Biobaserade polymerer är en av möjligheterna för att uppnå mer hållbara plaster och produkter. Polyamider (PA) har mångsidiga tillämpningar alltifrån fibrer i kläder till tillämpningar som bildelar. De mest producerade polyamiderna (PA6 och PA66) står för en årlig fossilbränsleförbrukning på nästan 10 miljoner ton. Skadliga effekter berör inte bara produktionsfasen utan även konsumtionsfasen samt hanteringen av uttjänta produkter. Därför är det ett stort behov av att utveckla biobaserade polyamider som är kemiskt återvinningsbara, för att minska miljöpåverkan från dessa material. I detta arbete syntetiserades furanbaserade polyamider (FPA) genom en polykondensationsreaktion mellan hexametylendiamin (HMDA) och en biobaserad disyra, 2,5-furandikarboxylsyra (FDCA). Dessutom framställdes sampolymerer genom att använda olika förhållanden av C6- och C10-diaminer (HMDA och 1,10-dekandiamin). Strukturen och den kemiska sammansättningen av de syntetiserade polymererna och sampolymererna bekräftades med hjälp av Fourier-transform infraröd spektroskopi och kärnresonansspektroskopi. Den högsta molekylvikten som uppnåddes var 9900 g/mol, främst på grund av begränsningar i reaktoruppställningen (avsaknad av ett vakuumsystem och avsaknad av adekvat blandning). Utöver detta identifierades nedbrytningen av FDCA och förångningen av HMDA som potentiella faktorer som hämmade för högre molekylvikt. Baserat på de termiska analyserna visade sig FPA:erna vara amorfa, med en genomsnittlig glastemperatur på 102°C. Vidare visade de syntetiserade polyamiderna hög termisk stabilitet, med en initial nedbrytningstemperatur (motsvarande 5 % viktförlust) på 340°C. / Biobased polymers is one of the pathways to achieve more sustainable plastics and products. Polyamides (PA) are commodity polymers, having versatile applications from fibers in clothes to car parts. The most produced polyamides (PA6 and PA66) account for yearly fossil-fuel consumption of almost 10 million tonnes. The detrimental effects do not only concern the production phase, but also the consumption and end-of-life aspects. Hence, there is a crucial need to develop bio-based polyamides that are chemically recyclable to reduce the environmental impact of these materials. In this work, furan-based polyamides (FPAs) were synthesized through a polycondensation reaction between hexamethylenediamine (HMDA) and a biobased diacid, 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA). In addition, copolymers were made by using different ratios of C6 and C10 diamines (HMDA and 1,10-decanediamine). The structure and chemical composition of the synthesized polymers and copolymers were confirmed using Fourier-transform infrared spectroscopy, and proton nuclear magnetic resonance. The highest molecular weight attained was 9900 g/mol, mainly due to limitations from the reactor setup (absence of a vacuum system and lack of adequate mixing). Adding to this, the degradation of FDCA and the evaporation of HMDA were identified as potential factors inhibiting the increase in molecular weight. Based on the thermal analyses, the FPAs were found to be amorphous, with an average glass transition temperature of 102°C. Further, the synthesized polyamides showed high thermal stability, having an initial degradation temperature (corresponding to 5% weight loss) of 340°C.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-348502 |
| Date | January 2024 |
| Creators | Hanafi, Onsi |
| Publisher | KTH, Fiber- och polymerteknologi |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-CBH-GRU ; 2023:182 |
Page generated in 0.0023 seconds