Αποδόμηση εποξειδικής ρητίνης με χρήση υπεροξειδίου του υδρογόνου
| datacite.contributor.RelatedPerson | Θεόδωρος Λούτας | |
| datacite.contributor.RelatedPerson | Γεώργιος Ψαρράς | |
| datacite.contributor.Supervisor | Βασίλειος Κωστόπουλος | |
| dc.contributor.author | Τσάμης, Ειρηναίος-Αλέξανδρος | |
| dc.contributor.other | Tsamis, Eirinaios-Alexandros | |
| dc.date.accessioned | 2026-03-26T11:34:26Z | |
| dc.date.available | 2026-03-26T11:34:26Z | |
| dc.date.issued | 2026-03-17 | |
| dc.degree | masterThesis | |
| dc.description.abstract | Η παρούσα διπλωματική εργασία εστιάζει στη μελέτη θερμικά υποβοηθούμενης χημικής αποδόμησης εποξειδικών ρητινών με χρήση υπεροξειδίου του υδρογόνου (H₂O₂), με στόχο την κατανόηση της αποτελεσματικότητας της διεργασίας, των απαιτούμενων συνθηκών και των χρονικών πλαισίων εντός των οποίων η αποδόμηση καθίσταται εφικτή. Η επιλογή του H₂O₂ βασίστηκε στο γεγονός ότι δεν οδηγεί εν μέρει στον σχηματισμό τοξικών παραπροϊόντων. Αρχικά, η μελέτη επικεντρώθηκε στη συμπεριφορά της εποξειδικής ρητίνης. Η αποδόμηση έλαβε χώρα σε ήπιες θερμοκρασίες , διερευνώντας την επίδραση παραμέτρων όπως η συγκέντρωση του υπεροξειδίου του υδρογόνου (H₂O₂), η θερμοκρασία και η πίεση, ενώ εξετάστηκε και η εξέλιξη του pH κατά τη διάρκεια της αντίδρασης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η εποξειδική ρητίνη μπορεί να αποδομηθεί αποτελεσματικά, αποκλειστικά με υπεροξείδιο του υδρογόνου και εντός λογικών χρονικών πλαισίων, όπως επιβεβαιώθηκε από την προοδευτική απώλεια μάζας και την χημική τροποποίηση της ρητίνης, η οποία διαπιστώθηκε μέσω FTIR. Αφού διαπιστώθηκε η αποτελεσματικότητα της διεργασίας στη ρητίνη, η μελέτη επεκτάθηκε σε σύνθετα υλικά ενισχυμένα με ίνες άνθρακα (CFRP), τα οποία παρουσιάζουν αυξημένο πρακτικό και βιομηχανικό ενδιαφέρον. Διαπιστώθηκε ότι η εποξειδική μήτρα των σύνθετων υλικών μπορεί επίσης να αποδομηθεί επιτυχώς, συμπεριλαμβανομένων εποξειδικών συστημάτων αεροναυπηγικών προδιαγραφών με υψηλή θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης. Η διερεύνηση των φαινομένων διάχυσης, διόγκωσης και αποδόμησης ανέδειξε ότι υψηλότερη απορρόφηση δεν συνεπάγεται κατ’ ανάγκη ταχύτερη χημική αποδόμηση, υπογραμμίζοντας την πολυπλοκότητα των εμπλεκόμενων μηχανισμών. Η θερμοκρασία αναδείχθηκε ως κρίσιμη παράμετρος της διεργασίας, καθώς επηρεάζει τόσο την κινητική της αποδόμησης όσο και τη σταθερότητα του υπεροξειδίου του υδρογόνου, γεγονός που καθιστά τη σχέση της με τον ρυθμό αποδόμησης πολυπαραγοντική. Παράλληλα, η λειτουργία του συστήματος σε ατμοσφαιρική πίεση ή υπερπίεση αποδείχθηκε καθοριστική, καθώς επηρεάζει τη χημική ισορροπία του διαλύματος και τη διαθεσιμότητα των ενεργών οξειδωτικών ειδών, με άμεσες συνέπειες στην αποτελεσματικότητα της αποδόμησης. Συνολικά, η εργασία καταδεικνύει ότι η αποδόμηση εποξειδικών ρητινών με χρήση υπεροξειδίου του υδρογόνου (H₂O₂), σε κατάλληλες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης (85oC,1atm), αποτελεί τεχνικά εφικτή και περιβαλλοντικά φιλική προσέγγιση, με δυνατότητα εφαρμογής και σε σύνθετα υλικά υψηλών απαιτήσεων. | |
| dc.description.translatedabstract | This master’s thesis investigates the thermally assisted chemical degradation of epoxy resins using hydrogen peroxide (H₂O₂), with emphasis on process feasibility and the required operating conditions. The primary objective is to assess whether epoxy resins can be effectively decomposed using hydrogen peroxide (H2O2) as a sole oxidizing agent, within practical timeframes. Hydrogen peroxide was selected due to its oxidative capability and the fact that it mainly does not lead to the formation of toxic by-products. The experimental work initially focused on the behavior of the pure epoxy resin. Degradation was conducted at mild temperatures, examining the influence of key parameters such as hydrogen peroxide (H₂O₂) concentration, temperature, and pressure, while the evolution of pH during the reaction was also monitored. The results demonstrate that the epoxy resin can be effectively degraded exclusively by hydrogen peroxide, without the use of additional catalysts, within reasonable processing times. The progression of the degradation was confirmed through progressive mass loss measurements and the chemical modifications identified by FTIR spectroscopy. Following the validation of the process on the resin samples, the methodology was extended to carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composites, which are of significant industrial relevance. The epoxy matrix within the composites was also successfully degraded, including aerospace-grade epoxy systems characterized by high glass transition temperatures. The combined analysis of diffusion, swelling, and degradation phenomena revealed that increased solution uptake does not necessarily result in higher degradation rates, highlighting the complexity of the underlying mechanisms. Temperature was identified as a critical parameter of the process, influencing both the degradation kinetics and the stability of hydrogen peroxide, thereby rendering its effect on degradation efficiency highly complex. In addition, system configuration was shown to play a decisive role, as operation under closed or open pressure conditions affects the chemical equilibrium of the solution and the availability of reactive oxidative species. Overall, the findings indicate that chemical degradation of epoxy resins using hydrogen peroxide (H₂O₂) under appropriately controlled temperature and pressure conditions (85oC,1atm) constitutes a technically feasible and environmentally friendly recycling strategy, with potential applicability to high-performance composite materials. | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10889/31725 | |
| dc.language.iso | el | |
| dc.rights | Attribution 4.0 International | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | |
| dc.subject | Εποξειδικές ρητίνες | |
| dc.subject | Χημική αποδόμηση | |
| dc.subject | Υπεροξείδιο του υδρογόνου | |
| dc.subject.alternative | Epoxy resins | |
| dc.subject.alternative | Chemical degradation | |
| dc.subject.alternative | Hydrogen peroxide | |
| dc.title | Αποδόμηση εποξειδικής ρητίνης με χρήση υπεροξειδίου του υδρογόνου | |
| dc.title.alternative | Decomposition of epoxy resin using hydrogen peroxide |