Montmorillonit dolgulu hıps/evaco blend kompozitlerinin üretimi ve ısıl ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Production and investigation of the thermal and mechanical properties of hips/evaco blend composites with montmorillonite filling
Yazar: TURAN SANDAL
Danışman: PROF. DR. SİNAN ŞEN ; DOÇ. DR. EMRE TEKAY
Yalova Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Polimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Polimer Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bu projede amaç, organik montmorillonit (Org-MMT) ve poli(etilen vinil asetat karbon monoksit) (EVACO) uyumlu kauçuk katkı maddesi ile dolgulanmış HIPS ile harmanlanmış yeni nanokompozitlerin üretilmesi ve termal ve mekanik özelliklerinin incelenmesidir. HIPS/EVACO blendi (ağırlıkça 80/20 oranında) ve bu blendin 1,3,5 phr Org-MMT katkılı üçlü nanokompozit ile HIPS/Org-MMT ikili nanokompozit kompaundları laboratuvar tip bir dahili karıştırıcıda eriyik harmanlama yöntemiyle hazırlanmıştır ve sıcak pres kullanılarak şekillendirilmiştir. Hazırlanan malzemelerin detaylı morfolojik, ısıl, statik ve dinamik mekanik özellikleri, uyumlaştırıcı etkisi ve dolgu yükleme derecesi açısından incelenmiştir. X-ışını difraktogramlarından üretilen kompozitlerin aralanmış tabakalı nanokompozit yapısına sahip olduğu bulunmuştur. Üretilen blend ve nanokonpozitler, saf HIPS ve HIPS/Org-MMT ikili nankompozitlere kıyasla, geniş bir sıcaklık aralığında (-50 °C ve +80 °C), daha yüksek bir dinamik mekanik sönümleme (tanδ) performansı sergilemişlerdir. HIPS/EVACO blendinin sönümleme değeri, saf HIPS'e kıyasla 25 °C'de % 54 artarken, üçlü nanokompozitlerde bu değer yaklaşık  % 104 olarak saptanmıştır.  EVACO içermeyen ikili nanokompozitlerin mekanik sönümleme performansları ise saf HIPS'e göre değişmemiştir. Ayrıca, üçlü nanokompozitlerin bu sıcaklıktaki depolama modülü değerleri HIPS/EVACO blendine göre artmış olup malzemelerin elastik karakterinin yüksek olduğunu göstermektedir. Bu sonucun, blende kıyasla, nanokompozitlerin daha heterojen ve daha çok sayıda ve küçük çatlaklar içeren kırık yüzey morfolojileri ve daha düşük sünme deformasyonu ile daha yüksek deformasyon geri kazanım değerleriyle uyumlu olduğu görülmüştür. HIPS/EVACO blend nanokompozitlerin darbe mukavemeti değerleri, blend, saf HIPS ve ikili kompozitlere kıyasla artmıştır. Diğer yandan, nanokompozitlerin tokluk değerleri saf HIPS ve blende göre azalmış ve bu sonuç, birbiri ile uyumlu olmayan HIPS ve EVACO polimerlerinin arafazında, çekme deformasyonu sırasında oluşan olası büyük kavitelere dayandırılmıştır. Üçlü nanokompozitlerin, HIPS polimerine kıyasla, daha yüksek sıcaklıkta daha düşük bozunma hızları ve daha yüksek miktarda kül oranları ile, yüksek ısıl kararlılık sergiledikleri saptanmıştır. Sonuç olarak, 3 ve 5 phr Org-MMT içeren nanokompozitlerin optimum sertlik/sönümleme dengesine sahip oldukları görülmüştür.

Abstract:
In this project, it was aimed to produce new HIPS blend nanocomposites filled with organophilic montmorillonite (Org-MMT) and poly (ethylene-vinyl acetate-carbon monoxide) (EVACO) elastomeric compatibilizer and also investigate their thermal and mechanical properties. HIPS/EVACO blend (80/20 by weight) and 1,3,5 phr Org-MMT added ternary nanocomposites and HIPS/Org-MMT binary nanocomposite compounds were prepared by melt blending method in a laboratory type internal mixer and shaped using a hot press. The detailed morphological, thermal, static and dynamic mechanical properties of the prepared materials were examined in terms of filler loading degree and compatibilizing effect. It has been found that the composites produced have an intercalated nanocomposite structure according to  their X-ray diffractograms. The produced blends and nanocomposites exhibited higher dynamic mechanical damping (tanδ) performances over a wide temperature range (-50 °C and +80 °C) compared to pure HIPS and HIPS/Org-MMT binary nanocomposites. The damping value of HIPS/EVACO blend increased by 54% at 25 °C compared to pure HIPS, while this value was found to be approximately 104% in ternary nanocomposites. The mechanical damping performances of binary nanocomposites without EVACO did not change compared to pure HIPS. In addition, the storage modulus values of the triple nanocomposites at this temperature increased compared to the HIPS/EVACO blend, indicating that the elastic character of the materials is high. This result was found to be consistent with higher creep recovery values with lower creep deformation and more heterogeneous fracture surface morphologies containing more and more small cracks in nanocomposites compared to blend. Impact strength values of HIPS/EVACO blend nanocomposites increased compared to blend, pure HIPS and binary composites. On the other hand, the toughness values of nanocomposites decreased compared to pure HIPS and blend, and this result was attributed to possible large cavities formed during tensile deformation at the interface of incompatible HIPS and EVACO polymers. It has been determined that ternary nanocomposites exhibit lower degradation rates at higher temperature, higher ash content show higher thermal stabilities compared to HIPS polymer. As a result, the nanocomposites containing 3 and 5 phr Org-MMT were found to have optimum stiffness/damping balance.