Σύνθεση και μελέτη ιδιοτήτων νέων φουρανοϊκών πολυεστέρων

Abstract

The basis of the present dissertation was the imperative need for development of new biobased materials, capable of replacing or even exceeding their homologues that are oil derivatives. In the present study, the synthesis of furanoate polyesters was carried out by using the dimethylester of FDCA (DMFD) and diols with 2-6 carbon atoms via the basic polymerization technique (PEF, PPF, PBF, PPeF and PHF), while for the diols with 7-12 carbon atoms (with an exception of 11 carbon atoms) a variation of the basic technique was applied (PHepF, POF, PNF, PDeF and PDoF).The study of the polyesters included viscosity measurements, 1Η-NMR, XRD, PLM, DSC, TGA and Py-GC/MS, while for POF, PNF, PDeF and PDoF tensile test was applied. In conclusion, the synthesized polyesters are semicrystalline materials with high nucleation density, they are thermal stable and they produce a plenty of compounds by degradation. Increasing the number of carbon atoms, Tg decreases, while Tm follows the “even-odd number” effect. Finally, the tensile strength of POF, PNF, PDeF and PDoF is higher when the number of methylene groups in the repeat unit is lower.

Βάση της συγκεκριμένης διδακτορικής διατριβής αποτέλεσε η επιτακτική ανάγκη για την ανάπτυξη νέων υλικών από πρώτες ύλες που προέρχονται από ανανεώσιμες πηγές, ικανά να αντικαταστήσουν ή ακόμη και να υπερβούν, τα ομόλογά τους που είναι παράγωγα πετρελαίου. Πραγματοποιήθηκε η σύνθεση και η μελέτη των φουρανοϊκών πολυεστέρων (PEF, PPF, PBF, PPeF, PHF, PHepF, POF, PNF, PDeF, PDoF) με αντιδρώντα το διμεθυλεστέρα του FDCA (DMFD) και τις γραμμικές διόλες από 2 μέχρι 12 άτομα άνθρακα, εκτός της 1,11-εντεκανοδιόλης.. Η σύνθεση των πολυμερών έγινε με τη βασική τεχνική πολυσυμπύκνωσης τήγματος δύο σταδίων. Για τις διόλες με υψηλό μοριακό βάρος (με 7, 8, 9, 10 και 12 C) εφαρμόστηκε μια παραλλαγή της βασικής τεχνικής. Η μελέτη των ιδιοτήτων των πολυεστέρων περιλάμβανε ιξωδομετρία, 1Η-NMR, XRD, PLM, DSC, TGA, Py-GC/MS, ενώ στους πολυεστέρες POF, PNF, PDeF, PDoF εφαρμόστηκε και δοκιμή αντοχής στον εφελκυσμό. Συμπερασματικά προέκυψε ότι οι πολυεστέρες είναι ημικρυσταλλικά πολυμερή με υψηλή πυκνότητα πυρήνωσης, είναι θερμικώς σταθερά και όταν διασπώνται δίνουν πλήθος ενώσεων. Με αύξηση του αριθμού των ατόμων άνθρακα της ΕΔΜ το Tg μειώνεται, ενώ το Tm ακολουθεί το φαινόμενο του άρτιου-περιττού αριθμού μεθυλενομάδων. Τέλος, η αντοχή στον εφελκυσμό των POF, PNF, PDeF και PDoF βελτιώνεται με μείωση του αριθμού μεθυλενομάδων στην ΕΔΜ των πολυεστέρων.