθαρό πολυμερές και από τη θερμοσταθμική ανάλυση (TGA) προέκυψε ότι μικρή προσθήκη GO επιφέρει μείωση της θερμικής σταθερότητας των παραχθέντων υλικών σε σχέση με το καθαρό πολυμερές, η οποία όμως βελτιώνεται σημαντικά με αύξηση της περιεκτικότητας του GO.
description: In this thesis, the kinetics of free radical polymerization reaction of 2-hydroxy ethyl methacrylate (HEMA) and its sensitivity to the presence of graphite oxide (GO) in different concentrations was investigated. Also, PHEMA/GO and PHEMA/graphite nanocomposite materials were produced and compared. The preparation method of composite materials was “in situ bulk polymerization”, which has many advantages over the other methods, since the additive is dispersed satisfactorily in the polymer matrix – a factor that is particularly critical for the final properties of the material. The produced materials’ properties were characterized by the methods of X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FTIR) and thermogravimetric analysis (TGA). The kinetic study showed that the graphite oxide inhibits the free radical polymerization reaction. In addition, through the XRD analysis it was found that graphite oxide had been exfoliated to graphene-oxide during polymerisation, in contrast with graphite in PHEMA/graphite nanocomposites. Finally, the DSC analysis indicated a glass transition temperature decrease of the composites compared to the pure polymer and the thermal analysis (TGA) showed that a small addition of GO reduces the thermal stability of the produced material in relation to the pure polymer, which, however, is significantly improved by increasing the content of GO.