Search the digital library catalog

Abstract: V zadnjih letih se za naprednejše korozijske zaščite raznih kovinskih konstrukcij in naprav uporabljajo med drugim v veliki meri polietileni (PE), ki so zaradi svojih kemijskih in fizikalnih lastnosti še kako zanimivi. Njihova uporaba je vedno bolj zaželjena in razširjena v industrijah praškastih premazov (barve, laki), kjer velik omejitveni faktor predstavljajo okolju nevarne hlapne organske spojine (HOS, ang. volatile organic compound - VOC). Trend po svetu in predvsem v Evropi je zadnje čase naravnan k zeleni kemiji in k pridobivanju izdelkov visoke tržne vrednosti s praktično ničelno oz. minimalno vsebnostjo organskih spojin pri procesiranju in izdelavi produktov. Ker ogljikov dioksid (CO2) konvencionalnim topilom že vrsto let predstavlja odlično alternativo, smo v prvem sklopu doktorske disertacije za potrebe načrtovanj različnih visokotlačnih procesov izvedli preliminarne raziskave za polietilene nizke in visoke gostote, saj pri obsežnem pregledu strokovne znanstvene literature teh podatkov nismo zasledili oz. jih je v okrnjeni obliki zelo malo. Glavni cilj prvega sklopa doktorske raziskave je pridobitev podatkov o faznih ravnotežjih trdno-tekoče (S-L) za polietilene, topnost in difuzivnost plina (fluida) CO2 v polietilenih. Pridobljeni podatki so ključnega pomena in služijo za načrtovanje procesiranja s polietileni. Raziskali smo obnašanje in zmožnost procesiranja polietilenov v sub- in superkritičnih fluidih (CO2, propan). Fazna ravnotežja trdno-tekoče (S-L) za polietilen nizke gostote (LDPE) in polietilen visoke gostote (HDPE) smo raziskali v atmosferi ogljikovega dioksida (CO2) in propana. Meritve smo izvajali v območju tlaka od 0 do 90 MPa. S pomočjo magnetne suspenzijske tehtnice (MSB) smo raziskali topnost in difuzivnost ogljikovega dioksida v polietilenih v območju tlaka od 0 do 30 MPa pri temperaturi 373 K (100 °C). Topnost fluida v polietilenih je pogojena s tlakom in/ali temperaturo in povzroča običajno nabrekanje materiala, prav tako pa se s topnostjo plina povečuje polimeru masa. Posledično se polimerom zaradi tega zniža viskoznost in temperatura tališča. V atmosferi ogljikovega dioksida na tališče LDPE medsebojno vplivata učinek raztapljanja plina v polimer in učinek hidrostatičnega tlaka, ki med seboj konkurirata. V atmosferi propana smo zasledili obraten trend, pri čemer hidrostatični tlak ni bil tako izrazit. Učinek raztapljanja propana prevladuje nad učinkom hidrostatičnega tlaka. Za HDPE je učinek hidrostatičnega tlaka izražen v celotnem območju tlaka CO2, medtem ko v propanu učinek raztapljanja plina nad hidrostatičnim tlakom prevladuje. Polietilenom se tališče v propanu glede na medij CO2 v povprečju zniža za 17 K.Iz pridobljenih podatkov MSB je razvidno, da topnost CO2 v polietilenih z višanjem tlaka narašča in doseže najvišje vrednosti za PE nizke gostote, najnižje vrednosti pa za PE visoke gostote. V drugem sklopu doktorske disertacije smo se osredotočili na raziskave nove tehnike sinteze biorazgradljivega polimera poli(propilen fumarata) (PPF) v superkritičnem ogljikovemu dioksidu (scCO2). PPF bi lahko v biomedicinskih aplikacij služil kot potencialen material za umetno maso in substitut človeškim kostem (implantat), v katerega bi se vraščale celice, ali pa bi služil kot material za sproščanje zdravilnih učinkovin. Predvsem nas je zanimalo ali sinteza PPF v odsotnosti katalizatorjev v scCO2 sploh poteče. Izkazalo se je, da je scCO2 odličen medij za kemijsko sintezo PPF.Poznana je cela vrsta klasičnih (konvencionalnih) sintez, ki se med seboj bistveno ne razlikujejo. Vsem tehnikam sinteze je skupna problematika katalizatorjev in konvencionalnih organskih topil, ki v nadaljevanju sinteze služijo za čiščenje produkta.
