Μελέτη της επίδρασης διαφορετικών νανοσωματιδίων στην UV σταθερότητα του HDPE
Creators: name: Γρηγοριάδου, Ιφιγένεια Παναγιώτη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2010
Subjects: Πολυαιθυλένιο
Νανοσύνθετα
UV σταθερότητα
Polyethylene
Nanocomposites
UV stability

description: Στην παρούσα μελέτη, διαφορετικές σειρές νανοσύνθετων του HDPE προετοιμάστηκαν με ανάμιξη τήγματος σε διπλοκόχλιο εκβολέα (Haake-Buchler Reomixer), περιέχοντας 2.5 wt% σε νανοσωματίδια νανοσωλήνων άνθρακα πολλαπλών τοιχωμάτων, καθαρού και τροποποιημένου μοντμοριλλονίτη και SiO2. Τα νανοσύνθετα σε μορφή λεπτών υμενίων εκτέθηκαν σε ακτινοβολία UV 280 nm, σε σταθερή θερμοκρασία (25°C) και σχετική υγρασία (50%) για αρκετές ώρες. Από τις μετρήσεις αντοχής σε εφελκυσμό και μέτρου του Young πιστοποιήθηκε μια υψηλή αύξηση στις κατά τις αρχικές ώρες ακτινοβόλησης (έως 100 ώρες) και, έπειτα μια ελαφρά μείωση. Η αύξηση ήταν μεγαλύτερη στα νανοσύνθετα, σε σχέση με το καθαρό HDPE, εκτός αυτών που περιείχαν MWCNTs, κάτι που αποδίδεται στην αύξηση της κρυσταλλικότητας στα συγκεκριμένα δείγματα. Η μείωση των μηχανικών ιδιοτήτων σε υψηλότερες ώρες ακτινοβόλησης αποδίδεται στην εκτενή διάσπαση της μακρομοριακής αλυσίδας, προκαλώντας ανωμαλίες και οπές στις επιφάνειες των υμενίων. Μόλοντουτο, από τη μελέτη με FTIR βρέθηκε ότι το SiO2 και ο οργανικά τροποποιημένος μοντμοριλλονίτης έχουν σημαντική επίδραση στο HDPE κατά τη διάρκεια της φωτο-οξείδωσης. Νέες χημικές ουσίες, που περιέχουν καρβονυλικές, βινυλικές και υδροξυλικές ομάδες δημιουργήθηκαν. Φαίνεται ότι αυτά τα νανοσωματίδια επιδρούν επιταχυντικά δρώντας ως καταλύτες στην φωτο-οξείδωση του HDPE. Τούτο πιστοποιήθηκε και με ανάλυση micro-Raman. Ο καθαρός μοντμοριλλονίτης παρουσιάζει, επίσης, μια μικρή επίδραση, ενώ το καθαρό HDPE και τα νανοσύνθετα του με νανοσωλήνες άνθρακα πολλαπλών τοιχωμάτων έχουν την μεγαλύτερη σταθερότητα στην UV ακτινοβολία.
description: In the present study different series of HDPE nanocomposites were prepared by melt mixing on a Haake-Buchler Reomixer, containing 2.5 wt% of multiwall carbon nanotubes, pristine and modified montmorillonite, and SiO2 nanoparticles. Nanocomposites in the form of thin films were exposed to UV irradiation at 280 nm at constant temperature (25°C) and constant relative humidity (50%) for several times. From tensile strength and Young’s Modulus measurements it was verified a high increase with initial UV irradiation times (till 100 h) and a slight reduction thereafter. The increase was higher in nanocomposites compared with neat HDPE, except these containing MWCNTs, and was attributed to the crystallinity increase in the particular samples. The mechanical properties reduction at higher UV irradiation times was attributed to the extensive macromolecular chain scission causing irregularities and holes in film surfaces. However, from FTIR study it was found that SiO2 and organically modified montmorillonite cause a serious effect on HDPE during UV degradation. New chemical compounds containing carbonyl, vinyl and hydroxyl groups were formed. It seems that these nanoparticles have an accelerating effect acting as catalysts to HDPE photo-oxidation. This was also verified from micro-Raman analysis. Untreated montmorillonite has also a small influencing effect while neat HDPE and nanocomposites containing multiwall carbon nanotubes have the highest UV stability.
description: Σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Γκρενόμπλ (Γαλλία), το ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος, και το CNRS (Centre National de la Researche Scientifique, Γαλλία)