Χρήση του D-λεμονενίου ως μονομερούς αντιδράσεων πολυμερισμού καθώς και ως βελτιωτικού των ιδιοτήτων συμβατικών πολυμερών

Abstract

The present dissertation, under the title ‘Use of D-limonene as monomer in polymerization reactions and as an additive for the enhancement of commodity polymer’s properties’, was performed in four stages. In the first stage D-limonene was used as a monomer in a cationic polymerization reaction. For the needs of this study a suitable reaction apparatus was developed along with the optimization of the reaction conditions. The products of this reaction were analyzed by means of their physical and chemical properties. In the second stage of the study these products were used as additive in High Impact Polystyrene and the final mixtures were analyzed by means of their mechanical properties along with their thermal stability. In the third stage of the dissertation D-limonene was used as a monomer for the copolymerization reaction with styrene, using a controlled radical polymerization method. Reaction kinetic along with the properties of the final polymers were monitored. Finally, miniemulsion polymerization method was applied for the encapsulation of D-limonene in polymer matrix. A suitable apparatus was developed and the final products were analyzed by means of their physical properties. The diffusion of D-limonene from the synthesized particles, in elevated temperatures, was monitored in order to evaluate the use of the particles in applications that include elevated temperatures. Particles’ antimicrobial activity was also assessed.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή με τίτλο «Χρήση του D-λεμονενίου ως μονομερούς σε αντιδράσεις πολυμερισμού καθώς και ως βελτιωτικού των ιδιοτήτων συμβατικών πολυμερών», πραγματοποιήθηκε σε τέσσερα διαφορετικά στάδια. Το πρώτο μέρος της διδακτορικής διατριβής περιλαμβάνει τη χρήση του D-λεμονενίου ως μονομερούς, για τη σύνθεση πολυλεμονενίου με τη μέθοδο του κατιονικού πολυμερισμού, αναπτύχτηκε η κατάλληλη πειραματική διάταξη για τη διεξαγωγή του κατιονικού πολυμερισμού καθώς επίσης έγινε και η βελτιστοποίηση της πειραματικής διαδικασίας. Τα προϊόντα της αντίδρασης πολυμερισμού χαρακτηρίστηκαν πλήρως ως προς τις φυσικοχημικές και θερμικές τους ιδιότητες. Στο δεύτερο μέρος της διατριβής, χρησιμοποιήθηκαν τα προϊόντα της αντίδρασης του κατιονικού πολυμερισμού του D-λεμονενίου, ως πρόσθετα για τη βελτίωση των ιδιοτήτων συμβατικών πολυμερών. Πιο συγκεκριμένα παρασκευάστηκαν μίγματα πολυλεμονενίου με πολυστυρένιο υψηλής αντοχής σε κρούση (HIPS), τα οποία μελετήθηκαν ως προς την αντοχή τους σε συνθήκες θερμικής οξείδωσης, την αντοχή τους σε θερμική διάσπαση καθώς και για πιθανή αντιμικροβιακή δράση. Το τρίτο μέρος της εργασίας, είχε ως αντικείμενο τη χρήση του D-λεμονενίου ως μονομερούς στην αντίδραση συμπολυμερισμού του με στυρένιο, με τη μέθοδο του ελεγχόμενου πολυμερισμού ελευθέρων ριζών με τη χρήση σταθερής ρίζας. Συγκεκριμένα, πραγματοποιήθηκε η ανάπτυξη της πειραματικής διαδικασίας, η κινητική ανάλυση της αντίδρασης πολυμερισμού και ο χαρακτηρισμός των προϊόντων. Στο τέταρτο μέρος της διδακτορικής διατριβής πραγματοποιήθηκε η ενθυλάκωση του D-λεμονενίου σε πολυμερικά νανοσωματίδια με τη μέθοδο του πολυμερισμού μίνι γαλακτώματος, με σκοπό τη σύνθεση λειτουργικών σωματιδίων. Για τον σκοπό αυτό αναπτύχτηκε η κατάλληλη πειρατική διαδικασία του πολυμερισμού μίνι γαλακτώματος, ενώ έγινε και ο χαρακτηρισμός των προϊόντων της αντίδρασης. Επίσης μελετήθηκε η απελευθέρωση του D-λεμονενίου, υπό ελεγχόμενες συνθήκες σε θερμοκρασίες υψηλότερες από αυτή του περιβάλλοντος με σκοπό την προσομοίωση της συμπεριφοράς του υλικού σε εφαρμογές που απαιτούν υψηλές θερμοκρασίες. Τέλος, πραγματοποιήθηκε έλεγχος της αντιμικροβιακής δράσης των συγκεκριμένων σωματιδίων.