Σύνθεση και μελέτη ιδιοτήτων βιονανοσύνθετων υλικών πολυ(γαλακτικού οξέος) και πολυ(ηλεκτρικού βουτυλενεστέρα) με βιοεξανθράκωμα (Biochar)
Creators: name: Παπαδοπούλου, Αικατερίνη Α.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2025
Subjects: Βιοπροερχόμενο
Βιοαποικοδομήσιμο
Βιονανοσύνθετο
Βιοεξανθράκωμα
Biobased
Biodegradable
Bionanocomposites
Biochar

description: Στα πλαίσια της παρούσας διδακτορικής διατριβής, συντέθηκαν και μελετήθηκαν βιονανοσύνθετα πολυμερικά υλικά με βάση το πολύ(γαλακτικό οξύ) (PLA) και τον πολύ(ηλεκτρικό βουτυλενεστέρα) (PBSu) με βιοεξανθράκωμα (Βiochar) ως πρόσθετο/πληρωτικό υλικό, με στόχο την βελτίωση των φυσικοχημικών ιδιοτήτων τους και την βελτίωση της αντοχής τους στην φωτογήρανση. Το PLA και το PBSu είναι δύο από τους πιο χρησιμοποιούμενους αλειφατικούς πολυεστέρες, οι οποίοι είναι ταυτόχρονα βιοπροερχόμενοι και βιοπαοικοδομήσιμοι. Για την ενίσχυση των ιδιοτήτων τους είναι απαραίτητη η ενσωμάτωση ενός πρόσθετου-πληρωτικού υλικού. Το biochar αποτελεί ένα πράσινο πρόσθετο υλικό, το οποίο προέρχεται από την πυρόλυση της βιομάζας και έχει την ικανότητα να προσδώσει τις επιθυμητές ιδιότητες στα σύνθετα/νανοσύνθετα πολυμερή. Βασικά χαρακτηριστικά του είναι το μαύρο χρώμα, η σταθερή δομή, το χαμηλό κόστος παραγωγής και το χαμηλό περιβαλλοντικό αποτύπωμα. Στα πλαίσια αυτά, μελετήθηκε η σύνθεση των βιονανοσύνθετων πολυμερών του PLA και του PBSu με διαφορετικές αναλογίες και διαφορετικά είδη του biochar με την τεχνική του ταυτόχρονου (in situ) πολυμερισμού. Η τεχνική αυτή επιλέχθηκε για την ομοιόμορφη κατανομή και την ύπαρξη νανοσωματίδιων του biochar. Μετά την σύνθεση των βιονανοσύνθετων υλικών του PLA και του PBSu μελετήθηκε η επίδραση του biochar στις φυσικοχημικές ιδιότητές τους, καθώς και αξιολογήθηκε ο ρόλος του biochar αυτών των υλικών ως φωτοσταθεροποιητής κατά την φωτογήρανση για πιθανή εφαρμογή ως μεμβράνες εδαφοκάλυψης (mulch films) στις αγροκαλλιέργειες. Ο συνδυασμός της βιομάζας με βιοπροερχόμενα και βιοαποικοδομήσιμα πολυμερή ανοίγει νεόυς δρόμους στην εξέλιξη της κυκλικής οικονομίας και την αντικατάσταση των συμβατικών σύνθετων πολυμερών.
description: In the context of this PhD dissertation bionanocomposite polymeric materials based on poly(lactic acid) (PLA) and poly(butylene succinate) PBSu with biochar as additive-filler were synthesized and studied in order to improve their physicochemical properties and their resistance to photoaging. PLA and PBSu are two of the most widely used aliphatic polyesters, which are both biobased and biodegradable polymers. The incorporation of an additive-filler is necessary in order to enhance the properties of the materials. The biochar is a green additive material, which comes from the pyrolysis of biomass and it has the ability to enhance the desirable characteristics of composite/nanocomposite polymers. Its main characteristics are black color, stable structure, low production cost and low environmental footprint. In this context, this thesis examined the synthesis of bionanocomposite polymers of PLA and PBSu with different amounts and types of biochar using the technique of in situ polymerization. This technique was used to achieve a good dispersion and the existence of nanoparticles of biochar. After the synthesis of PLA and PBSu bionanocomposites, the effect of biochar on their physicochemical properties was studied, as well as the role of biochar of these materials as a photostabilizer during photoaging was evaluated for possible application as mulch films in agriculture. The combination of biomass with biobased and biodegradable polymers opens up a new perspective in the development of the circular economy and the replacement of conventional composite materials.