Poliolefin nanokompozitlerin hazırlanması
Preparation of polyolefin nanocomposites
- Tez No: 178220
- Danışmanlar: PROF.DR. AHMET KAŞGÖZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Kil, Nanokompozitler, Polietilen, Reoloji, Clay, Nanocomposites, Polyethylene, Rheology
- Yıl: 2006
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Eğitimi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, farklı bileşimlerdeki lineer düşük yoğunluklu polietilen (LLDPE)/org-kil nanokompozitleri farklı tipte uyumlaştırıcılar kullanılarak, çift vidalı mini-ekstruderde (DACA) eriyik harmanlama yöntemi ile hazırlanmış ve örneklerin bazı fiziksel özellikleri detaylı olarak incelenmiştir. Organo-kil olarak, ticari bir organo-montmorillonit (org-mmt, Cloisite® 20A) uyumlaştırıcı bileşikler olarak ise; farklı maleik anhidrit yüzdelerine sahip iki maleik anhidrit aşılanmış polietilen (PE-g-MA) ve farklı asit indisi değerlerindeki üç farklı, düşük molekül ağırlıklı okside polietilen (OxPE) kullanılmıştır. Hazırlanan örneklerin, yapısal analizleri ve fiziksel özellikleri, uzama kontrollü salınımlı rotasyonel reometre (ARES), X-ışını kırınım difraktometresi (XRD), Elektron Mikroskobu (TEM), Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC), Termogravimetrik Analiz (TGA), Fourier-Infrared Spektroskopi (FTIR), mekanik test cihazı ile incelenmiştir. Ayrıca bazı örneklerden hazırlanan filmlerin O2 geçirgenlikleri test edilmiştir. Örneklerin lineer viskoelastik bölgedeki reolojik davranışlarının ayrıntılı olarak incelenmesiyle elde edilen bulgulara çeşitli reolojik modellerin uygulanması ile kil dağılımının, uyumlaştırıcı yapısı/miktarı ve kil oranına göre değişimi kantitatif olarak hesaplanmıştır. Ayrıca bazı örneklerin mekanik ve gaz geçirgenlik özelliklerindeki değişimlerin incelenmesiyle de kil dağılım oranları hesaplanmış ve diğer bulgularla uyumlulukları karşılaştırılmıştır. Örneklerin reolojik özelliklerine dayanılarak yapılan hesaplamalara göre PE-g-MA uyumlaştırıcıları ile hazırlanan örneklerde kil dağılım oranının yaklaşık 25 olduğu, OxPE uyumlaştırıcıları ile hazırlanan örneklerde ise uyumlaştırıcının yapısına bağlı olarak 10-17 arasında değiştiği hesaplanmıştır. Örneklerin reolojik davranışlarının modellenmesi ile elde edilen bulgularla uyumlu olarak, hazırlanan nanokompozit örneklerinin elektron mikroskobu (TEM) ile incelenen mikro-yapı analizinde de, PE-g-MA ile hazırlanan örneklerde kil dağılımının OxPE ile hazırlanan örneklere oranla daha iyi olduğu gözlenmiştir. Örneklerin termal ve mekanik özelliklerinde de, bileşimdeki kil ve uyumlaştırıcı oranı ve kil tabakalarının dağılım derecesine bağlı olarak fiziksel iyileşmeler olduğu tesbit edilmiştir. Hazırlanan nanokompozit örneklerinin O2 geçirgenlik testlerinde ise diğer yapısal bulguların aksine OxPE ile hazırlanan örneklerin gaz geçirgenlik değerlerindeki düşmenin, PE-g-MA ile hazırlanan örneklere oranla daha fazla olduğu bulunmuştur. Elde edilen bulgulara ve literatürdeki teorik yaklaşımlara dayanılarak, hazırlanan nanokompozit örneklerin ?mikro yapı-fiziksel özellik? ilişkileri polimer/uyumlaştırıcı, kil/uyumlaştırıcı ve kil/kil etkileşimleri göz önünde bulundurularak ayrıntılı olarak incelenmiş ve reolojik testlerin nanokompozit malzemelerin mikro yapılarını aydınlatmada ve kil dağılımının kantitatif olarak belirlenmesinde hızlı ve kesin sonuçlar veren çok önemli bir karakterizasyon yöntemi olduğu değerlendirilmiştir. Ayrıca polimer/kil nanokompozitlerinin gaz geçirgenlik özelliklerindeki iyileşmeleri açıklayan dolaşımlı yol modelinin deneysel sonuçlarla uyumsuzluğu ve kil dağılım oranlarının hesaplanmasındaki teorik hataların uyumlaştırıcı yapısına ve miktarına bağlı sebepleri tartışılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, linear low density polyethylene (LLDPE)/org-clay nanocomposites in various compositions were prepared by melt processing method in a twin screw micro-compounder (DACA) using different types of compatibilizers. Some physical properties of the samples were examined in detail. A commercial organo-montmorillonite (org-mmt, Cloisite® 20A) as organo-clay and two of maleic anhydride grafted polyethylenes (PE-g-MA) having different maleic anhydride graft ratio and three of low molecular