No description available.

No description available.

This thesis describes an investigation into routes for the solubilisation of Nafion® membrane. Nafion® membrane in the protonated, lithium, sodium and potassium cation forms has been dissolved at high temperature and pressure in an autoclave. Solvent blends of water and either methanol, ethanol, 1-propanol or 1-butanol were used and solution concentrations of up to 15 wt% were achieved. The effect of temperature and time at temperature have been investigated for this autoclave method. Solutions made in this way have been concentrated by solvent evaporation to yield solutions of about 30 wt% Nation®. A promising method to dissolve Nafion® in a microwave acid digestion bomb in water/ alcohol blends has also been developed. Reflux dissolution has also been used to produce Nafion® solutions. Swelling experiments have been undertaken to help establish optimum solvent blends for the solubilisation process. A solubility parameter is proposed from a swelling study and is further investigated by a new procedure involving contact angle measurements. The properties of films cast from resulting Nafion® solutions and the melt flow properties of Nafion® powders in the protonated and tetrabutylammonium cation forms are also reported. The technological target of this work was to establish the ideal route for the dissolution of Nafion® membrane and the optimisation of high concentration solutions, which has been achieved.

Bibliography: leaves 194-217 / xi, 217 leaves, [5] leaves of plates : ill ; 30 cm. / Title page, contents and abstract only. The complete thesis in print form is available from the University Library. / Thesis (Ph.D.)--University of Adelaide, Dept. of Chemical Engineering and Inorganic Chemistry, 1987

The research described in this thesis explored the synthesis and characterisation of biocompatible and biodegradable polymers of lactide through non-toxic titanium alkoxide initiators. The research objectives focused on the preparation of polylactides in both solvent and solventless media, to produce materials with a wide range of molecular weights. The objectives of this research were also focused on the enhancement of the flexibility of the polymer chains by synthesising random and block copolymers of lactide and e-caprolactone using Ti(O-i-Pr)4 as an initiator. This work involved extensive characterisation of the synthesised copolymers using gel permeation chromatography and 1H and 13C NMR spectroscopic analysis. Kinetic studies of the ring opening polymerisation of e-caprolactone and of the copolymerisation of lactide and e-caprolactone with Ti(O-i-Pr)4 as an initiator were also carried out. The last section of this work involved the synthesis of block and star-shaped copolymers of lactide and poly(ethylene glycol) [PEG]. The preparation of lactide/PEG block copolymers was carried out by ring opening polymerisation of L-lactide using Ti(O-i-Pr)4 as an initiator and hydroxyl-terminated PEG's with different numbers of hydroxyl groups as co-initiators both in solution and solventless media. These all-in-one polymerisations yielded the synthesis of both lactide homopolymer and lactide/PEG block copolymers. In order to selectivity synthesise copolymers of lactide and PEG, the experiment was carried out in two steps. The first step consisted of the synthesis of a titanium macro-initiator by exchanging the iso-propoxide ligands by PEG with different numbers of hydroxyl groups. The second step involved the ring opening polymerisation of lactide using the titanium macrocatalyst that was prepared as an initiator. The polymerisations were carried out in a solventless media. The synthesis of lactide/PEG copolymers using polyethylene glycol with amino terminal groups was also discussed.

Includes bibliographical references / xi, 228 leaves : ill ; 30 cm. / Title page, contents and abstract only. The complete thesis in print form is available from the University Library. / Thesis (Ph.D.)--University of Adelaide, Depts. of Physical and Inorganic Chemistry and Chemical Engineering, 1993

