Production of epoxide functionalized boehmite nanoparticles and their use in epoxide nanocomposites
Epoksi işlevselleştirilmiş böhmit nanoparçacikların üretilmesi ve epoksi polimer kompozitlerde kullanımı
- Tez No: 305726
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜNGÖR GÜNDÜZ, YRD. DOÇ. DR. BORA MAVİŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada yüzeyleri organik bileşiklerle işlevselleştirilmiş böhmit nanoparçacıkların eklenmesiyle üretilmiş epoksi polimer kompozitlerinin mekanik özellikleri incelenmiştir. Çalışma süresince nanoboyutta plaka şeklinde böhmit tozları, başlangıç maddesi olarak alüminyum trihidroksitten hidrotermal yöntemle üretilmiştir. Üretim yöntemi, yöntemin ileride Seydişehir Alüminyum tesisi ara ürünleriyle de sürdürülebilir olması şartı göz önünde tutularak geliştirilmiştir. Hidrotermal süreçte pH değeri ve yaşlandırma süresi kontrol edilerek boyutları 100-500 nm arasında değişen altıgen nanoplakalar elde edilmiştir. Öğütülmüş alüminyum trihidroksit parçacıklar farklı pH değerine sahip ortamlarda ultrasonik karıştırma ile iki aşamalı bir ön yaşlandırma işlemine tabi tutulmuştur. Parçacıklar yüksek basınç ve sıcaklıkta hidrotermal yaşlandırma ile böhmit parçacıklarına dönüştürülmüştür. Ürünlerin kimyasal yapıları, boyutları ve şekilleri, x-ışınları saçınımı (XRD), Fourier dönüşümlü kızıl ötesi spektroskopisi (FTIR), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve parçacık boyut analizi (PSA) ile belirlenmiştir. Ön yaşlandırma evresinde kullanılan sulu çözeltinin pH değerinin parçacıkların son şekillerinin belirlenmesinde önemli olduğu görülmüştür. Asidik değerlerde iğne yapılı nanoparçacıklar oluşurken, ılın (nötr) değerlerden bazik değerlere geçişte ise dörtgen prizmadan altıgen plakalaradoğru bir değişim gözlenmiştir. Çalışmanın ileri aşamalarında altıgen nanoplakaların oluşmasını sağlayan koşullar uygulanmıştır.Böhmit kristal yüzeylerinde yer alan hidroksil grupları kalay klorür gibi bir katalist eşliğinde halka açılma tepkimeleri sonucunda bisfenol A diglisit eter gibi bir epoksi monomeriyle tepkimeye sokulabilir. Bu şekilde sentezlenmiş melez bir malzemenin ikili özellikler göstermesi beklenir. Anılan tepkime farklı sıcaklık ve epoksi:böhmit oranlarında gerçekleştirilmiş, ve FTIR ve nicel analizler yardımıyla bu şekilde böhmit yüzeylerinin işlevselleştirilmesinin olası olduğu ortaya konmuştur. Çalışmanın ileri aşamalarında tepkime için en uygun koşullar uygulanmış ve tepkime epoksi:böhmit oranı 5:1 olacak şekilde 80oC`de gerçekleştirilmiştir.Bu yeni inorganik/organik melez malzeme nanokompozit üretimi amacıyla epoksi sertleştirici reçineyle birleştirilmiştir. Kompozitlerin mekanik özellikleri çekme, darbe, sertlik ve çizilme dayanımı testleriyle incelenmiştir. Ayrıca dinamik mekanik analiz (DMA) ve SEM aracılığıyla kompozitlerin termal davranışları ve kırılma yüzeyi biçimleri incelenmiştir. Mekanik özelliklerde beklenen iyileşmeye karşın, özellikle çekme dayanımında saf polimere göre kompozitlerin özelliklerinde bir gerileme gözlenmiştir. Bunun yanında işlevselleştirilerek veya işlevselleştirilmeden bünyeye yapılan eklentilerde, işlevselleştirilen parçacıkların kompozit özelliklerini daima daha az gerilettiği tespit edilmiştir. Bunun yanında çekme modulusu (miyarı) ağırlıkça yüzde beşlik eklentilerde yüzde dört gibi bir ilerleme sağlamıştır. DMA analizlerine göre kompozitlerin camsı geçiş sıcaklıkları fark edilir derecede yükselmiştir. Ayrıca toplama ve kaybetme modulus değerlerinde de ilerleme kaydedilmiştir. En iyi sonuçlar ise sertlik ve çizilme dayancında elde edilmiştir. İşlevselleştirilmiş böhmit nanoparçacıklarının eklendiği kompozitler hem saf polimere göre hem de sade böhmit parçacıklarının eklendiği kompozitlere göre daha iyi sonuçlar vermiştir.
