E-Locus - Ιδρυματικό Καταθετήριο Πανεπιστημίου Κρήτης - Διάδοση ελαστικών /ακουστικών διεγέρσεων σε δομικές αλλαγές σε δοκίμια πολυπροπυλενίου

Αρχική Διάδοση ελαστικών /ακουστικών διεγέρσεων σε δομικές αλλαγές σε δοκίμια πολυπροπυλενίου

Αποτελέσματα - Λεπτομέρειες

[Προσθήκη στο καλάθι]

Κωδικός Πόρου

000351446

Τίτλος

Διάδοση ελαστικών /ακουστικών διεγέρσεων σε δομικές αλλαγές σε δοκίμια πολυπροπυλενίου

Άλλος τίτλος

Propagation of acoustic/elastic excitations of polypropylene industrial samples

Συγγραφέας

Βουδούρης, Παναγιώτης Ευάγγελος

Σύμβουλος διατριβής

Φυτάς, Γεώργιος

Περίληψη

Στόχος της παρούσας εργασίας, ήταν η πειραματική μελέτη των ελαστικών ιδιοτήτων λεπτών υμενίων νανοσύνθετων υλικών που αποτελούνται από μια πολυμερική μήτρα, με εμπλουτισμένα σε αυτήν ανόργανα νανοσωματίδια. Για το προσδιορισμό των βασικών ιδιοτήτων των επιμέρους συστατικών τους μελετήθηκε η συμπεριφορά πρότυπων πολυμερικών συστημάτων και νανοσωματιδίων. Για τα άμορφα πολυμερικά συστήματα πολυπροπυλενίου και πολυισοπρενίου, εφαρμόστηκε η φασματοσκοπία σκέδασης Brillouin (BLS) σε θερμοκρασίες πολύ υψηλότερες από το σημείο υαλώδους μετάβασης (Τ~Τ_g+100Κ) και προσδιορίστηκε ένας χαρακτηριστικός χρόνος χαλάρωσης μέσω της διασποράς του μέτρου ελαστικότητας M*. Βρέθηκε πως ο χαρακτηριστικός χρόνος χαλάρωσης τ_BLS που προσδιορίστηκε από την φασματοσκοπία BLS σχετίζεται με τη θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης και ακολουθεί μια θερμοκρασιακή συμπεριφορά αντίστοιχη με αυτήν των χαρακτηριστικών χρόνων χαλάρωσης της τμηματικής κίνησης της αλυσίδας τ_α. Για πολυμερικά συστήματα (πολυισοπρενίου και πολυπροπυλενίου) που η κατανομή των χρόνων χαλάρωσης σε μια δεδομένη θερμοκρασία είναι ευρεία βρέθηκαν μεγάλες αποκλίσεις ανάμεσα στους χρόνους τ_BLS και τ_α. Αντίθετα συγκρίνοντας αυτούς τους δυο χαρακτηριστικούς χρόνους χαλάρωσης για ένα πρότυπο μοριακό υαλοποιητή (όρθο-τερφαινύλιο), που η κατανομή των χρόνων χαλάρωσης είναι σχεδόν δέλτα, βρέθηκε ότι η διαφορά μεταξύ των τ_α και τ_BLS να είναι πολύ μικρή. Το φαινόμενο αποδόθηκε στο ότι ο χαρακτηριστικός χρόνος χαλάρωσης που ανιχνεύουμε χρησιμοποιώντας την φασματοσκοπία BLS συνδέεται με τον χρόνο τ_α αλλά σε αντίθεση με τις υπόλοιπες κλασσικές τεχνικές που εφαρμόζονται για τον προσδιορισμό του: DS, PCS και DLS, τον ανιχνεύουμε στη γρήγορη περιοχή της κατανομής του. Για να προστεθεί μια ακόμη πειραματική τεχνική στον πιθανό προσδιορισμό του τα σε θερμοκρασίες πολύ υψηλότερες της T_g, διερευνήθηκε η εφαρμογή της φασματοσκοπίας συσχέτισης φθορισμού σε δείγματα άμορφων πολυμερών και βρέθηκε πως, υπό συνθήκες, είναι δυνατός ο προσδιορισμός του τ_α, αξιοποιώντας την τιμή του συντελεστή διάχυσης μιας χρωμοφόρας ένωσης μέσα στα υπό εξέταση πολυμερών. Όσο αφόρα τα νανοσωματίδια, χρησιμοποιήθηκαν σωματίδια τύπου: πυρήνα (SiO₂)-μανδύα (πολυστυρενίου) διαφορετικής πυκνότητας πρόσδεσης στο πυρήνα (600- 1100 αλυσίδες/πυρήνα). Αυτά συνθέτονται από ένα μεγάλο αριθμό γραμμικών πολυμερικών αλυσίδων χημικά ενωμένων σε ένα κοινό πυρήνα. Για τα σωματίδια αυτά (PS@SiO₂) προσδιορίστηκε το μέγεθος και το σχήμα τους σε αραιά διαλύματα μέσω τη τεχνικής της δυναμικής σκέδασης φωτός. Σε πυκνά διαλύματα, που τα σωματίδια έρχονται πολύ κοντά μεταξύ τους, μετά από μια κρίσιμη συγκέντρωση, βρέθηκε πως είναι δυνατή η ‘διείσδυση’ (interpenetration) των πολυμερικών τους αλυσίδων ανάμεσα σε δυο ίδια σωματίδια. Για το σωματίδιο που οι εμβολιασμένες αλυσίδες είναι λίγες και μακριές η διείσδυση των αλυσίδων παρουσιάζεται σε συγκεντρώσεις κοντά στη συγκέντρωση αλληλοεπικάλυψης. Παρόμοια δυναμική συμπεριφορά παρουσίασε και το δεύτερο PS@SiO₂, που ο ανόργανος πυρήνας ήταν εμβολιασμένος με πολλές και μικρές αλυσίδες, αλλά, σε πολύ μεγαλύτερες συγκεντρώσεις από την συγκέντρωση αλληλοεπικάλυψης. Για παραπάνω σωματίδια τύπου πυρήνα-μανδύα (PS@SiO₂) έγινε η διασπορά τους μέσα σε μήτρα πολυστρυρενίου και παρασκευαστήκαν δείγματα λεπτών υμενίων συγκέντρωσης σε SiO2: 1.2 – 30% w/t. Εφαρμόζοντας την τεχνική BLS σε δυο διαφορετικές γεωμετρίες σκέδασης, προσδιορίστηκαν οι ελαστικές ιδιότητες των δειγμάτων, παράλληλα και κάθετα προς την επιφάνεια των υμενίων μέσω επιλεκτικής διεύθυνσης του κυματαριθμού σκέδασης. Εξετάζοντας δείγματα διαφορετικής σύστασης σε SiO₂ βρέθηκε πως οι ελαστικές ιδιότητες των νανοσύνθετων υλικών είναι διαφορετικές από αυτές της πολυμερικής μήτρας. Τα αποτελέσματα έδειξαν πως, οι ελαστικές τους ιδιότητες των νανοσύνθετων υμενίων παράλληλα προς την επιφάνεια τους ενισχύονται, ενώ κάθετα προς την επιφάνεια εξασθενούν σε σχέση με τη μήτρα του πολυστυρενίου.

Φυσική περιγραφή

vii, 79 σ. : εικ. ; 30 εκ.

Γλώσσα

Ελληνικά

Θέμα

Brillouin Light Scattering

Core Shell Particles

Elastic Properties of Thin films

Fluorescent Correlation Spectroscopy

Glass Transition Dynamics

Phonons

Photon Correlation Spectroscopy