Μελέτη της επίδρασης του γραφενίου στις φυσικοχημικές ιδιότητες του πολυαιθυλενίου υψηλής πυκνότητας.
Creators: name: Ταξιντάρη, Αθηνά Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2021
Subjects: Πολυαιθυλένιο Υψηλής Πυκνότητας
Γραφένιο
Μηχανική άλεση σε σφαιρόμυλο
High Density Polyethylene
Graphene
Ball milling

description: Τα πολυμερή είναι οργανικές ενώσεις που αποτελούνται από μακριές αλυσίδες επαναλαμβανόμενων μορίων. Είναι αγώγιμα και ηλεκτροχημικά ενεργά. Οι ιδιότητες αυτές, τα καθιστούν χρήσιμα σε πολλούς τομείς με διαφορετικές εφαρμογές, όπως στη βιομηχανία παραγωγής σωλήνων, στα μπουκάλια, κτλ. Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται έντονο ενδιαφέρον στα σύνθετα πολυμερικά υλικά με σκοπό τη βελτίωση των ιδιοτήτων τους. Το πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (HDPE) είναι ένα ημικρυσταλλικό πολυμερές που παρουσιάζει καλές θερμικές και μηχανικές ιδιότητες. Για τη βελτίωση των ιδιοτήτων της πολυμερικής μήτρας του HDPE χρησιμοποιούνται ευρέως διάφορα πρόσθετα. Τα νανοϋλικά με βάση τον άνθρακα όπως το οξείδιο του γραφενίου (GO), το γραφένιο και τα νανοφυλλίδια του γραφενίου (GNPs) χρησιμοποιούνται κατά κόρον ως πρόσθετα λόγω των εξαιρετικών θερμικών και μηχανικών ιδιοτήτων τους. Τα GNPs είναι μικρές στοίβες πολλαπλών φύλλων γραφενίου που προέρχονται από γραφίτη. Έχουν χαμηλό κόστος παραγωγής και παρέχουν υψηλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα καθώς και μηχανική ενίσχυση συγκριτικά με άλλες αλλοτροπικές μορφές άνθρακα. Σκοπός της εργασίας αυτής είναι η επεξεργασία των HDPE και GNPs με την τεχνική της μηχανικής άλεσης με τη χρήση σφαιρόμυλου (ball milling) εφαρμόζοντας διάφορες συνθήκες άλεσης, καθώς και η σύνθεση των νανοσύνθετων πολυμερικών υλικών HDPE/GNPs ενισχυμένων σε διάφορες συγκεντρώσεις με τη μέθοδο της ανάμειξης τήγματος (melt mixing). Επίσης, θα γίνει μελέτη των GNPs στη πολυμερική μήτρα του HDPE με χρήση προηγμένων πειραματικών τεχνικών. Η δομική και μορφολογική μελέτη των GNPs θα πραγματοποιηθεί με την Περίθλαση Ακτίνων Χ (XRD), Φασματοσκοπία Υπερύθρου με Μετασχηματισμό Fourier (FTIR) και Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης (SEM). Επιπλέον, θερμικές μεταβολές όπως η κρυστάλλωση και η τήξη των νανοσύνθετων πολυμερικών υλικών HDPE/GNPs θα μελετηθούν με τη χρήση της Διαφορικής Θερμιδομετρίας Σάρωσης (DSC). Συνακόλουθο αυτής της μελέτης είναι και ο υπολογισμός του βαθμού της κρυσταλλικότητας. Τέλος, θα μελετηθεί η θερμική σταθερότητα των νανοσύνθετων πολυμερικών υλικών του HDPE/GNPs με τη μέθοδο της Θερμοσταθμικής Ανάλυσης (TGA).
description: Polymers are organic compounds which are consisted of long chains of repeating molecules. These properties make them useful in many scientific and applications, such as pipe industry, bottles, etc. Nowadays, there has been a strong interest in polymer composites with the purpose of improving their properties. High-Density Polymer (HDPE) is a semicrystalline polymer which has good mechanical and thermal properties. To improve these properties, various fillers are used such as carbon based nanomaterials. Graphene oxide (GO), graphene and graphene nanoplatelets (GNPs) are used as nanofillers because of their high mechanical and thermal properties. GNPs are small stacks of multiplied graphene sheets, typically derived from bulk graphite. They have low production costs and provide high thermal and electrical conductivity and mechanical reinforcement compared to other allotropic forms of carbon. The purpose of this work is to preparation of HDPE and GNPs with the ball milling technique applying different different milling conditions, as well as the synthesis of HDPE/GNPs nanocomposites filled with different amounts of GNPs by using the melt mixing method. HDPE/GNPs nanocomposites will also be studied using advanced experimental techniques. The effect of time in the procedure of ball milling in these materials is reported. The structural and morphological study of GNPs into the HDPE matrix will be performed by using X-ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscopy (SEM). Additionally, thermal properties such as crystallization and melting of the HDPE/GNPs nanocomposites will be studied using Differential Scanning Calorimetry (DSC). The calculation of the degree of crystallinity is a result of this research. Finally, the thermal stability of HDPE/GNPs nanocomposites will be studied by the method of Thermogravimetric Analysis (TGA).