Ανάπτυξη και μελέτη πολυμερικών υλικών με αντιπυρικές ιδιότητες
Οι μεγάλες απώλειες σε ανθρώπινο αλλά και σε οικονομικό επίπεδο λόγω της καταστρεπτικής δύναμης της φωτιάς, γέννησε την ανάγκη της σύνθεσης και χρήσης αντιπυρικών υλικών. Τα τελευταία χρόνια, το επιστημονικό ενδιαφέρον έχει στραφεί στη σύνθεση νέων, φιλικών ως προς το περιβάλλον αντιπυρικών προσθέτω...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2017
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/9987 |
| id |
nemertes-10889-9987 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Αντιπυρικότητα Χουντίτης Φώσφορος Πρόσθετα Εποξειδικές ομάδες Ομάδες πολυστυρενοσουλφονικού οξέος Ποιότητα επίστρωσης Flame retardancy Huntite Phosphorus Additives Epoxy groups Polystyrene sulfonic acid groups Coating quality Minimum oxygen index (LOI) 628.922 2 |
| spellingShingle |
Αντιπυρικότητα Χουντίτης Φώσφορος Πρόσθετα Εποξειδικές ομάδες Ομάδες πολυστυρενοσουλφονικού οξέος Ποιότητα επίστρωσης Flame retardancy Huntite Phosphorus Additives Epoxy groups Polystyrene sulfonic acid groups Coating quality Minimum oxygen index (LOI) 628.922 2 Κουκουμτζής, Βασίλης Ανάπτυξη και μελέτη πολυμερικών υλικών με αντιπυρικές ιδιότητες |
| description |
Οι μεγάλες απώλειες σε ανθρώπινο αλλά και σε οικονομικό επίπεδο λόγω της καταστρεπτικής δύναμης της φωτιάς, γέννησε την ανάγκη της σύνθεσης και χρήσης αντιπυρικών υλικών. Τα τελευταία χρόνια, το επιστημονικό ενδιαφέρον έχει στραφεί στη σύνθεση νέων, φιλικών ως προς το περιβάλλον αντιπυρικών προσθέτων που δεν θα περιέχουν αλογονούχες ενώσεις, λόγω της υψηλής τοξικότητάς τους. Μια τέτοια κατηγορία αντιπυρικών προσθέτων αποτελεί το υδροξείδιο του μαγνησίου (ΜΗ), ένα φιλικό προς το περιβάλλον αντιπυρικό που εμφανίζει και άλλα πλεονεκτήματα όπως υψηλή θερμοκρασία αποσύνθεσης, μη τοξικότητα, χαμηλό κόστος και καταστολή καπνού. Τα αντιπυρικά πρόσθετα δρουν αναστέλλοντας ή καθυστερώντας την παραγωγή φλόγας για την αποφυγή της εξάπλωσης της φωτιάς, τόσο στην αέρια όσο και στη στερεά φάση. Βρίσκουν πολλές εφαρμογές σε όλα τα στάδια της κατασκευής κτιριακών εγκαταστάσεων και στη διακόσμησή τους, στην αεροναυπηγική καθώς και στην κλωστοϋφαντουργία.
Στην παρούσα εργασία, πραγματοποιήθηκε η σύνθεση νέων φιλικών ως προς το περιβάλλον αντιπυρικών ενώσεων που αξιοποιούν την αντιπυρικότητα του φωσφόρου αλλά και νέων πολυμερικών πρόσθετων (δραστικά ολιγομερή-ROs) που φέρουν εποξειδικές ομάδες και ομάδες πολυστυρενοσουλφονικού νατρίου και βοηθούν στη καλύτερη διασπορά του ανόργανου αντιπυρικού υλικού. Πραγματοποιήθηκε εισαγωγή των αντιπυρικών του φωσφόρου σε εμπορικές πολυμερικές μήτρες, όπως το πολυφαινυλοσουλφίδιο-PPS και ο πολυμεθακρυλικός μεθυλεστέρας-ΡΜΜΑ, για τη μελέτη της επίδρασης των προσθέτων στην αντιπυρικότητα των πολυμερών. Για τον έλεγχο της αντιπυρικότητας πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις του δείκτη ελαχίστου οξυγόνου (LOI), με τον οποίο μετριέται η ελάχιστη συγκέντρωση οξυγόνου [O2] στο μείγμα οξυγόνου / αζώτου [O2/Ν2], η οποία είτε διατηρεί την καύση της φλόγας του υλικού για 3 λεπτά ή καταναλώνει μήκος 5 cm από το δείγμα.
