Σύνθεση και Χαρακτηρισμός Δισυσταδικών Συμπολυμερών Πολυ(ακρυλικών) και Πολυ(μεθακρυλικών) Εστέρων με τη Μέθοδο του Ριζικού Πολυμερισμού Μεταφοράς Ατόμου
Φόρτωση...
Ημερομηνία
Συγγραφείς
Χρήστου, Δημήτριος
Τίτλος Εφημερίδας
Περιοδικό ISSN
Τίτλος τόμου
Εκδότης
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Πολυτεχνική Σχολή. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών
University of Ioannina. Faculty of Engineering. Department of Materials Science and Engineering
University of Ioannina. Faculty of Engineering. Department of Materials Science and Engineering
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
Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία πραγματεύεται τη σύνθεση γραμμικών δισυσταδικών συμπολυμερών του τύπου PS-b-PtBMA, όπου PS: πολυστυρένιο και PtBMA: πολυ(μεθακρυλικός τριτοταγής-βουτυλεστέρας), τη χημική τροποποίηση τους μέσω της μεθόδου της υδρόλυσης καθώς και το χαρακτηρισμό τους.
Η σύνθεση των δειγμάτων πραγματοποιήθηκε με τη μέθοδο του ριζικού πολυμερισμού μεταφοράς ατόμου (ATRP) με τη χρήση της τεχνικής υψηλού κενού κάνοντας χρήση διαφορετικών ποσοτήτων από τα αντιδραστήρια με σκοπό τη λήψη συμπολυμερών που φέρουν διαφορετικά μοριακά χαρακτηριστικά. Η χημική τροποποίηση των δειγμάτων πραγματοποιήθηκε για την μετατροπή του συμπολυμερούς από PS-b-PtBMA (υδρόφοβο) σε PS-b-PMAA (αμφίφιλο), όπου PMAA: πολυ(μεθακρυλικό οξύ).
Για όλα τα δείγματα πραγματοποιήθηκε μοριακός και θερμικός χαρακτηρισμός για την επιβεβαίωση της επιτυχούς σύνθεσης και εν συνεχεία τροποποίησής τους. Πιο συγκεκριμένα για το μοριακό χαρακτηρισμό χρησιμοποιήθηκαν οι τεχνικές της χρωματογραφίας αποκλεισμού μεγεθών (SEC), φασματοσκοπίας πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού πρωτονίου (1H-NMR) και φασματοσκοπίας υπερύθρου (IR) όπου οι κατανομές μοριακών βαρών, τα μέσα μοριακά βάρη και τα ποσοστά των εκάστοτε συστάδων προσδιορίστηκαν. Με διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (DSC) οι θερμοκρασίες υαλώδους μετάπτωσης των συντιθεμένων και τροποποιημένων δειγμάτων προσδιορίστηκαν ενώ τέλος χαρακτηρίστηκαν επιφανειακά με την τεχνική της μέτρησης γωνίας επαφής (CA) για την αξιολόγηση των ιδιοτήτων τους πριν και μετά τη χημική τροποποίησή τους.
The current master thesis negotiates the synthesis of linear diblock copolymers of the PS-b-PtBMA type, where PS: polystyrene and PtBMA: poly(tert-butyl methacrylate), their post-polymerization chemical modification reactions through hydrolysis as well as their characterization. The samples were synthesized through atom transfer radical polymerization (ATRP) under high vacuum techniques utilizing different quantity of reagents to induce copolymers with diverse molecular characteristics. The chemical modification was conducted to convert the PS-b-PtBMA copolymer (hydrophobic) to PS-b-PMAA (amphiphilic), where PMAA: poly(methacrylic acid). In all samples the molecular and thermal characterization took place to verify the successful synthesis and modification. In particular, for the molecular characterization the size exclusion chromatography (SEC), proton nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H-NMR) and infrared spectroscopy (IR) were utilized to estimate the dispersity indices, the averange molecular weights and the mass fraction of each segment. Through differential scanning calorimetry (DSC) the glass transition temperatures of the synthesized and modified materials were determined and finally the surface characterization was realized with contact angle measurements (CA) to evaluate the properties prior and after their chemical modification.
