Μελέτη του πολυμερισμού στερεάς κατάστασης με έμφαση στα βιοπολυμερή: η περίπτωση του πολυ(ηλεκτρικού βουτυλεστέρα) - Georgantas, Konstantinos (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV). Εργαστήριο Τεχνολογίας Πολυμερών, 2016)
Η παρούσα διπλωματική εργασία καταπιάνεται με την μελέτη του πολυ(ηλεκτρικού βουτυλεστέρα) (PBS) και χωρίζεται σε δύο κύρια μέρη: στο θεωρητικό και στο πειραματικό. Στο θεωρητικό μέρος, αρχικά γίνεται μία αναφορά στα βιοαποικοδομήσιμα πολυμερή, με έμφαση στα περιβαλλοντικά και οικονομικά τους πλεονεκτήματα σε σχέση με τα πολυμερή πετροχημικής προέλευσης, καθώς και την αναγκαιότητα αντικατάστασης των τελευταίων από βιολογικής προέλευσης πολυμερή. Ακόμα, γίνεται βιβλιογραφική αναφορά στις βασικές ιδιότητες του PBS όπως είναι η κρυσταλλική του δομή, οι θερμικές και μηχανικές του ιδιότητες. Στη συνέχεια, αναλύονται οι βασικοί τρόποι αποικοδόμησης του PBS: η υδρολυτική και η ενζυμική. Στο τελευταίο κεφάλαιο του θεωρητικού μέρους αναλύεται ο πολυμερισμός στερεάς κατάστασης (ΠΣΚ), ο οποίος αποτελεί και τη ραχοκοκκαλιά της παρούσας διπλωματικής. Συγκεκριμένα, αναλύονται τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του ΠΣΚ σε σχέση με άλλες συμβατικές μεθόδους πολυμερισμού, οι κρίσιμες παράμετροι που επηρεάζουν την διεξαγωγή του και η πιθανή χρήση του ως τεχνική ανακύκλωσης. Αναφορικά με το πειραματικό μέρος, σκοπός είναι η παρακολούθηση της επίδρασης του ΠΣΚ στις φυσικές και θερμικές ιδιότητες προπολυμερών διοξέος βιολογικής προέλευσης και πετροχημικής προέλευσης. Αρχικά, παρουσιάζονται τα προπολυμερή με βάση τα οποία γίνονται οι πειραματικές δοκιμές. Κατόπιν, παρουσιάζονται οι μέθοδοι προσδιορισμού των φυσικών και θερμικών τους ιδιοτήτων, βάσει των οποίων έγινε η αποτίμηση της απόδοσης της διεργασίας του ΠΣΚ. Για τον ποιοτικό προσδιορισμό του μέσου αριθμού μοριακού βάρους γίνονται αναλύσεις ακραίων ομάδων (-COOH) και ιξωδομετρία αραιού διαλύματος, ενώ για τον θερμικό χαρακτηρισμό των προϊόντων του ΠΣΚ εκτελούνται μετρήσεις Διαφορικής Θερμιδομετρίας Σάρωσης (DSC) και Θερμοσταθμικής Ανάλυσης (TGA). Κατά τη μελέτη της τεχνικής του ΠΣΚ σε βιολογικού διοξέος προπολυμερή, στόχος ήταν αρχικά η μελέτη της εφικτότητας της διεργασίας και στη συνέχεια η ποιοτική αναβάθμιση του υλικού σε επίπεδο μοριακού βάρους και θερμικών ιδιοτήτων. Οι παράμετροι της διεργασίας που εξετάστηκαν ήταν η θερμοκρασία, ο χρόνος αντίδρασης και η αρχική συγκέντρωση των δραστικών ομάδων. Όσον αφορά στη μελέτη του ΠΣΚ ως τεχνική ανακύκλωσης, η διερεύνηση αυτή έγινε αποσκοπώντας στην εξεύρεση των βέλτιστων συνθηκών για την μελλοντική εφαρμογή της για την ανακύκλωση του συγκεκριμένου βιοπολυμερούς, όπως γίνεται ήδη στην περίπτωση του PLA. Πιο συγκεκριμένα, δείγματα PBS πετροχημικού και βιολογικού διοξέος υδρολύθηκαν σε συνθήκες αυξημένης θερμοκρασίας και υγρασίας για την παραγωγή των απαραίτητων προπολυμερών. Έπειτα υποβλήθηκαν σε ΠΣΚ με στόχο την ενίσχυση των φυσικών και θερμικών του ιδιοτήτων. Γενικότερα, και οι δύο άξονες της παρούσας πειραματικής εργασίας κινούνται στα πλαίσια της αειφόρου ανάπτυξης και αποσκοπούν στην εξεύρεση τρόπων ώστε να ελαχιστοποιηθεί το περιβαλλοντικό αποτύπωμα της πλαστικής συσκευασίας τροφίμων.