Παρασκευή και μελέτη νέων πολυεστερικών νανοσύνθετων υλικών συσκευασίας
Creators: name: Βασιλείου, Αλέξανδρος Α.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2008
Subjects: Υλικά συσκευασίας
Διαπερατότητα αερίων
Βιοαποικοδομήσιμα
Packaging materials
Gas permeability
Biodegradable

description: Σκοπός της παρούσας διατριβής αποτέλεσε η ανάπτυξη και η μελέτη νέωνπολυμερικών νανοσύνθετων υλικών, τα οποία θα μπορούσαν να αποτελέσουνικανοποιητικά υποκατάστατα των συνήθων πολυολεφινικών υλικών συσκευασίας.Eπιλέχθηκαν τρείς βιοαποικοδομήσιμοι αλειφατικοί πολυεστέρες, συγκεκριμένα ηπολυ(ε-καπρολακτόνη), ο πολυ(ηλεκτρικός αιθυλενεστέρας) και πολυ(ηλεκτρικόςβουτυλενεστέρας), καθώς και ο πολυ(τερεφθαλικός αιθυλενεστέρας) (ΡΕΤ), όντας έναπλήρως ανακυκλώσιμο πολυμερικό υλικό. Για τη βελτίωση κυρίως των φτωχών τουςμηχανικών ιδιοτήτων και ιδιοτήτων φραγής αερίων αναπτύχθηκαν με αυτά νέανανοσύνθετα υλικά με διάφορα πρόσθετα, όπως νανοσωματιδίων πυρογενούς διοξειδίουτου πυριτίου, μοντμοριλλονίτη και νανοσωλήνες άνθρακα πολλαπλών τοιχωμάτων.Πραγματοποιήθηκε κατάλληλη τροποποίηση των νανοπρόσθετων ώστε να επιτευχθείκαλύτερη διασπορά με την πολυμερική μήτρα. Παρασκευάστηκαν νανοσύνθετα υλικά σεδιάφορες συγκεντρώσεις με δύο διαφορετικές τεχνικές παρασκευής, την in situ και τηνανάμιξη τήγματος, και πραγματοποιήθηκε διεξοδική μελέτη των υλικών αυτών. Οιεπιφανειακές σιλανολικές ομάδες του πυρογενούς διοξειδίου του πυριτίου καικαρβοξυλικές ομάδες των τροποποιημένων νανοσωλήνων άνθρακα οδήγησαν σεσημαντικές αλληλεπιδράσεις με τα πολυμερή και σε πολλές περιπτώσεις σχημάτισανομοιοπολικούς δεσμούς μαζί τους. Η παρουσία των νανοπρόσθετων στο μίγμα τηςαντίδρασης επηρέασε το τελικό μοριακό βάρος των υλικών απρόβλεπτα. Τανανoσωματίδια δρούσαν ως πυρήνες κρυστάλλωσης, επιταχύνοντας τους ρυθμούςκρυστάλλωσης. Αντιθέτως, ο σχηματισμός δικτυώσεων με το πρόσθετο οδηγούσε σεμικρότερους βαθμούς κρυστάλλωσης. Η θερμοκρασία κρυστάλλωσης από τήγμα και τοΤg των πολυμερών μετατοπίζονταν σε υψηλότερες θερμοκρασίες με την προσθήκηνανοσωματιδίων. Η παρουσία των νανοσωματιδίων οδήγησε σε σημαντικές βελτιώσειςτων μηχανικών ιδιοτήτων υπό εφελκυσμό, των δυναμικών μηχανικών ιδιοτήτων και τωνιδιοτήτων φραγής αερίων. Οι ρυθμοί ενζυμικής υδρόλυση μειώνονταν με την παρουσίατων νανοσωματιδίων, διατηρώντας όμως το υλικό το βιοαποικοδομήσιμο χαρακτήρατου. Οι ρυθμοί αντίδρασης κατά τον SSP επιταχύνονται με μικρές συγκεντρώσειςνανοσωματιδίων, ενώ σε μεγαλύτερες παρατηρήθηκε σημαντική μείωση. Η αντίδρασηβασικής υδρόλυσης επιταχυνόταν με την παρουσία των νανοσωματιδίων
description: The scope of the present study was the development and study of new polymernanocomposites, which could substitute common polyolefin packaging materials. Three biodegradable aliphatic polyesters were used, specifically poly(e-caprolactone), poly(ethylene succinate) and poly(butylenes succinate), as well as poly(ethylene terepthalate), being a fully recyclable material. For the improvement of mainly their poor mechanical properties and gas permeability new nanocomposites were developed with different fillers, such as fumed silica nanoparticles, montmorillonite and multi-walled nanotubes. Appropriate treatment of the nanofillers was carried out to obtain a better dispersion in the polymer matrix. Nanocomposites with different nanoparticlesΆconcentration were prepared, using two different preparation techniques, in situ and melt mixing, and the subsequent materials were extensively studied. The surface silanol groups of fumed silica and carboxylic groups of the modified carbon nanotubes led to significant interactions between the nanoparticles and the polymers and in many cases covalent bonds were formed. The presence of the nanofillers in the reaction mixture affected the final molecular weight of the polymers in an unpredictable way. The nanoparticles acted as nucleating agents, accelerating the crystallization rate. In contrast,the formation of crosslinks with the filler led to decreased crystallization rates. The crystallization temperature from melt and the Τg of the polymers were shifted to higher temperatures with the addition of the nanoparticles. The presence of the nanoparticles also led to significant improvements of mechanical properties, dynamic mechanical properties and gas permeability rates. The enzymatic hydrolysis rates were reduced with the presence of the nanoparticles; however the materials did not lose their biodegradablecharacter. The reaction rates during SSP were accelerated at low nanoparticlesΆconcentration, while at higher a substantial rate reduction was observed. The basic hydrolysis reaction was accelerated by the presence of the nanoparticles