Στη συνέχεια, δημιουργήθηκαν μίγματα διαφόρων πολυμερικών μητρών, όπως ο οξικός πολυβινυλεστέρας-PVAc και το συμπολυμερές μεθακρυλικού μεθυλεστέρα-ακρυλικού βουτυλεστέρα-P(MMA-co-butyl acrylate), ενός ανόργανου πληρωτικού (μίγμα χουντίτη-υδρομαγνησίτη) και διαφόρων αντιπυρικών πρόσθετων που φέρουν
12
ομάδες πολυστυρενοσουλφονικού οξέος αλλά και φώσφορο, με στόχο την εύρεση της βέλτιστης αναλογίας ορυκτού-πολυμερούς και της ύπαρξης συνέργειας μεταξύ ορυκτού-φωσφόρου, καθώς και τον έλεγχο της συμβατότητας των διαλυτών, της ποιότητας επίστρωσης των μιγμάτων και τέλος της αντιπυρικότητας.
Ακόμα, παρασκευάστηκαν μίγματα των εμπορικών πολυμερικών μητρών που χρησιμοποιούνται ως χρώματα για ξύλα, καθώς και του ανόργανου ορυκτού με τρεις διαφορετικές κατηγορίες πρόσθετων. Οι κατηγορίες των ROs που χρησιμοποιήθηκαν είναι εκείνες που φέρουν ομάδες πολυστυρενοσουλφονικού οξέος, αυτά που φέρουν εποξειδικές ομάδες και τέλος οργανικοί διαπορείς του εμπορίου. Πραγματοποιήθηκε σύγκριση των μιγμάτων με τα διάφορα πρόσθετα ως προς τη ποιότητα επίστρωσης και την αντιπυρικότητα και αναζητήθηκαν οι αναλογίες μεταξύ των τριών συστατικών των μιγμάτων που θα απέδιδαν τα βέλτιστα αποτελέσματα.
Τέλος, τα συστήματα που έδωσαν την καλύτερη ποιότητα επίστρωσης και αντιπυρικότητα δοκιμάστηκαν σε μεγαλύτερη κλίμακα. Συγκεκριμένα, πραγματοποιήθηκαν επιστρώσεις αυτών σε ξύλα ώστε να μελετηθεί η ποιότητα τους και στη συνέχεια έγινε μέτρηση της αντιπυρικότητας τους σε κώνο θερμιδομετρίας, ώστε να εξακριβωθεί αν είναι κατάλληλα για χρήση σε χρώματα που χρησιμοποιούνται σε ξύλινα σπίτια. |
| author2 |
Καλλίτσης, Ιωάννης |
| author_facet |
Καλλίτσης, Ιωάννης Κουκουμτζής, Βασίλης |
| format |
Thesis |
| author |
Κουκουμτζής, Βασίλης |
| author_sort |
Κουκουμτζής, Βασίλης |
| title |
Ανάπτυξη και μελέτη πολυμερικών υλικών με αντιπυρικές ιδιότητες |
| title_short |
Ανάπτυξη και μελέτη πολυμερικών υλικών με αντιπυρικές ιδιότητες |
| title_full |
Ανάπτυξη και μελέτη πολυμερικών υλικών με αντιπυρικές ιδιότητες |
| title_fullStr |
Ανάπτυξη και μελέτη πολυμερικών υλικών με αντιπυρικές ιδιότητες |
| title_full_unstemmed |
Ανάπτυξη και μελέτη πολυμερικών υλικών με αντιπυρικές ιδιότητες |
| title_sort |
ανάπτυξη και μελέτη πολυμερικών υλικών με αντιπυρικές ιδιότητες |
| publishDate |
2017 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/9987 |
| work_keys_str_mv |
AT koukoumtzēsbasilēs anaptyxēkaimeletēpolymerikōnylikōnmeantipyrikesidiotētes AT koukoumtzēsbasilēs developmentandstudyofpolymericmaterialswithflameretardantproperties |
| _version_ |
1771297211147091968 |
| spelling |
nemertes-10889-99872022-09-05T11:17:20Z Ανάπτυξη και μελέτη πολυμερικών υλικών με αντιπυρικές ιδιότητες Development and study of polymeric materials with flame retardant properties Κουκουμτζής, Βασίλης Καλλίτσης, Ιωάννης Μπόκιας, Γεώργιος Βογιατζής, Γεώργιος Koukoumtzis, Vasilis Αντιπυρικότητα Χουντίτης Φώσφορος Πρόσθετα Εποξειδικές ομάδες Ομάδες πολυστυρενοσουλφονικού οξέος Ποιότητα επίστρωσης Flame retardancy Huntite Phosphorus Additives Epoxy groups Polystyrene sulfonic acid groups Coating quality Minimum oxygen index (LOI) 628.922 2 Οι μεγάλες απώλειες σε ανθρώπινο αλλά και σε οικονομικό επίπεδο λόγω της καταστρεπτικής δύναμης της φωτιάς, γέννησε την ανάγκη της σύνθεσης και χρήσης αντιπυρικών υλικών. Τα