Synthesis and characterization of mechanical, thermal and flammability properties of epoxy based nanocomposites
Epoksi esaslı nanokompozitlerin sentezi ve mekanik, ısıl ve yanabilirlik özelliklerinin karakterizasyonu
- Tez No: 177505
- Danışmanlar: PROF. DR. ULKU YILMAZER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2007
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Saf polimerik malzemelerle karşılaştırıldığında özelliklerindeki göze çarpan iyileşme etkileri nedeniyle polymer-kil nanokompozitleri büyük önem kazanmıştır. Bu çalışmanın amacı organik olarak modifiye edilmiş montmorillonit kili epoksi reçine ile karıştırarak epoksi/kil nanokompozit sistemleri hazırlamak ve elde edilen nanokompozitlerin mekanik, ısıl ve yanabilirlik özelliklerine inorganik dolgunun etkisini incelemektir. Epoksi-kil nanokompozitlerin üretimi yerinde polimerizasyon ile gerçekleştirilmiştir. Nanokompozit sentezlerinde organik olarak modifiye kil kütlece %1 ve % 9 oranlarında kullanılmıştır. Kullanılan epoksi reçine, Araldite LY556 epoksi, Aradur 918 anhidrit sertleştirici ve DY070 imidazol hızlandırıcıdan oluşmaktadır. Kil malzeme olarak metal, tallov, bis-2-hidroksietil, kuaterner amonyum klorit (MT2EtOH) ile modifiye edilmiş Cloisite 30B kullanılmıştır.X-ışını kırınım sonuçları, kilin plakacıkları arasındaki d-boşluğunun 1.80nm'den 4.4 nm'ye çıktığını göstermektedir. Nanokompozitlerin mikro yapıları taramalı elektron mikroskopu (SEM) ile incelendi. SEM grafikleri, ağırlıkça % 1 kil yüklemesinde kil topaklanması gözlenmemiştir. Fakat, ağırlıkça % 1'den daha yüksek kil yüklemelerinde, kil topaklanmalarının oluştuğu gözlenmiştir. Nano-kompozitlerin çekme dayanımı ve kopmada uzama değerleri kil yüklemesi ile azalmıştır. Saf epoksi reçinenin çekme dayanımı kütlece % 9 kil yükleme ile 55MPa'dan 29MPa'a düşmüştür. Fakat, Young modülü değeri kil miktarı ile artmıştır ve en yüksek değer kütlece % 5 kil yüklemesi ile elde edilmiştir. % 9 kil yüklemesinde, Young modülü değeri saf epoksi reçineye göre % 26 artmıştır. Malzeme kütlece % 7 kil içerdiği durumda en düşük darbe dayanımına sahiptir. Eğilmedeki dayanım ve kopma özellikleri benzer eğilimler göstermiştir. Bu veriler, kütlece % 5 kil yüklemesinde en düşük değere sahiplerdir. Bu kil yüklemesiyle, eğilme dayanımı değeri saf epoksinin sahip olduğuna göre yaklaşık % 43 daha düşük olmuştur. Öte yandan, kütlece % 9 kil içeren nanokompozit malzemenin eğilme modülü saf epoksinin değerine göre % 48 artmıştır.Epoksi reçinenin ilk bozunma sıcaklığı kütlece % 7 kil oranına kadar çok az miktarda iyileşmiştir. Bununla birlikte TGA sonuçlarına göre kil yüklemesi ile birlikte cüruf oluşma miktarı artmaktadır. DSC analizi sonucunda kürleştirilmiş nanokompozitin Tg değeri kütlece % 9 kil yüklemesi ile 147 oC'den 129 oC' ye düşmüştür. Saf epoksi reçinenin yanabilirliği Cloisite 30B eklenmesinden etkilenmemiştir.
Özet (Çeviri)
Polymer-clay nanocomposites have received a lot of attention because of outstanding improvements in properties when compared with neat polymeric materials. The aim of this study was to prepare epoxy-clay nanocomposites by mixing organically modified montmorillonite with an epoxy resin and to investigate the effects of clay content on the mechanical, thermal and flammability properties of the resultant nanocomposites. The production of the epoxy-clay nanocomposites was accomplished by in-situ polymerization. In the nanocomposite synthesis, organically modified clay content was varied from 1 wt.% to 9 wt.%. Araldite LY556 epoxy resin, Aradur 918 anhydride hardener, and DY070 imidazole type accelerator were used in the epoxy system. Closite 30B, an organoclay modified with methyl, tallow, bis-2-hydroxyethyl, quaternary ammonium chloride (MT2EtOH), was used as the clay material.X-ray diffraction results showed that d-spacing between the platelets of organoclay increased from 1.80 nm to 4.4 nm. The microstructures of nanocomposites were investigated by scanning electron microscopy (SEM). The SEM micrographs indicated that at 1 wt.% clay loading, no clay aggregates were observed. On the other hand, beyond 1 wt.% clay loading, formation of clay agglomerations was observed. Tensile strength and tensile strain values of nanocomposites decreased with clay loading. The tensile strength value of neat epoxy resin decreased from 55 MPa to 29 MPa with 9 % clay loading. On the other hand, Young?s modulus increased with clay content and a maximum value was obtained at 5 wt. % clay loading. At 9 % clay loading, Young?s modulus value was 26 % higher than that of the neat epoxy resin. Impact strength property had a minimum value at 7 wt. % clay content. Flexural strength and flexural strain at break property behaved in a similar trend. They had a minimum value at 5 % clay loading. At this clay loading, flexural strength value became approximately 43 % lower compared to the flexural strength of the neat epoxy resin. On the other hand, at 9 wt.% clay loading flexural modulus value increased approximately 48 % compared to the pure epoxy resin.
Benzer Tezler
- The Modification of expandable polystyrene with alpha-methylstyrene and various types of silicones
Köpük polistirenin alfa-metilstiren ve muhtelif tipte silikonlarla modifikasyonu
GÜRKAN SUNAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURSELİ UYANIK
- Synthesis and characterization of polystyrene clay nanocomposites
Polistiren kil nanokompozitlerinin sentez ve özelliklerinin belirlenmesi
GÜLSÜM ÖZDEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜLKÜ YILMAZER
- UV-ışınları ile sertleşebilen akrilat/vinil eter bazlı iç içe girmiş polimerik ağ yapıların (IPN) sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of UV-curable interpenetrating polymer networks (IPNs) based on acrylate/vinylether functionalized urethane oligomers
RAMAZAN DEMİRCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
KimyaMarmara ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATİLLA GÜNGÖR
DOÇ. DR. NİLHAN KAYAMAN APOHAN
- Atık polietilentereftalattan özel blok kopolimerler ve çevre dostu alkid reçine üretimi
Production of special block copolymers and environmental friendly alkyd resins from PET wastes
OĞUZ MECİT