Please use this identifier to cite or link to this item:
https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/38217Full metadata record
| DC Field | Value | Language |
|---|---|---|
| dc.contributor.author | Χατζή, Ειρήνη | el |
| dc.contributor.author | Chatzi, Eirini | en |
| dc.date.accessioned | 2024-07-18T08:14:20Z | - |
| dc.date.available | 2024-07-18T08:14:20Z | - |
| dc.identifier.uri | https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/38217 | - |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.26268/heal.uoi.17923 | - |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/ | * |
| dc.subject | Πράσινη χημεία | el |
| dc.subject | Κυκλική οικονομία | el |
| dc.subject | Πολυμερή από ανανεώσιμους πόρους | el |
| dc.subject | Βανιλικό οξύ | el |
| dc.subject | Πολυμερικά μίγματα | el |
| dc.subject | Βιοδιυλιστήριο | el |
| dc.subject | Πολυεστέρες | el |
| dc.subject | Πολυ(βανιλικός προπυλεστέρας) | el |
| dc.subject | Πολυ(τερεφθαλικός αιθυλενεστέρας) | el |
| dc.subject | Πολυ(2,5-φουρανοδικαρβοξυλικός αιθυλενεστέρας) | el |
| dc.subject | Κρυστάλλωση | el |
| dc.subject | Green chemistry | en |
| dc.subject | Circular economy | en |
| dc.subject | Polymers from renewable resources | en |
| dc.subject | FDCA | en |
| dc.subject | Vanillic acid | en |
| dc.subject | Polymer blends | en |
| dc.subject | Biorefinery | en |
| dc.subject | Polyesters | en |
| dc.subject | Poly(propylene vanilate) | en |
| dc.subject | Poly(ethylene terephthalate) | en |
| dc.subject | Poly(ethylene 2,5-furandicarboxylate) | en |
| dc.subject | Crystallization | en |
| dc.title | Αξιοποίηση πλαστικών απορριμμάτων πολυ(τερεφθαλικού αιθυλενεστέρα) (ΡΕΤ) σε μίγματα του με νέους βιοβασιζόμενους πολυεστέρες ως υλικά συσκευασίας | el |
| dc.title | Valorization of poly(ethylene terephthalate) (PET) plastic wastes in blends with new biobased polyesters for packaging materials | en |
| dc.type | masterThesis | en |
| heal.type | masterThesis | el |
| heal.type.en | Master thesis | en |
| heal.type.el | Μεταπτυχιακή εργασία | el |
| heal.classification | Πολυμερή-Βιωσιμότητα-Ανακύκλωση-Νέα υλικά | el |
| heal.dateAvailable | 2024-07-18T08:15:21Z | - |
| heal.language | el | el |
| heal.access | free | el |
| heal.recordProvider | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών | el |
| heal.publicationDate | 2024-06-17 | - |
| heal.abstract | Τα πολυμερή ως υλικά χρησιμοποιούνται σε πολύ μεγάλο βαθμό στη σύγχρονη κοινωνία, ωστόσο τα προβλήματα εξάντλησης των ορυκτών πόρων και της συσσώρευσης πλαστικών απορριμμάτων γιγαντώνονται. Υπάρχει μια μεγάλη στροφή προς τη βιωσιμότητα και την κυκλική οικονομία. Ο πολυ(τερεφθαλικός αιθυλενεστέρας) (ΡΕΤ) είναι ο «γίγαντας» της πετροχημικής βιομηχανίας και το πιο σημαντικό ανακυκλώσιμο πολυμερές. Ωστόσο, η έκταση που συμβαίνει η ανακύκλωσή του και οι ιδιότητες του ανακυκλωμένου πλαστικού θα πρέπει να βελτιωθούν. Τα πολυμερή από ανανεώσιμους αναμένεται να διαδραματίσουν πρωταρχικό ρόλο στη βιώσιμη ανάπτυξη. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον έχουν τα πολυμερή από αρωματικά μονομερή κυτταρίνη όπως το 2,5-φουρανοδικαρβοξυλικό οξύ (FDCA) ή από λιγνίνη π.χ. βανιλικό οξύ (VA) και έχουν καλές ιδιότητες και ταυτόχρονα μικρό αποτύπωμα άνθρακα. Στην πράξη η αντικατάσταση των συμβατικών πετροχημικών πολυμερών είναι πολύ δύσκολη και η χρήση μιγμάτων συμβατικών και βιοβασιζόμενων πολυμερών, προς δημιουργία βιώσιμων υλικών «κατά παραγγελία» (tailor-made) είναι πολύ ελκυστική. Ο πολυ(2,5-φουρανοδικαρβοξυλικός αιθυλενεστέρας) (PEF), θεωρείται ο βιοβασιζόμενος αντικαταστάτης του PET, λόγω των ιδιοτήτων του. Ο βασιζόμενος στο VA, πολυ(βανιλικός προπυλεστέρας) (PPV), είναι νέο πολλά υποσχόμενο βιώσιμο υλικό από λιγνίνη. Στην εργασία αυτή μελετήθηκε σε πρώτο στάδιο η δυνατότητα εφαρμογής της ανάμιξης ως διεργασίας για την αξιοποίηση του ανακυκλωμένου πολυεστέρα ΡΕΤ. Για την ανακύκλωση με δυνητική αναβάθμιση παρασκευάστηκαν νέα μίγματα του ανακυκλωμένου ΡΕΤ (reΡΕΤ) με το νέο πολυεστέρα PPV αλλά και με το PEF. Το PEF είναι ένα βιώσιμο πολυμερές με ιδιαίτερα