Πειραματική προσομοίωση και υπολογιστική μελέτη της κρυστάλλωσης του Βιοβασιζόμενου πολυμερούς πολυ(2,5 φουρανοδικαρβοξυλικού δεκαμεθυλενεστέρα)
Φόρτωση...
Ημερομηνία
Συγγραφείς
Καραφάτης, Ευάγγελος
Karafatis, Evangelos
Τίτλος Εφημερίδας
Περιοδικό ISSN
Τίτλος τόμου
Εκδότης
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας
Περίληψη
Τύπος
Είδος δημοσίευσης σε συνέδριο
Είδος περιοδικού
Είδος εκπαιδευτικού υλικού
Όνομα συνεδρίου
Όνομα περιοδικού
Όνομα βιβλίου
Σειρά βιβλίου
Έκδοση βιβλίου
Συμπληρωματικός/δευτερεύων τίτλος
Περιγραφή
Ο πολυ(2,5-φουρανοδικαρβοξυλικος δεκαμεθυλενεστέρας) (PDeF) ανήκει στην κατηγορία των
πολυ(2,5-φουρανοδικαρβοχυλικών αλκυλενεστέρων) (PAFs). Αυτοί είναι νέοι αλειφαρωματικοί
θερμοπλαστικοί πολυεστέρες που αποτελούν βιοβασιζόμενους ανταγωνιστές των
πολυ(τερεφθαλικών αλκυλενεστέρων) (PATs) και αναμένεται να διαδραματίσουν βασικό ρόλο
στην βιοικονομία και την αγορά των βιομηχανικών πολυμερών. Στην συγκεκριμένη
μεταπτυχιακή εργασία έγινε λεπτομερής μελέτη της ισόθερμης και μη ισόθερμης κρυστάλλωσης
του πολυ(2,5-φουρανοδικαρβοξυλικού δεκαμεθυλενεστέρα) (PDeF) από το τήγμα και την ύαλο
σε πολύ αργούς και μέτριους ρυθμούς ψύξης και θέρμανσης με διαφορική θερμιδομετρία
σάρωσης (DSC), καθώς η κατανόηση της τήξης και της κρυστάλλωσης είναι κρίσιμη για την
βιομηχανική χρήση των PAFs. Το PDeF έχει θερμοκρασία τήξης Tm = 115 oC και θερμοκρασία
μετάβασης υάλου Tg = -8 oC, ενώ κρυσταλλώνεται γρήγορα σε σύγκριση με τους γνωστότερους
PAFs, όπως τον πολύ(2,5-φουρανοδικαρβοξυλικό αιθυλενεστέρα) (PEF). Αναλύθηκε η
συμπεριφορά πολλαπλής τήξης και προσδιορίστηκε η θερμοκρασία τήξης ισορροπίας του PDeF
με τη μέθοδο Hoffman – Weeks (Tm
0 = 135,4°C). Η κινητική της ισόθερμης κρυστάλλωσης
αναλύθηκε με βάση την εξίσωση Avrami και την εξίσωση Tobin , ενώ για την κινητική της μη
ισόθερμης κρυστάλλωσης εφαρμόστηκαν τα θεωρητικά μοντέλα Avrami, Ozawa. Η ενέργεια
ενεργοποίησης ΔΕx της μη ισόθερμης κρυστάλλωσης προσδιορίστηκε με χρήση της διαφορικής
μεθόδου Friedman. Η ΔΕx παρουσίασε εξάρτηση από τον βαθμό μετατροπής Χ%, άρα ο
μηχανισμός κρυστάλλωσης είναι περίπλοκος. Τέλος, η δυναμική κρυστάλλωση του PDeF από το
τήγμα και την ύαλο μελετήθηκε με θερμιδομετρία ταχείας σάρωσης (FSC), μέσω της οποίας
προσομοιώνονται οι ρυθμοί ψύξης/θέρμανσης της βιομηχανίας. Το PDeF δεν προλαβαίνει να
κρυσταλλωθεί κατά την ψύξη από το τήγμα με ρυθμούς πάνω από 20°C/s ή 1200°C/min. Κατά
τη θέρμανση από την ύαλο δεν κρυσταλλώνεται για ρυθμούς πάνω από 100°C/s ή 6000°C/min.
Η FSC χρησιμοποιήθηκε επίσης για τη μελέτη της επίδρασης του ρυθμού θέρμανσης στην τήξη
του πολυεστέρα μετά από ισόθερμη κρυστάλλωση, όπου έγινε φανερό πως η τήξη συμβαίνει
αμέσως πάνω από τη θερμοκρασία κρυστάλλωσης, επομένως η πρώτη κορυφή πολλαπλής τήξης
είναι εκείνη που αντιστοιχεί στην τήξη των πρωτογενών κρυστάλλων.