Les biocomposites sont des matériaux renforcés de fibres issues de ressources renouvelables. Ces matériaux sont une solution alternative aux composites renforcés de fibres de verre ou de carbone. En effet, leur légèreté et leurs propriétés mécaniques intéressantes leur confèrent un intérêt grandissant dans les secteurs tels que la construction (terrasse, meubles de jardin) ou l’automobile (panneaux de porte, tableaux de bord). Toutefois, les milieux humides, la température et le rayonnement UV sont des paramètres pouvant compromettre la stabilité physico-chimique des biocomposites. L’objectif principal de cette thèse a été d’évaluer la durabilité des biocomposites sous leurs conditions d’usage principales. Pour cela, ces matériaux ont été exposés pendant une année à l’extérieur (lames de terrasse) et sous vitre pare-brise (tableaux de bord). Les résultats ont montré que, bien que la performance mécanique des biocomposites ait été affectée, celle-ci n’a pas été grandement influencée par le type d’exposition. Par contre, les différences de variations de couleur et de cristallinité différant entre les deux expositions suggèrent des mécanismes de dégradation différents et très dépendants des conditions d’usage.Puisque les biocomposites peuvent être utilisés dans des environnements clos tels que les habitacles d’automobile, ils peuvent être également des sources de polluants dans l’air intérieur. L’étude des émissions de composés organiques volatils (COV) par les biocomposites au cours de leur vieillissement sous vitre pare-brise, a permis de générer des données nécessaires à l’évaluation de l’impact sur la qualité de l’air intérieur de véhicule de ces nouveaux matériaux. Cependant, l’augmentation drastique de la concentration de surface en COV au cours du vieillissement suggère que l’exposition a fortement affecté les biocomposites à cause de la sensibilité des composants structurant les fibres végétales face aux conditions d’exposition.La compréhension des mécanismes de dégradation peut s’effectuer à travers l’interprétation des liens de causalité entre les propriétés mécaniques et de microstructure, les émissions de COV, et l’apparence visuelle. Un traitement statistique par analyse en composantes principales (ACP) a ainsi permis de dégager les relations entre les paramètres quantitatifs.Le vieillissement naturel nécessite souvent une durée d’exposition longue pour apercevoir une dégradation effective des matériaux. De ce fait, le vieillissement accéléré en enceinte de laboratoire est de plus en plus réalisé en industrie permettant un gain de temps. Afin de vérifier la représentativité des mécanismes de dégradation en environnement extérieur par l’enceinte, une étude comparative entre le vieillissement naturel extérieur et un vieillissement accéléré en enceinte a été menée. / Biocomposites are fiber-reinforced materials from renewable resources. These materials are an alternative to fiberglass or carbon reinforced composites. Indeed, their lightweight and interesting mechanical properties give them a growing interest in sectors such as building (decking, garden furniture) or automobile (door panels, dashboards). However, humidity, temperature and UV radiation are parameters that can compromise the physicochemical stability of biocomposites.The main objective of this thesis is to assess the biocomposites durability in their main conditions of use. For this purpose, these materials have been exposed for one year outdoors (deck boards) and under windshield glass (dashboards). The results showed that the mechanical performance of biocomposites was affected and greatly influenced by the type of exposure. On the other hand, the differences in color and crystallinity variations that differ between the two exposures suggest different degradation mechanisms that are very dependent on the conditions of use.Since biocomposites can be used in environments such as the passenger cabin, they can also be sources of pollutants in indoor air. The study of emissions of volatile organic compounds (VOCs) by biocomposites during their ageing under windshield glass allowed generating data necessary for the evaluation of the impact on the car indoor air quality of these new materials. However, the drastic increase of VOCs surface concentration during exposure suggests that weathering strongly affected biocomposites due to the sensitivity of the structural components of plant fibers to exposure conditions.Understanding of the degradation mechanisms can be carried out through the interpretation of the causal links between mechanical and microstructural properties, VOC emissions and visual appearance. Statistical treatment by Principal Component Analysis (PCA) revealed the links and relationships existing between the quantitative parameters.Natural weathering often requires long time of exposure for an efficient perception of the materials degradation. Thus, accelerated ageing in laboratory is more and more carried out in industry for time saving. In order to verify the representativeness of the degradation mechanisms occurring during exterior weathering by weathering chambers, a comparative study between the exterior aging and the artificial aging was carried out.