τελευταία χρόνια, το επιστημονικό ενδιαφέρον έχει στραφεί στη σύνθεση νέων, φιλικών ως προς το περιβάλλον αντιπυρικών προσθέτων που δεν θα περιέχουν αλογονούχες ενώσεις, λόγω της υψηλής τοξικότητάς τους. Μια τέτοια κατηγορία αντιπυρικών προσθέτων αποτελεί το υδροξείδιο του μαγνησίου (ΜΗ), ένα φιλικό προς το περιβάλλον αντιπυρικό που εμφανίζει και άλλα πλεονεκτήματα όπως υψηλή θερμοκρασία αποσύνθεσης, μη τοξικότητα, χαμηλό κόστος και καταστολή καπνού. Τα αντιπυρικά πρόσθετα δρουν αναστέλλοντας ή καθυστερώντας την παραγωγή φλόγας για την αποφυγή της εξάπλωσης της φωτιάς, τόσο στην αέρια όσο και στη στερεά φάση. Βρίσκουν πολλές εφαρμογές σε όλα τα στάδια της κατασκευής κτιριακών εγκαταστάσεων και στη διακόσμησή τους, στην αεροναυπηγική καθώς και στην κλωστοϋφαντουργία. Στην παρούσα εργασία, πραγματοποιήθηκε η σύνθεση νέων φιλικών ως προς το περιβάλλον αντιπυρικών ενώσεων που αξιοποιούν την αντιπυρικότητα του φωσφόρου αλλά και νέων πολυμερικών πρόσθετων (δραστικά ολιγομερή-ROs) που φέρουν εποξειδικές ομάδες και ομάδες πολυστυρενοσουλφονικού νατρίου και βοηθούν στη καλύτερη διασπορά του ανόργανου αντιπυρικού υλικού. Πραγματοποιήθηκε εισαγωγή των αντιπυρικών του φωσφόρου σε εμπορικές πολυμερικές μήτρες, όπως το πολυφαινυλοσουλφίδιο-PPS και ο πολυμεθακρυλικός μεθυλεστέρας-ΡΜΜΑ, για τη μελέτη της επίδρασης των προσθέτων στην αντιπυρικότητα των πολυμερών. Για τον έλεγχο της αντιπυρικότητας πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις του δείκτη ελαχίστου οξυγόνου (LOI), με τον οποίο μετριέται η ελάχιστη συγκέντρωση οξυγόνου [O2] στο μείγμα οξυγόνου / αζώτου [O2/Ν2], η οποία είτε διατηρεί την καύση της φλόγας του υλικού για 3 λεπτά ή καταναλώνει μήκος 5 cm από το δείγμα. Στη συνέχεια, δημιουργήθηκαν μίγματα διαφόρων πολυμερικών μητρών, όπως ο οξικός πολυβινυλεστέρας-PVAc και το συμπολυμερές μεθακρυλικού μεθυλεστέρα-ακρυλικού βουτυλεστέρα-P(MMA-co-butyl acrylate), ενός ανόργανου πληρωτικού (μίγμα χουντίτη-υδρομαγνησίτη) και διαφόρων αντιπυρικών πρόσθετων που φέρουν 12 ομάδες πολυστυρενοσουλφονικού οξέος αλλά και φώσφορο, με στόχο την εύρεση της βέλτιστης αναλογίας ορυκτού-πολυμερούς και της ύπαρξης συνέργειας μεταξύ ορυκτού-φωσφόρου, καθώς και τον έλεγχο της συμβατότητας των διαλυτών, της ποιότητας επίστρωσης των μιγμάτων και τέλος της αντιπυρικότητας. Ακόμα, παρασκευάστηκαν μίγματα των εμπορικών πολυμερικών μητρών που χρησιμοποιούνται ως χρώματα για ξύλα, καθώς και του ανόργανου ορυκτού με τρεις διαφορετικές κατηγορίες πρόσθετων. Οι κατηγορίες των ROs που χρησιμοποιήθηκαν είναι εκείνες που φέρουν ομάδες πολυστυρενοσουλφονικού οξέος, αυτά που φέρουν εποξειδικές ομάδες και τέλος οργανικοί διαπορείς του εμπορίου. Πραγματοποιήθηκε σύγκριση των μιγμάτων με τα διάφορα πρόσθετα ως προς τη ποιότητα επίστρωσης και την αντιπυρικότητα και αναζητήθηκαν οι αναλογίες μεταξύ των τριών συστατικών των μιγμάτων που θα απέδιδαν τα βέλτιστα αποτελέσματα. Τέλος, τα συστήματα που έδωσαν την καλύτερη ποιότητα επίστρωσης και αντιπυρικότητα δοκιμάστηκαν σε μεγαλύτερη κλίμακα. Συγκεκριμένα, πραγματοποιήθηκαν επιστρώσεις αυτών σε ξύλα ώστε να μελετηθεί η ποιότητα τους και στη συνέχεια έγινε μέτρηση της αντιπυρικότητας τους σε κώνο θερμιδομετρίας, ώστε να εξακριβωθεί αν είναι κατάλληλα για χρήση σε χρώματα που χρησιμοποιούνται σε ξύλινα σπίτια. Large losses