Özet (Çeviri)
In the present study the effects of addition of organically functionalized boehmite nano-particles on the mechanical properties of epoxy polymers were analyzed. Nanosize platelets of boehmite powders were produced via a hydrothermal process from the raw material aluminum trihydroxide Al(OH)3 provided by a a chemical supplier, but which in future studies can be replaced by local resources of aluminum trihydroxide available in Seydişehir, Turkey. The ground aluminum trihydroxide particles were submitted to a two-step preliminary ageing procedure in different pH media. Particles were then converted to boehmite nanoparticles via hydrothermal ageing at high pressure and temperature. The product`s chemical identity, size, structure and morphology were characterized with XRD, FT-IR, SEM and PSA analyses. By controlling the pH and the ageing time as parameters, hexagonal shaped nanoplatelets were obtained with dimensions ranging from 100 to 500 nm. Aiming at using these nanoparticles into surface coating polymers, the most favorable shape is the plate-like morphology, leading to adopting the last hydrothermal condition in the rest of the study.The boehmite crystal surfaces are furnished with hydroxyls which can potentially be reacted with epoxy monomers of bisphenol A diglycidyl ether with the help of tin (II) chloride as catalyst through ring-opening reactions. The FT-IR and quantitative analyses indicated that this surface functionalization is possible under a temperature 80 oC and a weight ratio of 5:1 epoxy monomer to boehmite powderThese novel inorganic/organic hybrid materials were then mixed with epoxy/hardener resin mixture to obtain nanocomposites. The properties of the composites were characterized accordingly with tensile, impact, micro hardness, micro-scratch tests, DMA analysis and observed with SEM analysis.A deterioration of the tensile strength from the neat polymer was observed, with a distinct trend between the functionalized and non-functionalized boehmite-epoxy polymers. The functionalized polymers showed a less deteriorative character. The tensile modulus instead showed a little improvement of ( ? 4%) in 5wt% loaded polymers. DMA analysis results revealed an improved glass transition temperature in the nanocomposites as well as in storage and loss modulus. As aimed in this work, the functionalized boehmite-epoxy polymers displayed a clear improvement in comparison to both non-functionalized and neat polymers in surface coating properties in hardness and scratch resistance.
Benzer Tezler
- Çimentonun sertleşmesi üzerinde kimyasal komponentlerin etkisi
Başlık çevirisi yok
NACİYE TÜRKEL
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA CEBE
- Bazı esterlerin kinetik incelenmesi ve termodinamik parametrelerin belirlenmesi
Kinetic study and detesmination of thermodnamic parameters of some esters
İBRAHİM TAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA CEBE
- Sivas-Kangal yöresinde kırsal gelişme ve pazara açılma sürecindeki farklılaşmalar (bir örnek olay incelemesi)
Başlık çevirisi yok
FAHRİ ERCEM
Yüksek Lisans
Türkçe
1984
SosyolojiCumhuriyet ÜniversitesiSosyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. A. VAHAP SAĞ
- Kam yapma aparatı
Cam milling attachment
ORHAN UZUN
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FEVZİ ERCAN