Poly (decylene 2,5-furanedicarboxylate) (PDeF) belongs to the new class of poly(alkylene 2,5- furandicarboxylate)s (PAFs) which are aliphatic-aromatic thermoplastic polyesters and are considere the biobased alternatives to poly(alkylene terephthalate) (PATs). PAFs are expected to play a key role in the bioeconomy and the polymer market. In this master thesis, a detailed study was made of the isothermal and non-isothermal crystallization of poly (decylene 2,5- furanedicarboxylate) (PDeF) from melt and glass at slow and moderate cooling and heating rates with differential scanning calorimetry (DSC), as understanding melting and crystallization is critical for the industrial use of PAFs. PDeF crystallizes quickly compared to better known PAFs, such as poly(ethylene 2,5-furanedicarboxylate) (PEF). The multiple melting behavior was analyzed and the equilibrium melting temperature of PDeF was figured out by the Hoffman – Weeks method (Tm 0 = 135.4°C). The kinetics of isothermal crystallization were analyzed based on the Avrami equation and the Tobin equation, while for the kinetics of non-isothermal crystallization the theoretical models of Avrami, Ozawa, and Mo were applied. The ΔEx activation energy of non-isothermal crystallization was determined using the differential Friedman method. ΔEx depended on the degree of conversion X%, so the crystallization mechanism is complex. Finally, the dynamic crystallization of PDeF from melt and glass was studied with fast-scan calorimetry (FSC), through which the cooling/heating rates of industry are simulated. The PDeF does not have time to crystallize when cooled by the melt at rates above 20°C/s, equivalently 1200°C/min. When heated by the glass it does not crystallize for rates above 100°C/s or 6000°C/min. FSC was also used to study the effect of the heating rate on melting of polyester after isothermal crystallization, where it became apparent that melting occurs immediately above the crystallization temperature, therefore the first peak of multiple melting is the one corresponding to the melting of primary crystals formed during the isothermal stage.
Poly (decylene 2,5-furanedicarboxylate) (PDeF) belongs to the new class of poly(alkylene 2,5- furandicarboxylate)s (PAFs) which are aliphatic-aromatic thermoplastic polyesters and are considere the biobased alternatives to poly(alkylene terephthalate) (PATs). PAFs are expected to play a key role in the bioeconomy and the polymer market. In this master thesis, a detailed study was made of the isothermal and non-isothermal crystallization of poly (decylene 2,5- furanedicarboxylate) (PDeF) from melt and glass at slow and moderate cooling and heating rates with differential scanning calorimetry (DSC), as understanding melting and crystallization is critical for the industrial use of PAFs. PDeF crystallizes quickly compared to better known PAFs, such as poly(ethylene 2,5-furanedicarboxylate) (PEF). The multiple melting behavior was analyzed and the equilibrium melting temperature of PDeF was figured out by the Hoffman – Weeks method (Tm 0 = 135.4°C). The kinetics of isothermal crystallization were analyzed based on the Avrami equation and the Tobin equation, while for the kinetics of non-isothermal crystallization the theoretical models of Avrami, Ozawa, and Mo were applied. The ΔEx activation energy of non-isothermal crystallization was determined using the differential Friedman method. ΔEx depended on the degree of conversion X%, so the crystallization mechanism is complex. Finally, the dynamic crystallization of PDeF from melt and glass was studied with fast-scan calorimetry (FSC), through which the cooling/heating rates of industry are simulated. The PDeF does not have time to crystallize when cooled by the melt at rates above 20°C/s, equivalently 1200°C/min. When heated by the glass it does not crystallize for rates above 100°C/s or 6000°C/min. FSC was also used to study the effect of the heating rate on melting of polyester after isothermal crystallization, where it became apparent that melting occurs immediately above the crystallization temperature, therefore the first peak of multiple melting is the one corresponding to the melting of primary crystals formed during the isothermal stage.
Περιγραφή
Λέξεις-κλειδιά
Biobased polymers, Βιοβασιζόμενα πολυμερή, Polymers from renewable resources, Πολυμερή από ανανεώσιμους πόρους, Poly (decylene 2,5- furanedicarboxylate), Πολύ(2,5-φουρανοδικαρβοξυλικός δεκαμεθυλενεστέρας), FDCA
Θεματική κατηγορία
Biobased Polymers, Βιοβασιζόμενα πολυμερή
Παραπομπή
Σύνδεσμος
Γλώσσα
el
Εκδίδον τμήμα/τομέας
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας
Όνομα επιβλέποντος
Papageorgiou, George
Εξεταστική επιτροπή
Παπαγεωργίου, Γεώργιος
Μπικιάρης, Δημήτριος
Αχιλιάςs, Δημήτριος
Μπικιάρης, Δημήτριος
Αχιλιάςs, Δημήτριος
Γενική Περιγραφή / Σχόλια
Ίδρυμα και Σχολή/Τμήμα του υποβάλλοντος
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών
Πίνακας περιεχομένων
Χορηγός
Βιβλιογραφική αναφορά
Ονόματα συντελεστών
Αριθμός σελίδων
176 σ.
Λεπτομέρειες μαθήματος
item.page.endorsement
item.page.review
item.page.supplemented
item.page.referenced
Άδεια Creative Commons
Άδεια χρήσης της εγγραφής: Attribution-ShareAlike 3.0 United States