Keywords: polietilen, sub- in superkritični ogljikov dioksid, propan, poli(propilen fumarat), fazna ravnotežja trdno-tekoče in para-tekoče, magnetna suspenzijska tehtnica, tkivno inženirstvo in tehnologija kostnih nadomestkov.
Published in DKUM: 29.05.2015; Views: 3081; Downloads: 390
Full text (7,05 MB)

Abstract: Procesiranje polimerov s CO2 z ustrezno metodo in pri ustreznih obratovalnih pogojih, daje polimerom posebne fizikalne in mehanske lastnosti, katere omogočajo njihovo uporabo v biomedicini, farmacevtski industriji, industriji praškastih premazov, tekstilni industriji… Poznavanje topnosti in difuzijskih koeficientov SC CO2 pri različnih parametrih (tlak, temperatura) je za načrtovanje teh postopkov obdelave polimerov ključnega pomena. Topnosti in difuzijske koeficiente CO2 smo določali v polimerih poli(L-laktid) (PLLA) in poli(laktid-ko-glikolid) (PLGA) ter komercialnem β-hidroksialkil amidu (β-HAA) z gravimetrično metodo. Z MSB (magnetno suspenzijsko tehtnico) smo meritve opravili pri treh različnih temperaturah (333 K, 353 K in 373 K) in tlakih do 30 MPa. Po izpostavitvi omenjenih substanc tlaku je zaradi raztapljanja plinskih molekul substanca nabreknila, to spremembo volumna smo posneli s kamero. Sliko smo obdelali v programu ImageJ, kjer smo predpostavili premer kivete kot začetno referenco, in določili volumne substanc po absorpciji CO2. Dobljene meritve z MSB smo ustrezno obdelali in popravili z upoštevanjem sprememb volumnov. Sprememba volumna je pri PLLA in PLGA rasla s povišanjem tlaka, pri β-HAA pa se je po kratkem povišanju znižala in ostala konstantna, kar pripisujemo hidrostatičnemu tlaku. Topnosti CO2 so se z zviševanjem tlaka in z zniževanjem temperature v vseh treh primerih povečevale. Difuzijski koeficienti so odvisni od koncentracije CO2 v polimeru oz. β-HAA, pri vseh substancah in pogojih na začetku strmo naraščajo, dokler ne dosežejo maksimalnih vrednosti, nato pa začnejo padati zaradi močnejšega delovanja hidrostatičnega tlaka od samega delovanja tlaka plina. Ugotovili smo, da ob izpostavitvi polimerov SC CO2, ki je dobro topilo, ni prišlo v nobenem primeru do raztapljanja polimera, ampak je polimer absorbiral CO2 in nabreknil. To smo potrdili z visokimi variacijami volumnov, topnostmi ter difuzijskimi koeficienti. SC CO2 se je izkazal kot zelo dobro sredstvo za procesiranje polimerov. SC CO2 je prav tako dobro sredstvo za procesiranje β-HAA, saj je β-HAA pokazal podobne lastnosti, ob izpostavitvi SC CO2, kot polimeri. Dosegli smo prav tako visoke vrednosti difuzijskih koeficientov in topnosti CO2, le sprememba volumna ni dosegla tako velikih vrednosti kot pri polimerih. Ta podobnost s polimeri nam omogoča, da β-HAA uporabljamo kot sredstvo za izboljšanje lastnosti polimerov.
Keywords: polimeri, zamreževalec, superkritični ogljikov dioksid, topnost, difuzivnost, magnetna suspenzijska tehtnica.
Published in DKUM: 22.12.2009; Views: 3688; Downloads: 278
Full text (4,44 MB)