KFUPM ePrints

EFFECT OF NANO FILLERS ON THE PRODUCTION AND PROPERTIES OF LLDPE USING IN-SITU POLYMERIZATION

l EFFECT OF NANO FILLERS ON THE PRODUCTION AND PROPERTIES OF LLDPE USING IN-SITU POLYMERIZATION. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF (PhD Thesis)
Restricted to Abstract Only until 09 January 2018.

5Mb

Arabic Abstract

في هذه الدراسة تم تصنيع البولي اثيلين الخطي منخفض الكثافة ((LLDPE باستخدام طريقة in-situ polymerization من الاثيلين وألفا الأوليفينات وقد استخدم zirconocene / MAO كمحفز معقد. تم استخدام جزيئات (comonomers) مختلفة مثل 1-hexene، 1-octene، و1-decene . ايضا في هذه الدراسه تمت دراسة تاثير comonomers على نشاط المحفز، ودرجة حرارة الانصهار (Tm) ودرجة التبلور(DOC) وlamellar thickness distribution. وجود comonomers زاد من نشاط المحفز. وعلاوة على ذلك، عند اضافة نسب أعلى من comonomer تزداد التفرعات السلسلية القصيرة (SCB)، والتي أدت بدورها الى انخفاض درجة التبلور (DOC) ودرجة الانصهار . وأوضحت طريقة Mo بصورة جيدة سلوك بلورة comonomers عند درجات تبريد مختلفة. استخدمت معادلةGibbs Thomson المعدلة لدراسة سلوك الانصهار و lamellar thickness distribution. تم حساب طاقات التنشيط باستخدام طريقة Kissinger. أوضحت نتائج الدراسة ان 1-هيكسين comonomer له طاقة التنشيط الاقل وان عملية التبلور تعتمد بشكل اكبر على درجة التفرع بدلا من نوع comonomer. وعلاوة على ذلك، تم في هذه الدراسة تصنيع البولي اثيلين الخطي منخفض الكثافة ( (LLDPE باستخدام 1 % من المغنيز المطعم باوكسيد التيتانيوم (TIO2 /Mn) كمادة مالئة نانونية. تم اختيار1-هيكسين ((comonomer لهذه الدراسة استنادا إلى النتائج السابقة التي توصلنا إليها. ادى اضافة المادة المالئة النانونية الى زيادة SCB وتقليل DOC ودرجة الانصهار. وايضا تم دراسة عملية التبلور non-isothermal)) للمواد المحضرة باستخدام النماذج المقترحة من قبل Ozawa وMo. بالإضافة إلى ذلك، تم حساب طاقة التنشيط (EA) للبوليمر المتناهى الصغر باستخدام طريقة Kissinger. واظهرت نتائج الدراسة الى وجود زيادة في طاقة التنشيط ((EA ، مؤكدا ابطاء عملية التبلور بسبب وجود المادة المالئة النانونية. تم ايضا في هذه الدراسة تصنيع مادة مالئة نانونية هجينه بنجاح من الجرافين / هيدروكسيدات مزدوجة الطبقات (G/LDHs) بواسطة تقنية co-precipitation. واستخدمت هذه المالئة النانومترية الهجينة كمادة مالئة في بلمرة الاثيلين و1-هيكسين . و أظهرت نتائج الدراسة وجود زيادة كبيرة في نشاط الحفاز (zirconocene) بسبب وجود هذه المالئة النانومترية الهجينة. وأظهرت نتائج البحث كذلك أن البوليمرات النانونية المحضرة لها استقرار حراري افضل . تم حساب طاقة التنشيط للبوليمرات المحضرة باستخدام طريقةiso-conversional Friedman . وقد اوضحت نتائج بأن البوليمرات النانونية المحضرة باستخدام G/LDHs لها طاقة تنشيط أعلى من البوليمرات النانونية المحضرة باستخدام LDHsبسب خواصها الحرارية الفائقة. كلمات البحث: البوليمرات المشتركة، النشاط التحفيزي، تذويب التبلور، الجرافين / هيدرواوكسيدات الطبقات المزدوجة النانوية، المواد الهجينة.

English Abstract

Linear low density polyethylene (LLDPE) was synthesized using in-situ polymerization of ethylene with various alpha olefins (comonomers). Zirconocene/MAO was used as catalyst/cocatalyst complex. The comonomers used under study were 1-hexene, 1-octene, and 1-decene. In this study, the effect of comonomers on the catalytic activity, melting temperature (Tm), degree of crystallinity (DOC), melt crystallization behavior and lamellar thickness distribution (LTD) were evaluated. A higher catalytic activity was recorded in the presence comonomers. Further, the comonomers have added more short chain branching (SCB) to the copolymers, which corresponds to lower DOC and Tm. The Mo crystallization model perfectly explained the crystallization behavior of the copolymers for all cooling rates under study. The modified Gibbs-Thomson equation was utilized to observe the melting behaviors and LTD of the copolymers. Moreover, the activation energies (EA) were calculated using Kissinger method. The 1-hexene comonomer exhibited the lowest EA. Overall, crystallization was found, to be more effected by the degree of branching rather than the comonomer type. In another study, LLDPE nanocomposites were synthesized in the presence of nano titania doped with 1 % (TiO2/Mn), used as a drop-in nanofiller. The comonomer selected for this study was 1-hexene, based on our previous findings. The nanofiller added more SCB to the polymer backbone and as result decreased the DOC and Tm. The non-isothermal crystallization behavior of the synthesized polymer nanocomposites were studied by Ozawa and Mo models. Additionally, the EA of the nanocomposites were calculated using Kissinger method. An increased EA profiles were observed, confirming a slower crystallization process in the presence of nano filler. Further, graphene/layered double hydroxides (G/LDHs) hybrid nanofillers were synthesized by co-precipitation technique and were successfully characterized using different characterization techniques. The hybrid G/LDHs based ethylene-co-1-hexene nanocomposites were synthesized using in-situ polymerization. The activity of the zirconocene catalyst was boosted in the presence of hybrid nanofillers. Moreover, the synthesized polymer nanocomposites have shown improved thermal stability. EA for the synthesized polymer nanocomposites were calculated using Friedman iso-conversional method. The G/LDHs based polymer nanocomposites have shown higher EA (more thermal stability) compared to bare LDHs based nanocomposites, because of the superior thermal properties inherited by these hybrid nanofillers. Keywords: Copolymers, Catalytic activity, Melt crystallization, Hybrid materials Graphene/Layered double hydroxides nanocomposites



Item Type:Thesis (PhD)
Subjects:Engineering
Chemical Engineering
Divisions:College Of Engineering Sciences > Chemical Engineering Dept
Committee Advisor:Al-Harthi, Mamdouh A.
Committee Members:Amin, Mohamed B. and Ba-Shammakh, Mohammed S. and Hossain, Mohammad M. and Razzak, Shaikh A.
ID Code:140181
Deposited By:DAUD MUHAMMAD (g201106530)
Deposited On:24 Jan 2017 14:36
Last Modified:24 Jan 2017 14:36

Repository Staff Only: item control page