Αντικείμενο της παρούσας εργασίας ήταν η σύνθεση μιας σειράς τριπολυμερών και ενός πεντασυσταδικού συμπολυμερούς, καθώς και η μελέτη του τρόπου αυτό-οργάνωσής τους σε αραιά υδατικά διαλύματα στα οποία μεταβάλλεται το pH. Τα συμπολυμερή που συντέθηκαν είχαν δομικές μονάδες πολυ(βίνυλο-2-πυριδίνη) P2VP, πολυ(αιθυλενοξείδιο) PEO και πολύ(ε-καπρολακτόνη) PCL. Για την σύνθεση αυτών χρησιμοποιήθηκαν πρόδρομα συμπολυμερή δυο και τριών συστάδων, τα οποία είχαν συντεθεί μέσω ζωντανού ανιονικού πολυμερισμού, και στην συνέχεια με την μέθοδο του πολυμερισμού διάνοιξης δακτυλίου {Ring Opening Polymerization(ROP)} πραγματοποιήθηκε η προσθήκη της ε-CL. Η προσθήκη αυτή πραγματοποιήθηκε με αντίδραση του [Sn(Oct)2] με το ελεύθερο υδροξύλιο του αιθυλενοξειδίου δημιουργώντας έτσι ένα σύμπλοκο που αποτελεί τον εκκινητή, σύμφωνα με τον μηχανισμό εισαγωγής-σύμπλεξης. Ο χαρακτηρισμός των πολυμερών που συντέθηκαν πραγματοποιήθηκε μέσω της Χρωματογραφίας Αποκλεισμού Μεγεθών (SEC) και της Φασματοσκοπίας Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού (NMR). Στην συνέχεια προβήκαμε στη μελέτη αραιών υδατικών διαλυμάτων συναρτήσει του pH δυο πολυμερών από αυτά που συνθέσαμε, του πεντασυσταδικού PCL-PEO-P2VP-PEO-PCL και του τριπολυμερούς P2VP-PEO-PCL. Η μελέτη αυτή έγινε μέσω πειραμάτων σκέδασης του φωτός (στατική σκέδαση στις 900 και δυναμική σκέδαση) και μέσω της Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας Σάρωσης (SEM). Τα πολυμερή αυτά αποτελούνται από P2VP της οποίας η συμπεριφορά διαφοροποιείται με τις αλλαγές του pH μετατρέποντάς την σε έναν κατιονικό υδρόφιλο πολυηλεκτρολύτη σε χαμηλές τιμές αυτού, ενώ καθίσταται ηλεκτρικά ουδέτερη καθώς το pH αυξάνει, με αποτέλεσμα να γίνεται υδρόφοβη λόγω της αποπρωτονίωσής της. Η συμπεριφορά αυτή της P2VP σε συνδυασμό με τον υδρόφιλο χαρακτήρα του PEO και τον υδρόφοβο χαρακτήρα της PCL σε όλες τις τιμές του pH, οδήγησε στην δημιουργία πολυμοριακών συσσωματωμάτων σε ορισμένη περιοχή του pH. Μάλιστα το πεντασυσταδικό πολυμερές σχηματίζει σφαιρικά μικκύλια στην συγκεκριμένη περιοχή. Τέλος πρέπει να αναφερθεί ότι η πρωτοτυπία της παρούσας εργασίας εστιάζεται στο γεγονός ότι δεν έχουν μελετηθεί στο παρελθόν συμπολυμερή PCL με PEO και P2VP. Η ιδιότητα των συμπολυμερών που συνθέσαμε να σχηματίζουν πολυμοριακά συσσωματώματα και μικκύλια, ίσως αποβεί πολύ χρήσιμη σε πολλούς τομείς της βιομηχανίας και της βιοϊατρικής. / This project deals with the synthesis of triblock and pentablock copolymers, which were studied in aqueous solutions as a function of pH. The copolymers, which we synthesized, were Poly(2-vinil pyride)-Poly(ethylene oxide)-Poly(ε-caprolactone) (P2VP-PEO-PCL) and Poly(ε-caprolactone)-Poly(ethylene oxide)-Poly(2-vinil pyride)- Poly(ethylene oxide)-Poly(ε-caprolactone) (PCL-PEO-P2VP-PEO-PCL). The triblock and pentablock copolymers were synthesized via the method of Ring Opening Polymerization (ROP), using as initiator the stannous octoate [Sn(Oct)2]. For the triblock copolymers’ synthesis we used the diblock P2VP-PEO, which was synthesized via the method of living anionic polymerization, and for the pentablock copolymer’s synthesis we used the triblock PEO-P2VP-PEO, which was synthesized via the same method. The molecular weights and polydispersities were determined by Size Exclusion Chromatography and their compositions by 1H NMR. The properties of these copolymers were studied in aqueous solutions as a function of pH, by several experimental techniques such as static and dynamic light scattering and Scanning Electron Microscopy (SEM). The copolymers self organized in different nano structured self-assemblies which depend on the solution pH exhibiting therefore a stimuli responsive behavior.

