Hidrofobik kompozit materyallerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of hydrophobic composite materials
Yazar: HACI HASAN YOLCU
Danışman: PROF. DR. AHMET GÜRSES
Atatürk Üniversitesi / Eğitim Bilimleri Enstitüsü / Ortaöğretim Fen ve Matematik Alanları Eğitimi Ana Bilim Dalı / Kimya Eğitimi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Eğitim ve Öğretim = Education and Training ; Kimya = Chemistry
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Eğitim = Education ; Hidrofobik etkileşimler = Hydrophobic interactions ; Kil = Clay ; Kimya = Chemistry ; Kimya eğitimi = Chemistry education ; Kompozit malzemeler = Composite materials ; Kompozitler = Composites ; Zeta potansiyeli = Zeta potential

Özet:
Zeminlerde kullanılan kilin, suyu adsorbe etmesi birçok problemi beraberinde getirmektedir. Özellikle taşıyıcı sistem olarak kullanılan kil su çektiğinde şişerek yapılara zarar vermektedir. Ayrıca, suyun kil tarafından adsorpsiyonu, kilin taşıma gücünü düşürerek toprak kayması ve heyelanlara neden olmaktadır. Bu çalışmada ilk olarak uzun zincirli hidrokarbon moleküllerinin CTAB çözeltilerinde dispers edilerek bunların CTA+ iyonlarının hidrofob kuyruklarıyla etkileşimi gerçekleştirildi. Daha sonra hidrofobisite açısından etkinliği artırılmış olan CTA+ iyonlarının kil yüzeyine adsorpsiyonuyla hem kilin yüzey özelliklerinin değiştirilerek hidrofilikliği azaltılmış hem de kil tabakalarının aralanması sağlanmıştır. Aynı zamanda çeşitli yüzey aktif madde, hidrokarbon ve kil oranlarıyla hazırlanan kompozit malzemelerin zeta potansiyelleri, iletkenlik değerleri ve ıslanabilirliklerinin değişimi incelenmiştir. Elde edilen sonuçlardan, hidrokarbon bağlı CTA+ iyonlarının kil yüzeyine adsorpsiyonunun, kilin hidrofobisitesini önemli ölçüde artırdığı ve kil tabakaları arasındaki mesafenin genişlemesine yol açtığı belirlenmiştir. Ayrıca örnek hazırlama yöntemlerinin, pelet ve toz, kompozitlerin ıslanabilirlik karakteristiklerini önemli ölçüde etkilediği gözlenmiştir. Toz örneklerin hidrofobisitesinin pelet şeklindeki örneklere kıyasla çok daha yüksek olduğu bulunmuştur. Ayrıca bu çalışma kapsamında organokiller (CTAB+kil ve CTAB+boyar madde+kil) ile çözelti interkalasyonu metodu ile yüksek yoğunluk polietilen (HDPE) ve düşük yoğunluk polietilen (LDPE) polimerleriyle superhidrofobik kompozit malzemeler üretilmiştir. Üretilen bu kompozit malzemelerin karakterizasyonu, temas açısı ölçümleri, SEM, XRD ve spektroskopik analizler ile yapılmıştır. Organokil ilavesinin % 10 seviyesine kadar malzemenin hidrofobisitesinde artış sağladığı ve daha yüksek oranlarda ise hidrofobisiteyi düşürdüğü gözlemlenmiştir. Renkli organokilde ise hidrofobisite % 5 kil oranına kadar artmaktadır.

Abstract:
Clays which have been used in the grounds and have a high sorption capacity of water lead to a lot problems. When the clay used as a carrier system, it could cause to damages at the buildings, due to swelling arise from the water adsorbed. Also, the water adsorption reduces the strength of clay carrying and so landslides may occur. In this study, firstly the long-chain hydrocarbon molecules were dispersed by using aqueous CTAB solutions and so provided the interaction between the hydrophobic tails of CTA + ions and they. Thus, CTA + ions improved in terms of hydrophobicity will be easily transferred to interlayer region and this interaction will be helpful at the exfoliation of clay plates. The both of values of zeta potential and conductivity of the composites, which were prepared by using surfactant, hydrocarbon and clay at various ratios, and their wetting characteristics, were investigated. From the results obtained, it is seen that the CTA+ ions adsorption bonded with hydrocarbon onto the clay surface leads to a substantial increase in the hydrophobicity of clay, as well as the expansion of the interlayer distance. It has also been determined that the sample preparation methods, namely pellet and powder, markedly affected the wettability characteristic of the composites. Hydrophobicity of samples of the powdered is much higher than that of others. Superhydrophobic composites which contains organo-clay (CTAB+ clay and CTAB + dye + clay) and both of high density polyethylene (HDPE) and low density polyethylene (LDPE), were produced by using solution intercalation method. The characterization of the prepared composites was performed by using contact angle measurements, SEM images and XRD spectroscopic analysises. The addition of organo-clay up to 10 % causes to increase in the hydrophobicity , but the addition of more organo-clay leads to reducing of hydrophobicity. In the case of colored organo clay, the hydrophobicity only increases up to 5%.