Χημική τροποποίηση λιγνίνης για χρήση της ως πρόδρομο υλικό κατασκευής ινών άνθρακα - Ζυμπελούδη, Δέσποινα (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Επιστήμης και Τεχνικής Υλικών, 2015)
Χαρακτηριστικό της τρέχουσας εποχής είναι η αυξανόμενη απαίτηση των εφαρμογών για νέα υλικά με βελτιωμένες και καινοτόμες ιδιότητες. Ωστόσο, καθώς η παγκόσμια περιβαλλοντική και οικονομική κατάσταση γίνεται ολοένα και πιο ασταθής, είναι αναγκαία η στροφή της προσοχής και μελέτης στις ανανεώσιμες και αειφόρους πρώτες ύλες. Τα βιομόρια ήταν από την αρχή της εξερεύνησης των πράσινων υλικών το επίκεντρο της έρευνας, καθώς αποτελούν πόρους ανανεώσιμους, φθηνούς και οικολογικά φιλικούς προς το περιβάλλον. Συγκεκριμένα, η παρούσα εργασία επικεντρώνεται στο βιοπολυμερές της λιγνίνης, μακρομόριο που βρίσκεται σε αφθονία στο ξύλο των φυτικών ειδών και μέχρι σήμερα χρησιμοποιείται ευρέως, κυρίως για καύση προς παραγωγή ενέργειας. Στην προσπάθεια εύρεσης νέων οικολογικών πρώτων υλών εξετάζεται τα τελευταία χρόνια η χρήση της λιγνίνης ως πρόδρομο υλικό κατασκευής ινών άνθρακα με σκοπό την αύξηση της προστιθέμενής της αξίας. Πλεονεκτήματα του εγχειρήματος αυτού αποτελούν, η ανεξαρτητοποίηση του κόστους κατασκευής ανθρακονημμάτων από τις τιμές του πετρελαίου, η αφθονία και το πολύ χαμηλό κόστος της λιγνίνης. Μειονέκτημα αποτελεί κυρίως η πολυπλοκότητα του μορίου της λιγνίνης, η οποία λειτουργεί ως εμπόδιο στην κατανόηση των φαινομένων που λαμβάνουν χώρα κατά την επεξεργασία της, με αποτέλεσμα η παραγωγή ινών να καταλήγει σε προϊόντα με ιδιότητες πολύ υποδεέστερες από τις τρέχουσες εμπορικές ίνες άνθρακα. Στη παρούσα εργασία έγινε προσπάθεια για καλύτερη κατανόηση του μορίου της λιγνίνης, πραγματοποιήθηκε βιβλιογραφική ανασκόπηση στη πρόοδο της έρευνας σχετικά με την κατασκευή ινών άνθρακα από λιγνίνη και από μίγματα λιγνίνης με άλλα εμπορικά πολυμερή και στη συνέχεια μελετήθηκαν ορισμένες χημικές τροποποιήσεις του μορίου, με σκοπό την εξερεύνηση της επίδρασης των τροποποιήσεων αυτών στη δομή της. Συγκεκριμένα, πραγματοποιήθηκε ακετυλίωση της λιγνίνης με δύο ειδών ανυδρίτες, αλκυλίωση της δομής με αλειφατική αλυσίδα και τέλος δείγματα λιγνίνης υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με οξύ. Ακόμα, έγινε προσπάθεια εφαρμογής των πειραματικών διεργασιών σε μεγαλύτερη κλίμακα, με σκοπό την μελέτη της συμπεριφοράς του υλικού καθώς και την παραγωγή ποσοτήτων που θα διευκολύνουν την μετέπειτα ανάμιξη των δειγμάτων με άλλα πολυμερή. Τα αποτελέσματα των πειραματικών διεργασιών χαρακτηρίστηκαν με υπέρυθρη φασματοσκοπία για την ποιοτική αξιολόγηση των τροποποιήσεων, εξετάστηκαν ως προς τη θερμική τους σταθερότητα μέσω θερμοσταθμικής ανάλυσης και ως προς την ομοιογένεια των κατανομών των μοριακών τους βαρών, και τέλος εξετάστηκε η μορφολογία μέσω ηλεκτρονικού μικροσκοπίου. Η μελέτη και τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν, έχουν σκοπό να αποτελέσουν την βάση και ένα σημείο αναφοράς για επόμενες εργασίες, στις οποίες θα δοκιμαστούν τα υλικά που παρήχθησαν σε διαδικασίες ινοποίησης και ανάμιξης με άλλα πολυμερή.