L’objectif de ce travail a consisté à développer un revêtement polyuréthane (PU) ignifugeant à partir de caoutchouc naturel. Pour ce faire, deux types de diols ont été utilisés. Un oligoisoprène hydroxytéléchélique a été tout d’abord synthétisé et utilisé comme segment souple. Par ailleurs, un second oligomère phosphorylé, dont les groupements phosphonate ou phosphate sont connus pour offrir des propriétés retardatrices de flamme, et possédant une extrémité diol a été réalisé afin de servir d’extenseur de chaine au cours du procédé one shot d’obtention des revêtements. Ces oligophosphonates ou phosphates ont été obtenus quant à eux selon un procédé de polymérisation radicalaire contrôlé de type RAFT à partir de monomères diethyl (acryloyloxymethyl) phosphonate (DEAMP) et 2-acryloyloxyethyldiethylphosphate (ADEP) afin d'accéder à deux gammes de masses strictes (n~13 and n~21 ) et des dispersités étroites (Ð<1.2). Ces polymères ont été entièrementcaractérisés par RMN 1H, 31P, SEC et spectrométrie Maldi TOF et utilisés en synthèse de polyuréthanes selon deux procédés appelés additif et réactif. Les propriétés physicochimiques et mécaniques des matériaux PU synthétisés ont été comparés à ceux de matériaux PU incorporant selon les mêmes approches une petite molécule phosphorylée, afin de traduire les effets spécifiques de ces oligomères. Les revêtements polyuréthane synthétisés ont été caractérisés par FTIR et spectroscopie Raman afin de mesurer la dispersion des oligomères phosphorés au sein de la matrice polymère. En outre, les propriétés physicochimiques et notamment les propriétés ignifugeante ont été évaluées par TGA, DSC et LOI. En complément, les propriétés mécaniques ont été elles aussi évaluées (élongation à rupture, module, dureté et scratch test). Une étude de mapping par spectroscopie Raman a révélé une meilleure dispersion des additifs dans un matériau obtenu selon l’approche réactive, où l’oligomère phosphorylé est lié de manière covalente au squelette du Polyuréthane. De la même façon, cette dispersion apparaîtplus homogène pour l’utilisation d’un oligomère de chaine plus courte (n=13). Les propriétés ignifugeantes ont été démontrées grâce aux caractérisations TGA et DSC où la première étape de décomposition est retardée quels que soient les pourcentages d’oligomères incorporés à la matrice (1, 5 ou 8%). En outre, il s’avère que les mesures LOI démontrent un maximum proche de 30% pour un pourcentage d’oligomère de 8%, valeur très notablement supérieure à celle de l’additif de comparaison. Concernant les propriétés mécaniques, l’incorporation d’oligomères phosphorylés entraîne une augmentation du module et de la dureté et une diminution de la résistance à l’abrasion. Les valeurs d’élongation à rupture sont cependant très similaires, quelles que soient les formulations testées. Néanmoins, ces propriétés apparaissent très supérieures à celles de la matrice standard, démontrant une plus grande efficacité d’oligomères phosphorylés par comparaison avec une petite molécule de type phosphate ou phosphonate. Ces résultats encourageant laissent entrevoir une perspective d’application industrielle de cette méthodologie vers la production de caoutchoucs ignifugeants. / The aim of this research was to develop polyurethane (PU) coating from Natural Rubber (NR) presenting Flame Retardant (FR) properties. For this purpose, two kinds of diols were used. Hydroxytelechelic oligoisoprenes were firstly synthesized from Natural Rubber (NR) and used as softsegment. Secondly, diol chain end phosphorylated oligophosphonates or oligophosphates were synthesised that would cater as chain extender during the polyurethane synthesis one shot process. Such Phosphorylated oligomer was synthesized by RAFT polymerization of diethyl (acryloyloxymethyl) phosphonate (DEAMP) and 2-acryloyloxyethyl diethylphosphate (ADEP) monomer. A new trithiocarbonate based RAFT agent was synthesized (2-(dihydroxypropan-2-yloxy)carbonyl trithiocarbonate). This RAFT agent was used to polymerize each monomer with welldefinedmolecular weight and narrow dispersities (Đ<1.2). The polymer was well characterised by 1H, 31PNMR, SEC and Maldi TOF. The oligomers were synthesised with two different chain lengths, n≈13 andn≈21 to be used as additive and reactive FR in polyurethane films. As a reference molecule, a phosphatediol was synthesized to be used as a pendent group in polyurethane synthesis.Polyurethane films were fully characterised using FTIR, Raman spectroscopy, TGA, DSC and LOI.The mechanical properties were furthermore evaluated such as elongation at break, modulus, hardnessand scratch test. Polyurethanes with 1, 5, and 8% w/w of the phosphorylated oligomer were preparedaccording two different pathways so called additive or reactive. The main difference consists in thecovalent attachment of the phosphorylated oligomer to the PU backbone in the reactive pathway whilein the additive process, the oligomers are only physically incorporated in the PU. Raman mappingcharacterizations on the different films reveal a better homogeneous distribution of shortphosphorylated oligomer chains using a reactive pathways compared to the additive pathway as well asthe use of longer chains. Moreover TGA Analysis showed lower decomposition temperature on the firststep and an increased decomposition temperature on the second step of all phosphorylated treatedPUs. This indicates char formation from FR oligomer at lower temperature increases the decompositiontemperature on the second step. LOI measurements showed a maximum of 28.2% with shorterphosphate based oligomers added via reactive pathway at 8%w/w ratio.The mechanical properties of PU with phosphorylated oligomer gave similar elongation at breakbetween additive and reactive pathway. Compared to standard PU, the incorporation of the phosphorylated oligomer showed a decrease in scratch resistance and an increase in modulus and hardness. However, these oligomers (additive and reactive) performed better when compared withsmall molecule added as additive fillers. As a perspective, these phosphorylated oligomers on its own,with low Tg values (≈ -30oC), could be used in dry rubber FR application.