ελκυστικές ιδιότητες, πλην όμως κρυσταλλώνεται αρκετά πιο αργά από το ΡΕΤ. Η διαφορά στην ταχύτητα κρυστάλλωσης δύο πολυμερών συχνά οδηγεί σε διαχωρισμό τα μίγματά τους. Οι πρώτες μελέτες της ομάδας μας που είναι αυτή που πρώτη συνέθεσε και μελέτησε το PPV έδειξαν ότι αυτό κρυσταλλώνεται ταχύτερα από το PEF. Για την πληρέστερη εικόνα των ιδιοτήτων των υλικών και τον καλύτερο σχεδιασμό των βιομηχανικών προϊόντων είναι απαραίτητη η κατανόηση των κρίσιμων σημείων των διεργασιών παραγωγής τους. Πριν την παρασκευή μιγμάτων με reΡΕΤ, έγινε διεξοδική πειραματική προσομοίωση και μελέτη της κρυστάλλωσης και της τήξης του PPV με συμβατικό DSC αλλά και με χρήση της νέας τεχνικής της θερμιδομετρίας ταχείας σάρωσης FSC και της αντίστοιχης της οργανολογίας που μόλις πρόσφατα αποκτήθηκε από το Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Η τεχνική της FSC αποτελεί ένα μοναδικό εργαλείο για την πειραματική προσομοίωση των βιομηχανικών διεργασιών καθώς επιτρέπει θέρμανση και ψύξη με ταχύτατους ρυθμούς, όπως ακριβώς στη βιομηχανία των πλαστικών. Από τη μελέτη με της συμβατική τεχνική DSC, συλλέχθηκε μεγάλος όγκος αποτελεσμάτων και αυτό επέτρεψε να γίνει στη συνέχεια έλεγχος αξιοπιστίας (validation test) των μαθηματικών προτύπων που χρησιμοποιούνται συνήθως για τη μαθηματική ανάλυση της κινητικής της κρυστάλλωσης των πολυμερών, ισόθερμης και μη ισόθερμης, τόσο μετά από ψύξη από το τήγμα όσο και μετά από θέρμανση από το γυαλί. Πολύ σημαντικά αποτελέσματα προέκυψαν με τη χρήση της Θερμιδομετρίας Ταχείας Σάρωσης (FSC) τόσο ως προς την κρυστάλλωση όσο και ως προς την τήξη. Η διεξοδική μελέτη με FSC έδειξε πως το φαινόμενο της ανακρυστάλλωσης είναι κυρίαρχο στους θερμοπλαστικούς πολυεστέρες. Τα μίγματα reΡΕΤ-PPV εμφάνισαν μία μετάβαση υάλου σε όλο το εύρος των συστάσεων με την τιμή της θερμοκρασίας μετάβασης υάλου να μεταβάλλεται σχεδόν γραμμικά με τη σύσταση των μιγμάτων. Αυτό αποτελεί ένδειξη καλής αναμιξιμότητας των δύο πολυμερών στην άμορφη φάση. Η μείωση της θερμοκρασίας τήξης δείχνει αναμιξιμότητα στη φάση του τήγματος. Ας σημειωθεί πως σπανίως τα μίγματα των πολυμερών είναι αναμίξιμα. Επίσης, έγινε μελέτη της δυναμικής κρυστάλλωσης των μιγμάτων, τόσο κατά την ψύξη από το τήγμα, όσο και κατά τη θέρμανση από το γυαλί με διαφορετικούς ρυθμούς. Αρχικά κρυσταλλώνεται το ΡΕΤ και οι κρύσταλλοι ΡΕΤ επάγουν την κρυστάλλωση του PPV που μόνο του κρυσταλλώνεται πιο αργά. Σε κάθε περίπτωση σχηματίζονται μίγματα των κρυστάλλων των δύο πολυμερών και όχι κρύσταλλοι του μίγματος. Τέλος, παρασκευάστηκαν μίγματα reΡΕΤ-PEF, με μικρές περιεκτικότητες σε PEF, καθώς αυτά έχουν τη μεγαλύτερη πιθανότητα να μπουν σε βιομηχανική παραγωγή. Να σημειωθεί πως ήδη υπάρχει ενδιαφέρον για τέτοια μίγματα καθώς όχι μόνον αυτά μπορούν να παραχθούν βιομηχανικά, αλλά και γιατί και στη φάση της ανακύκλωσης αντικείμενα των δύο πολυεστέρων μπορεί να βρεθούν μαζί. Από την πειραματική μελέτη βρέθηκε ότι τα άμορφα μίγματα εμφανίζουν δύο μεταβάσεις υάλου, ωστόσο οι τιμές των θερμοκρασιών τους συγκλίνουν και εξαρτώνται από τη σύσταση. Άρα τα reΡΕΤ και PEF είναι μερικώς αναμίξιμα πολυμερή. Μελετήθηκε, ακόμη, η κρυστάλλωση των μιγμάτων αυτών υπό δυναμικές συνθήκες, δηλαδή κατά την ψύξη από το τήγμα και κατά τη θέρμανση από το γυαλί. | el |
| heal.abstract | Polymers are used extensively in everyday life. However, the problems of depletion of fossil resources used for polymer production and that of plastic waste accumulation are profoundly serious. Thus, there is a change to sustainability and circular economy. Poly(ethylene terephthalate) (PET) is the polymer industry “giant”, and it is also the most important recyclable polymer. The extent of recycling and the recycled plastic properties should be increased. Polymers from renewable resources are expected to play a key role in sustainable growth. Polymers from aromatic monomers from cellulose such as 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA) or from lignin, e.g., vanillic acid (VA) have gained an increasing interest due to their favorable properties and their low carbon footprint. Unfortunately, replacement