The current master thesis negotiates the synthesis of linear diblock copolymers of the PS-b-PtBMA type, where PS: polystyrene and PtBMA: poly(tert-butyl methacrylate), their post-polymerization chemical modification reactions through hydrolysis as well as their characterization. The samples were synthesized through atom transfer radical polymerization (ATRP) under high vacuum techniques utilizing different quantity of reagents to induce copolymers with diverse molecular characteristics. The chemical modification was conducted to convert the PS-b-PtBMA copolymer (hydrophobic) to PS-b-PMAA (amphiphilic), where PMAA: poly(methacrylic acid). In all samples the molecular and thermal characterization took place to verify the successful synthesis and modification. In particular, for the molecular characterization the size exclusion chromatography (SEC), proton nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H-NMR) and infrared spectroscopy (IR) were utilized to estimate the dispersity indices, the averange molecular weights and the mass fraction of each segment. Through differential scanning calorimetry (DSC) the glass transition temperatures of the synthesized and modified materials were determined and finally the surface characterization was realized with contact angle measurements (CA) to evaluate the properties prior and after their chemical modification.
Περιγραφή
Λέξεις-κλειδιά
Δισυσταδικα Συμπολυμερή, Αμφίφιλα, Ριζικός Πολυμερισμός Μεταφοράς Ατόμου, Υδρόλυση, Diblock Copolymers, Amphiphilic, Atom Transfer Radical Polymerization, Hydrolysis
Θεματική κατηγορία
Παραπομπή
Σύνδεσμος
Γλώσσα
el
Εκδίδον τμήμα/τομέας
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Πολυτεχνική Σχολή. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών
University of Ioannina. Faculty of Engineering. Department of Materials Science and Engineering
University of Ioannina. Faculty of Engineering. Department of Materials Science and Engineering
Όνομα επιβλέποντος
Αυγερόπουλος, Απόστολος
Εξεταστική επιτροπή
Γουρνής, Δημήτριος
Καρακασίδης, Μιχαήλ
Καρακασίδης, Μιχαήλ
Γενική Περιγραφή / Σχόλια
Ίδρυμα και Σχολή/Τμήμα του υποβάλλοντος
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Πολυτεχνική Σχολή
University of Ioannina. Faculty of Engineering
University of Ioannina. Faculty of Engineering
Πίνακας περιεχομένων
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 1
1.1 Εισαγωγή 1
ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 4
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 4
2.1 Βασικές Έννοιες 4
2.2 Πολυμερισμός με Ελεύθερες Ρίζες 6
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 9
3.1 Ελεγχόμενοι/ «Ζωντανοί» Ριζικοί Πολυμερισμοί 9
3.2 Ριζικός πολυμερισμός μεταφοράς ατόμου (ATRP) 11
3.2.1 Βασικές αρχές 11
3.2.2 Μηχανισμός Ριζικού Πολυμερισμού Μεταφοράς Ατόμου 12
3.2.3 Στοιχειώδεις αντιδράσεις της τεχνικής ATRP 13
3.2.4 Η κινητική στον Ριζικό Πολυμερισμό Μεταφοράς Ατόμου (ATRP) 15
3.2.5 Μοριακό Βάρος και Δείκτης Πολυδιασποράς 17
3.2.6 Μονομερή στον Ριζικό Πολυμερισμό Μεταφοράς Ατόμου 18