in human and economic terms because of the destructive power of fire, gave birth to the need of the composition and use of flame retardant materials. In recent years, scientific interest has been focused on the synthesis of new, friendly to the environment, fireproofing additives that do not contain halogen compounds, because of their high toxicity. One such class of flame retardant additives is magnesium hydroxide (MH), an environmentally-friendly flame retardant, exhibiting advantages such as a high decomposition temperature, non-toxicity, low cost and smoke suppression. The flame retardant additives act by inhibiting or delaying the production of flame to prevent the spread of fire, both to gas and to solid phase. They find many applications in all stages of construction buildings and their decoration, aerospace and textiles. In the present work, new eco-friendly flame retardant compounds which will exploit the flame retardancy of phosphorus and new polymeric additives (reactive oligomers-ROs) which bear epoxy or acid groups of polystyrene sulfonic acid and will help in better dispersion of any filler have been synthesized. Introduction of the synthesized phosphorus-containing flame retardants in commercial polymeric matrices such as polyphenylene sulfide-PPS and poly(methyl methacrylate)-PMMA was carried out, to study the effect of additives on the flame retardancy of polymers. To determine the flame retardancy, measurements of the minimum oxygen index (LOI) were performed, in which the minimum concentration of oxygen [O2] in the mixture of oxygen/nitrogen [O2/N2], which can maintain the combustion flame of the material for 3 minutes or can consume length 5 cm from the sample, was measured. Then, mixtures of various polymeric matrices, such as polyvinyl acetate-PVAc and a copolymer of methyl methacrylate-butyl acrylate-P(MMA-co-butyl acrylate), an inorganic filler (mixture of huntite-hydromagnesite) and various flame retardant additives bearing groups of polystyrene sulfonic acid and phosphorus, were prepared. The aim of this study is to find the optimum mineral-polymer ratio and the existence of synergism between mineral and phosphorus, checking the compatibility of the solvents, the quality of the coating mixtures and their flame retardancy. 14 Yet, mixtures of commercial polymeric matrices which are used as paints for wood, the inorganic mineral and three different classes of additives were prepared. The categories of the used ROs are these with polystyrene sulfonic acid groups, those bearing epoxy groups and finally commercial organic dispersants. A comparison of the mixtures with various additives was performed, checking the quality of the coatings, their flame retardancy and the ratios between the three components of the mixtures which would yield optimal results. Finally, the systems which gave better coating quality and flame retardancy were tested on a larger scale. Specifically, these systems were coated on wood substrate in order to study the quality of the coating and then their flame retardancy was measured in cone calorimetry to determine whether it is suitable for use in paints used in wooden houses. 2017-02-10T08:44:07Z 2017-02-10T08:44:07Z 2016-02-22 Thesis http://hdl.handle.net/10889/9987 gr 12 application/pdf |