of fossil based petro-polymers is not easy and thus, the use of blends made of petro-based and biobased polymers to arrive to sustainable materials with tailor-made properties seems quite attractive. Because of its favorable properties, PEF is considered the biobased alternative to petro-based PET. The polyester of Vanillic acid, poly(propylene vanilate) (PPV), εis a novel most promising sustainable material form lignin. In this thesis the potential of polymer blending to be applied as a process for the valorization of recycled PET from plastic wastes was studied. Aiming at upcycling of recycled PET (rePET), rePET was blended with PPV or PEF. PEF is a sustainable polyester having attractive properties; however, it crystallizes much slower than PET. Differences in crystallization rates of blend components often leads to separation. The initial study of our team, which was the first to synthesize and study PPV, showed that this polyester crystallizes faster than PEF. To have a good picture of the materials properties and for a better design of industrial products, the critical points should be realized. Before deciding about the proper polymer pairs for rePET blends, experimental simulation of the crystallization process and the melting of PPV was carried out. Conventional DSC but also the new technique of Fast Sanning Calorimetry (FSC) were elaborate for this purpose. FSC is a unique tool that allows for the simulation of the conditions of industrial polymer processing, as heating and cooling rates similar or faster to those applied in industrial processes can be achieved. A large volume of data was collected and validation of the mathematical models most often used for the analysis of crystallization kinetics of the isothermal and non-isothermal process, upon cooling from the melt or heating from the glass, was performed. The use of FSC lead to important findings and better understanding of both crystallization and melting. The phenomenon of recrystallization was found to prevail in thermal behavior of PPV upon heating. The rePET-PPV blends exhibited a single glass transition all over the composition range, with the glass transition temperature (Tg) to vary depending on the blend composition. This indicates miscibility of the blend components in the glassy phase. A melting point depression indicates miscibility in the melt phase. It should be noted that miscibility of polymers is rather rare. Also, the dynamic crystallization of the blends, upon cooling from the melt and upon heating from the glass was studied at various cooling or heating rates, respectively. Upon cooling, first PET crystallizes and the formed PET crystals, induce PPV crystallization. In any case, the blend components crystallize in separate. Finally, rePET-PEF blends were prepared, having low PEF content. Such blends have significant probability to be industrially produced. They can also appear as during recycling the two polymers may be mixed. The blends showed dual glass transition temperatures in the thermograms upon heating after quenching from the melt, but the two values shifted closer to each other and were composition dependent. Partial miscibility of rePET and PEF. Furthermore, the dynamic non-isothermal crystallization of rePET-PEF blends was investigated. PET mainly crystallized in most cases. | en |
| heal.sponsor | Ίδρυμα Ωνάση | el |
| heal.advisorName | Παπαγεωργίου, Γεώργιος | el |
| heal.committeeMemberName | Μπικιάρης, Δημήτριος | el |
| heal.committeeMemberName | Αχιλιάς, Δημήτριος | el |
| heal.committeeMemberName | Παπαγεωργίου, Γεώργιος | el |
| heal.academicPublisher | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας | el |
| heal.academicPublisherID | uoi | el |
| heal.numberOfPages | 241 | el |
| heal.fullTextAvailability | true | - |
| Appears in Collections: | Διατριβές Μεταπτυχιακής Έρευνας (Masters) - ΧΗΜ | |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Μ.Ε. ΕΙΡΗΝΗ ΧΑΤΖΗ (2024).pdf | 18.31 MB | Adobe PDF | View/Open |
This item is licensed under a Creative Commons License
