Σύνθεση και χαρακτηρισμός νανοσύνθετων υλικών με βάση τον Πολυ(Μεθακρυλικό Υδροξυαιθυλεστέρα), PHEMA, ενισχυμένο με Τροποποιημένο Οξείδιο του Γραφενίου
Creators: name: Τσότσου, Στυλιανή Βασιλείου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2016
Subjects: Νανοσύνθετα πολυμερή
Πολυ(Μεθακρυλικό Υδροξυαιθυλεστέρα), PHEMA
Τροποποιημένο οξείδιο του γραφίτη
Nanocomposite polymers
Poly(Hydroxyethyl Methacrylate), PHEMA
Functionalized graphene oxide

description: Η συνεχής εξέλιξη της τεχνολογίας συνεπάγεται την απαίτηση για διαρκή ανάπτυξη στο τομέα των υλικών κι έτσι, η έρευνα τις τελευταίες δεκαετίες προχωράει στον τομέα με αλματώδεις ρυθμούς για την ανάπτυξη νέων υλικών, ανθεκτικότερων και ελαφρότερων. Σε αυτή την κατηγορία ανήκουν τα νανοσύνθετα υλικά πολυμερικής μήτρας που συνήθως εμφανίζουν ανώτερες μηχανικές και φυσικές ιδιότητες συγκριτικά με το αρχικό πολυμερές. Στην παρούσα μελέτη ως πολυμερική μήτρα χρησιμοιποιείται το PHEMA, ένα πολυμερές που προέρχεται από τον πολυμερισμό του μονομερούς HEMA και είναι ευρέως διαδεδομένο στη χρήση του ως υδρογέλη εξαιτίας της βιοσυμβατότητάς του, ενώ ως πληρωτικό υλικό επιλέγεται μια δομή γραφενίου. Το γραφένιο είναι στην ουσία ένα απομονωμένο ατομικό επίπεδο του γραφίτη, το μόνο υλικό με διάσταση 2D και οι ξεχωριστές του ιδιότητες εκτείνονται και σε άλλες μορφές του, όπως το οξείδιο του γραφενίου (Graphene Oxide – GO), που είναι ένα πτυχωτό δυσδιάστατο φύλλο άνθρακα πάχους περίπου 1 nm με διάφορες οξυγονωμένες λειτουργικές ομάδες στο βασικό του επίπεδο και περιφερειακά, και το τροποποιημένο οξείδιο του γραφενίου (Functionalized Graphene Oxide – FGO) που είναι το «λειτουργοποιημένο» GO, δηλαδή το GO το οποίο έχει υποστεί επιφανειακή τροποποίηση με την προσθήκη λειτουργικών ομάδων. Η παρασκευή του νανοσύνθετου PHEMA πραγματοποιείται με προσθήκη διάφορων ποσοστών (0, 0,1, 0,5 και 1 % κ.β.) GO οργανικά τροποποιημένου με MPS (FGO), με πολυμερισμό ελευθέρων ριζών σε διάφορες θερμοκρασίες (60, 70 και 80 oC) με τη μέθοδο του in situ πολυμερισμού. Μετά την ολοκλήρωση παραγωγής των υλικών, ακολουθεί χαρακτηρισμός των χημικών, θερμικών και μηχανικών ιδιοτήτων των τελικών προϊόντων με FTIR-ATR, TGA, DSC, XRD και DMA, όπως αυτά προέκυψαν για τα διάφορα ποσοστά ενίσχυσης του ΡΗEΜΑ με FGO. Όπως προκύπτει απ’ τα διαγράμματα, οι μηχανικές ιδιότητες βελτιώνονται σημαντικά με την προσθήκη του FGO, ενώ η θερμική σταθερότητα των παραγόμενων νανοσύνθετων δεν επηρεάζεται αισθητά και μεγαλύτερη θερμική σταθερότητα έχουν αυτά που παράγονται σε μικρότερες θερμοκρασίες αντίδρασης.
description: During the past decade, there has been an escalating interest to develop new materials lighter and more durable. Among these materials there are nanocomposites made by polymer matrices which usually have excellent physical and mechanical properties in comparison to the pure polymer. In the present study, it is chosen poly(2-hydroxyethyl methacrylate) to be used as polymer matrix. PHEMA is a biocompatible polymer well – known for its capability to form hydrogels. In order to reinforce PHEMA, it is produced a nanocomposite polymer based on a graphene structure. Graphene is a two – dimensional material consists of carbon atoms that are bond together forming a honeycomb lattice and It has exceptional properties. There are many forms of graphene with unique properties, such as Graphene Oxide (GO), which is an oxidized form of graphene laced with oxygen – containing groups, and Functionalized Graphene Oxide (FGO), which are sheets of GO having been under surface modification with functionalizion groups. In this study, FGO is used to reinforce the polymer matrix and the functionalization of GO is performed by adding the reactant MPS. Synthesis of nanocomposite polymer is being held with the introduction of various percentages of FGO (0, 0.1, 0.5 and 1 wt %) into PHEMA matrix and the reaction method is in situ polymerization in different temperatures (60, 70 and 80 oC). The resulted nanocomposites are characterized by FTIR-ATR, TGA, DSC, XRD and DMA in order to study their properties. The results of the characterization show that nanocomposite PHEMA has better mechanical properties than the neat one, while the thermal stability of the material has not been affected. Furthermore, it is shown that lower polymerization temperature results polymeric materials with better thermal stability.