3.2.7 Απαρχητές Ριζικού Πολυμερισμού Μεταφοράς Ατόμου 20
3.2.8 Καταλυτικά Συστήματα Ριζικού Πολυμερισμού Μεταφοράς Ατόμου 22
3.2.9 Απομάκρυνση του Καταλυτικού Συστήματος από το Πολυμερές 25
3.2.10 Διαλύτες που Χρησιμοποιούνται στο Ριζικό Πολυμερισμό Μεταφοράς Ατόμου 26
3.2.11 Θερμοκρασία και Χρόνοι Αντίδρασης στο Ριζικό Πολυμερισμό Μεταφοράς Ατόμου 26
3.2.12 Σύνθεση Συμπολυμερών με Ριζικό Πολυμερισμό Μεταφοράς Ατόμου 27
3.3 Ανασκόπηση Συνθέσεων PS-b-PtBMA 29
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 32
4.1 Πολυστυρένιο (PS) 32
4.2 Πολυ(μεθακρυλικός τριτοταγής-βουτυλεστέρας) (PtBMA) 34
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 36
Χημική Τροποποίηση 36
5.1 Σύνθεση Συμπολυμερών κατά Συστάδες με Χημική Τροποποίηση 36
5.2 Υδρόλυση 37
5.2.1 Φύση της Αντίδρασης της Υδρόλυσης 38
5.2.2 Χημικές Μέθοδοι της Υδρόλυσης 39
5.2.3 Μηχανισμός Όξινης Υδρόλυσης Εστέρων 39
5.2.4 Παραδείγματα Υδρόλυσης Συμπολυμερών Κατά Συστάδες 41
5.3 Ανασκόπηση Συνθέσεων PS-b-PMAA Μέσω Υδρόλυσης της Συστάδας PtBMA 43
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 45
Τεχνικές Χαρακτηρισμού των Πολυμερών 45
6.1 Χρωματογραφία Αποκλεισμού Μεγεθών (SEC) 45
6.2 Φασματοσκοπία Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού Πρωτονίου (1H-NMR) 49
6.3 Διαφορική Θερμιδομετρία Σάρωσης (DSC) 53
6.4 Φασματοσκοπία Υπερύθρου (IR) 58
6.5 Μέτρηση Γωνίας Επαφής (Contact Angle) 60
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 63
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 63
7.1 Τεχνική Υψηλού Κενού 63
7.2 Αντιδραστήρια 66
7.3 Καθαρισμός Αντιδραστηρίων 66
7.3.1 Καθαρισμός Μονομερών 67
Καθαρισμός Στυρενίου 67
Καθαρισμός Μεθακρυλικού Τριτοταγή-Βουτυλεστέρα 67
7.3.2 Καθαρισμός διαλυτών 68
Καθαρισμός Τολουολίου 68
7.3.3 Καθαρισμός Βρωμιούχου Χαλκού 68
7.4 Πειραματική Διαδικασία Σύνθεσης Γραμμικών Ομοπολυμερών Πολυστυρενίου με Ριζικό Πολυμερισμό Μεταφοράς Ατόμου 69
7.5 Πειραματική Διαδικασία Σύνθεσης Γραμμικών Δισυσταδικών Συμπολυμερών PS-b-PtBMA με Ριζικό Πολυμερισμό Μεταφοράς Ατόμου 75
7.6 Πειραματική Διαδικασία Χημικής Τροποποίησης Μέσω Υδρόλυσης της Συστάδας του PtBMA των Συμπολυμερών PS-b-PtBMA 78
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 83
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ-ΑΝΑΛΥΣΗ 83
8.1 Μοριακός-Θερμικός-Επιφανειακός Χαρακτηρισμός 83
8.2 Αποτελέσματα Χρωματογραφίας Αποκλεισμού Μεγεθών (SEC) 84
8.3 Αποτελέσματα Φασματοσκοπίας Μαγνητικού Συντονισμού Πρωτονίου (1H-NMR) 89
8.5 Αποτελέσματα Φασματοσκοπίας Υπερύθρου (IR) 97
8.6 Αποτελέσματα Διαφορικής Θερμιδομετρίας Σάρωσης (DSC) 102
8.7 Αποτελέσματα Μέτρησης Γωνίας Επαφής (Contact Angle) 110
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 115
9.1 Συμπεράσματα 115
9.2 Μελλοντικοί Στόχοι 116
Βιβλιογραφία 117
Περίληψη 124
Abstract 125
Χορηγός
Βιβλιογραφική αναφορά
Ονόματα συντελεστών
Αριθμός σελίδων
125
Λεπτομέρειες μαθήματος
item.page.endorsement
item.page.review
item.page.supplemented
item.page.referenced
Άδεια Creative Commons
Άδεια χρήσης της εγγραφής: Attribution-NoDerivs 3.0 United States