Μελέτη της κινητικής αντίδρασης πολυμερισμού και μελέτη ιδιοτήτων νανοσύνθετων υλικών του πολυ(μεθακρυλικού υδροξυαιθυλεστέρα) με διαφόρους τύπους νανο-ενίσχυσης:
Creators: name: Σιαφάκα, Πανωραία Ιωάννη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2012
Subjects: Πολυ(μεθακρυλικός ύδροξυαιθυλεστέρας)
Κινητική
Νανοσύνθετα υλικά
Poly(2-hydrohyethyl methacrylate)
Kinetics
Nanocomposites

description: Τις τελευταίες δεκαετίες, τα νανοϋλικά έχουν προσεγγίσει το ενδιαφέρον πολλών ερευνητών λόγω των ιδιοτήτων που παρουσιάζουν. Στην παρούσα εργασία, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της κινητικής πολυμερισμού και θερμικών ιδιοτήτων νανοσύνθετων υλικών του πολυ(μεθακρυλικού ύδροξυ-αιθυλεστέρα) με διαφορετικούς τύπους νανο-ενίσχυσης (οργανικά τροποποιημένο μοντμοριλλονίτη, νανοσφαιρίδια SiO2 , νανοσωλήνες άνθρακα). Διαφορετικές μέθοδοι για τον πολυμερισμό νανοσύνθετων υλικών, έχουν χρησιμοποιηθεί, όπως ο απευθείας πολυμερισμός, πολυμερισμός τήγματος διαλύματος. Η πιο επιθυμητή μέθοδος, λόγω της φύσης του πολυμερούς και του τύπου της νανο-ενίσχυσης και η οποία χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα εργασία είναι ο απευθείας πολυμερισμός. Παρόλο που ο πολυμερισμός του μεθακρυλικού υδροξυ-αιθυλεστέρα έχει μελετηθεί προηγούμενα, σε αυτή την έρευνα μελετήθηκε ο πολυμερισμός του μεθακρυλικού υδροξυ-αιθυλεστέρα με διαφορετικούς τύπους και ποσότητες, νανο-ενίσχυσης. Το αντικείμενο της μελέτης, ήταν εάν και κατά πόσο ο πολυμερισμός ελευθέρων ριζώ,ν επηρεάζεται από την παρουσία νανο-σωματιδίων. Η αντίδραση της κινητικής, παρακολουθήθηκε με τη τεχνική της διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης(DSC), υπολογίζοντας το ποσό θερμότητας που απελευθερώνεται, υπό ισόθερμες συνθήκες, και τελικά υπολογίστηκε ο βαθμός μετατροπής, η σταθερά πολυμερισμού. Η μορφολογία και η δομή του πολυμερούς εξακριβώθηκε από τις τεχνικές περίθλασης ακτίνων Χ (XRD) και φασματοσκοπίας υπερύθρου- μετασχηματισμού Fourier(FT-IR). Η κατανομή μοριακών βαρών βρέθηκε με τη Χρωματογραφία διέλευσης διάμεσου πηκτής(GPC).Από τα πειράματα κινητικής, αποδείχτηκε ότι ανάλογα με τον τύπο της νανοενίσχυσης, ο βαθμός μετατροπής και η ταχύτητα της αντίδρασης μειώνεται ή αυξάνεται. Τελικά, από τη μελέτη ιδιοτήτων, είναι ξεκάθαρο ότι τα νανοσύνθετα είναι θερμικώς σταθερότερα από το πολυμερές.
description: Last decades, nanomaterials have attracted many researchers because of the plenty properties they have. In this study, are presented the results of the polymerization’s kinetics and the thermal properties of nanomaterials based on poly(hydroxyethyl methacrylate) with organomodified montmorillonite, SiO2 grafted methacrylates and carbon-nanotubes(CNT’s). Different preparations methods for the polymer/nanoclay, nanospheres, nanotubes nanocomposites have been studied included, solution or melt intercalation and in situ polymerization. The most desirable method, is in situ polymerization because of the nature of polymer and the type of nanoparticles. Since the polymerization of HEMA have been widely investigated in literature, in this research, synthesis of nanocomposites based on poly(hydroxyethyl methacrylate) was investigated with different types and amounts of, commercially available, organomodified MMT clays under the trade name Cloisite, SiO2-methacrylates, Carbon-nanotubes . The in situ bulk polymerization technique was followed. The main objective was to investigate if free radical polymerization kinetics is affected by the presence of nanoparticles. Reaction kinetics was measured using Differential Scanning Calorimetry (DSC) by recording the amount of heat released versus time under isothermal conditions and eventually calculating the time evolution of polymerization rate and monomer conversion. The structure and morphological characteristics of the nano-hybrids produced was verified by means of X-Ray diffraction (XRD) and FT-IR spectroscopy. Their glass transition temperature was measured with DSC. The average molecular weights and the full molecular weight distribution of the materials formed was measured with Gel Permeation Chromatography (GPC). Their thermal stability and degradation kinetics was investigated using Thermogravimetric Analysis (TGA). The XRD measurements revealed the appearance of their exfoliated or intercalated structures of nanocomposites PHEMA/MMT. From the kinetic experiments it was observed that the presence of Nanofiler nanoparticles slightly enhances the polymerization rate and shortens the polymerization time to achieve a specific monomer conversion, depending on monomer type. The Tg of the nanocomposites was found to be higher than the corresponding of neat copolymers. Finally, from the measurements it was clear that some of the nanocomposites exhibited higher thermal stability compared to PHEMA .An increase in the amount of nanofiller increased the thermal stability of the hybrid materials.