Potasyum poliakrilat (PPA) temelli kompozit malzemelerin hazırlanması: Ses absorplama ve yanma performansının incelenmesi
Preparation of potassium polyacrylate (PPA) based composite materials: Investigation of sound absorption and combustion performance
Yazar: BÜŞRA ŞİMŞEK
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ÖZMEN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu tez çalışması, potasyum poliakrilat (PPA) polimer kompozitlerin, şablonlamaya benzer bir metot ile kil ve gözenekli içi boş cam boncuklarla zenginleştirerek hazırlanan numunelerin ses emme özelliklerini ve yanma performansını araştırmasına odaklanmaktadır. Bu benzersiz malzeme kombinasyonu, ofis ortamları, eğitim alanları ve kamu alanları gibi etkili gürültü kontrolü gerektiren endüstrilerle ilgili olarak verimli ses emilimi konusunda umut vaat etmektedir. Deneysel değerlendirmelerde, bir malzemenin çeşitli frekanslarda ses enerjisini emme yeteneğini ölçmek için çok önemli faktör olan ses absorplama katsayısının ölçümlerine odaklanılmıştır. Bu katsayı, bir malzemenin farklı frekanslarda ses enerjisini absorbe etme yeteneğini ölçen önemli bir parametredir. Kompozit formülasyonda kil ve gözenekli içi boş cam bocukların (HGB) kullanılması, malzemenin davranışında karmaşıklıklar ortaya çıkararak akustik performansının doğru bir şekilde anlaşılmasını ve tahmin edilmesini zorunlu hale getirmektedir. ISO 10534-2:1998 standartlarına göre empedans tüpü ile gerçekleştirilen ölçümlerde matris elemanından üretilen numune 1000 Hz'lik frekansta 0.7'lik ses absorplama katsayısı (SAC)'na sahiptir. Diğer kompozitler için bu değerler vermikülit katkılı potasyum poliakrilat (PPA-V), HGB katkılı potasyum poliakrilat (PPA-G), bentonit katkılı potasyum poliakrilat (PPA-B) için sırasıyla 1000 Hz'de 0.7, 1468 Hz'de 0.9, 1550 Hz'de 0.8'dir. Polimer kompozit numunelerin kimyasal yapıları Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) ile açığa çıkarılmıştır. Morfolojik yapıları Taramalı elektron mikroskopisi (SEM) ile belirlenmiştir. Kompozit numunelerin termal stabilitesi Termogravimetrik analiz (TGA) ile belirlenmiştir ve destek malzemelerin PPA'nın bozunma sıcaklığını artırarak termal stabilitesini artırdığı gözlemlenmiştir. Yanmaya karşı performanslarının değerlendirilmesi için yapılan UL-94 yanma testinde hem yatay hem de dikey analizler sonucu yanma kayıplarının 60 sn'lik süre için en fazla 4 cm olduğu görülmüştür. Sonuç olarak bu çalışmada geliştirilen kompozit malzemelerin kullanılacak endüstriyel alanlarda istenilen performanslarda istenilen görevlere öncülük edeceği ortadadır. Çift fonksiyonlu etkisi ile gerekli konuların ele alınmasına yönelik yapılan çalışmalar oldukça başarılı olmuştur.

Abstract:
This thesis focuses on investigating the sound absorption properties and combustion performance of samples prepared by enriching potassium polyacrylate (PPA) polymer composites with clay and porous hollow glass beads with a method similar to templating. This unique combination of materials holds promise for efficient sound absorption in relation to industries requiring effective noise control, such as office environments, educational spaces, and public spaces. Experimental evaluations have focused on measurements of the sound absorption coefficient, which is the crucial factor for measuring a material's ability to absorb sound energy at various frequencies. This coefficient is an important parameter that measures the ability of a material to absorb sound energy at different frequencies. The use of clay and porous hollow glass beads (HGB) in the composite formulation introduces complexities in the behavior of the material, making it necessary to accurately understand and predict its acoustic performance. In measurements made with an impedance tube according to ISO 10534-2:1998 standards, the sample produced from the matrix element has a sound absorption coefficient (SAC) of 0.7 at a frequency of 1000 Hz. For other composites, these values are 0.7 at 1000 Hz, 0.9 at 1468 Hz, 0.9 at 1550 Hz for vermiculite added potassium polyacrylate (PPA-V), HGB added potassium polyacrylate (PPA-G), bentonite added potassium polyacrylate (PPA-B), respectively. It is 0.8 in . The chemical structures of polymer composite samples were revealed by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). Their morphological structures were determined by scanning electron microscopy (SEM). Thermal stability of composite samples was determined by Thermogravimetric analysis (TGA) and it was observed that support materials increased the thermal stability of PPA by increasing its decomposition temperature. In the UL-94 combustion test conducted to evaluate their performance against combustion, it was observed that the combustion losses were maximum 4 cm for a period of 60 seconds as a result of both horizontal and vertical analyses. As a result, it is obvious that the composite materials developed in this study will lead to the desired tasks with the desired performances in the industrial areas where they will be used. The studies carried out to address the necessary issues with its dual-function effect have been quite successful.