Σκοπός της παρούσας Πτυχιακής Εργασίας είναι ανάπτυξη μιας διαδικασίας παρασκευής νανοσύνθετων εποξικής ρητίνης/ πολλαπλών νανοσωληνίσκων άνθρακα (MWCNT) σε ένα εύρος περιεκτικοτήτων από 0.1 έως και 1 % κατά βάρος (κ.β) MWCNT. Τα εμποτισμένων δοκίμια έναντι αυτών της καθαρής ρητίνης παρουσίασαν ενισχυμένες μηχανικές ιδιότητες όπως αντοχή σε εφελκυσμό και αυξημένο μέτρο ελαστικότητας. Η αύξηση αυτή μπορεί να αποδοθεί στο υψηλό λόγο μήκους /διαμέτρου καθώς και στην μεγάλη ελεύθερη επιφάνεια των νανοσωληνίσκων (CNTs). Επίσης από τα πειράματα δυναμικής ανάλυσης παρατηρήθηκε αύξηση της θερμοκρασίας υαλώδους μετάβασης με την αύξηση της περιεκτικότητας των CNTs. Στα πλαίσια της ίδιας εργασίας μελετήθηκαν οι ηλεκτρικές ιδιότητες καθώς και οι αισθητήριες ιδιότητες των MWCNT και εξερευνήθηκε η χρήση τους ως νανοαισθητήρες για την παρακολούθηση βλάβης στην εμποτισμένη εποξική ρητίνη. Για τον σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκαν πειράματα φόρτισης-αποφόρτισης μονοαξονικού εφελκυσμού με ταυτόχρονη παρακολούθηση της ηλεκτρικής αντίστασης του δοκιμίου. Από την παραπάνω διαδικασία παρατηρήθηκε πως όσο μεγαλύτερη είναι η περιεκτικότητα CNTs στην ρητίνη, τόσο μεγαλύτερη είναι η ευαισθησία της ηλεκτρικής αντίστασης στις αλλαγές του εφαρμοζόμενου φορτίου. Σημειώνεται επίσης πως η εμποτισμένη σε CNTs εποξική ρητίνη παρουσιάζει ηλεκτρική αγωγιμότητα παρουσιάζοντας σε περιεκτικότητα 1% κ.β συμπεριφορά αγωγού, γεγονός που οφείλεται στην αγώγιμη φύση των CNTs. Από τις μετρήσεις ηλεκτρικής αγωγιμότητας παρατηρήθηκε πως το «κατώφλι» αγωγιμότητας επιτυγχάνεται σε περιεκτικότητα 0.3% κ.β MWCNT ενώ, επιβεβαιώνεται η ισχύς της θεωρίας «διήθησης» : σ~ (V-Vc)t δίνοντας τιμή «κρίσιμου» εκθέτη t ίση με 2.05. / The goal of the present study is the development of a manufacturing process of epoxy resin compounds with several multi-wall carbon nanotube (MWCNT) contents per weight. Enhanced mechanical properties of the doped specimens epoxy against the neat epoxy testpieces e.g. tensile strength and modulus of elasticity was achieved and attributed to the high surface area and high aspect ratio of the nanotubes. Moreover the dynamic properties of the nano-doped epoxy polymers were investigated and the relation of glass transition temperature with increasing CNT content was found to be inverse. Another goal of the present work was to use the electrical/sensing properties of MWCNTs as a nano-sensor for the damage detection within the doped matrix material. Therefore loading-unloading tensile tests were performed, along with on-line conductivity monitoring for the nano-doped epoxy polymers. It was noted that all the nano-doped samples were more sensitive to load changes and thus resistance changes. The higher the CNT content per weight was, the higher the sensitivity in load changes. The conductive nature of CNTs has produced conductive epoxy polymers, which exhibit “percolation threshold” at the content of 0.3% wt. MWCNT and enhanced sensing properties. The measurements of electrical conductivity confirm the validity of “percolation” theory: σ~ (V-Vc)t with the critical exponent t equal to 2.05.