weight oxidized polyethylene (OxPE) having various acid number were used as compatibilizers. Structural characterization and physical properties of the samples were carried out with a small amplitude ossilatory shear rheometer (ARES), Wide Angle X-Ray Diffraction (XRD), Transmission Electron Microscopy (TEM), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetry (TGA), Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Universal Tensile Test methods. Furthermore, O2 permeability of some samples were tested. Applying various rheological models on the data obtained from the detailed rheological investigation of the samples in linear viscoelastic region, aspect ratio of the clay layers were determined quantitatively depending on the compatibilizer structure, amount of clay and sample composition. Moreover, the clay aspect ratios of some samples were also determined by investigating the mechanical and gas barrier properties of the samples and compared with the values obtained from the other characterization methods. It was found that the average aspect ratio value of the clay layers is about 25 for the sample series prepared with the PE-g-MA used as compatibilizer and between 10-17 for the sample series prepared with the OxPE depending on the compatibilizer structure. In consistent with the results obtained from rheological modelling of the clay aspect ratio, it was also observed from the TEM analysis of the samples that the clay dispersion in the sample series of PE-g-MA compatibilizers is better than those of the OxPEs. It was seen that the thermal and mechanical properties of the nanocomposite samples are significantly enhanced with increasing of the clay and compatibilizer loading and dispersion of the clay layers. Interestingly, nanocomposite samples prepared with the OxPE showed better improvements than those prepared with the PE-g-MA in gas barrier properties of the samples. Based on the data obtained and the theoretical approaches in literature, ?structureproperty relationships? of the samples were evaluated in detail taking into account of the polymer/compatibilizer, filler/compatibilizer and filler/filler interactions. As a result, it was considered that investigation of the rheological behavior of polymer/clay nanocomposites is a very crucial characterization method to quantify clay dispersion into polymer phase and characterize the micro-structures of the samples. Moreover, contradictions between the assumptions of the theoretical ?tortuous path? model which defines the improvements in gas barrier properties of the polymer/clay nanocomposites and experimental results were discussed.
Benzer Tezler
- Maleik anhidritle graftlanmış oligomerlerin ve i-PP/silikat nanokompozitlerin tepkimeli ekstrüzyon yöntemiyle sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis of maleic anhydride grafted oligomers and i-PP/silikat nanocomposites by reactive extrusion and their characterization
AZİZ YILMAZBAYHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ZAKİR RZAYEV
- Poliolefin bazındaki polimerlerin optik özellikleri
Optical properties of polyolefine based polymers
Ö.FUNDA GÜNDOĞDU
Yüksek Lisans
Türkçe
2001
Fizik ve Fizik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. F. ŞENEL BOYDAĞ
- Bazı poliolefinlerin (PE,PP) ve bunların temelindeki karışımların deformasyon özelliklerine farklı gerilim ve çekme hızlarının etkisi
The Effects of different stresses and tensile speeds on deformation properties of some polyolephines (PE,PP) and their blends
HASAN SÖNMEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Fizik ve Fizik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VİLAYET ALEKBEROV
- Poliolefin kompozitleri ve karışımlarının elektrik yıpranma özelliklerine dış faktörlerin etkileri
The Effects of external factors on the electrical degradation properties of the composites and blends based on polyolefins
NURSEL CAN
Doktora
Türkçe
2003
Fizik ve Fizik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAVAL V. MAMEDOV
- Plazma polimerizasyon yöntemiyle polimerik malzemelere yanmazlık özelliğinin kazandırılması
Flame retardancy improvement of polymeric materials by plasma polymerization
HANDE YAVUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURSEL DİLSİZ