In sıtu polimerizasyon ile yağ bazlı polimer ?organokil nanokompozit sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of oil based polymer/organokil nanocomposites by in situ polymerization
Yazar: YAĞMUR BAYRAM
Danışman: YRD. DOÇ. DR. EMEL AKYOL ; PROF. DR. A. TUNCER ERCİYES
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Polimer-kil nanokompozitler; nano boyutlardaki kilin küçük boyutlu veya geniş yüzey alanına sahip olarak arttırılmış fiziksel ve kimyasal özellikleriyle son yıllarda büyük ilgi duyulan bir alan haline gelmiştir. Kil bazlı nanokompozitler gelişmiş mekanik, termal ve optik özellikler göstermektedir. Bu ürünlerin uygulama alanları otomotiv, havacılık ve uzay, taşıma, yapı endüstrileri ve elektronik ürünler gibi alanlarda genişleyerek yaygınlaşmaktadırGenellikle sentez metotları ve şartları kadar polimer ve kilin doğal özelliklerine bağlı olarak iki farklı olarak yapı oluşmaktadır. Bunlardan ilki; bir ya da iki genişlemiş polimer zincirlerinin kil tabakalarının ara boşluklarına yerleştiği tabakaları ayrılmış yapıdır. Diğeri ise kil tabakalarının polimer ortama yüksek oranda dağıldığı tabakaları dağılmış yapıdır. Tabakaları dağılmış kil nanokompozitin in situ polimerizasyonu ile hazırlanması iki basmak içermektedir (a) bir tip monomer ve bir tip organokil içeren karışım hazırlanması (b) karışımda in situ polimerizasyon başlatılması ve tabakaları dağılmış yapıda kil oluşumu için tek tip monomerin polimerleştirilmesi. Tabakaları dağılmış kil nanokompozit üretilimi x-ışınlı difraksiyonla analiz edilir.Bu çalışmada, bitkisel yağ bazlı polimer?kil nanokompozit üretimi in situ polymerizasyonu ile yapılmıştır. Bitkisel yağ olarak ayçiçeği kullanılmıştır. Bu amaçla yağların belli oranda gliserin ile reaksiyona sokulmasından elde edilen kısmi gliserid karışımı toluen diizosiyanat ve 2-hidroksietil metakrilat (HEMA) vinil monomeri ile reaksiyona sokularak makromonomer üretilmiştir ve makromonomerin karakteristik özellikleri FTIR, GPC analizleriyle belirlenmiştir. Kilin dağılımını arttırmak ve polimerle uyumlu hale getirebilmek amacıyla organik modifikasyonu gerçekleştirilmiştir. X-ışınlı difraktometre çalışmalarıyla analizleri yapılmtır. Elde edilen makromonomerin organik modifiye edilen kil varlığında in situ polimerizasyon yöntemi kullanılarak stirenle kopolimerizasyonu gerçekleştirilmiştir. Diğer yandan farklı kil miktarları kullanılarak polymer-kil nanokompozit üretimi yapılmış olup buna ek olarak kilin dağılımının polimer-kil nanokompozit özelliklerine etkisinin incelenmesi amacıyla çözücü etkisi ve ultrasonikleme etkisi gibi farklı teknikler çalışılmıştır. Elde edilen yağ bazlı polimer-kil nanokompozitin karakteristik özellikleri XRD, TGA, DSC, TEM, DMA methodları ile belirlenmiştir.Bu çalışmadaki polimer bileşenin yağ bazlı oluşu; yenilenebilir kaynakların farklı endüstriyel ürünlerin hazırlanmasındaki kullanımı çevresel etkilerden dolayı yeniden canlandıracağından çalışmanın önemini daha da arttırmaktadır.Anahtar Kelimeler : organik modifiye kil, trigliserit yağ ,polimer kil nanokompozit

Abstract:
Polymer- clay nanocomposites (PKNs) have attracted a lot of attention with their improved physical and chemical properties due to small size or large surface area of the clay with nanoscale dimension. Clay based nanocomposites have shown enhanced mechanical, thermal and optical properties. These materials have widened the range of their applications in areas such as the automotive, aerospace, transportation, construction industries and electronic products.Generally, two different structures may be formed depending on the nature of the polymer and clay as well as the synthesis methods and conditions. The first is an intercalated structure in which one or two extended polymer chains are inserted into the interlayer space of layered clays. The other is an exfoliated structure in which the clay layers are highly dispersed throughout the polymer ortam. A method for preparing exfoliated clay clay nanocomposites by in-situ polymerization comprises the steps of (a) providing a mixture of at least one type of monomer and at least one type of organophilic clay; and (b) initiating an in-situ polymerization reaction in the mixture so as to cause the at least one type of monomer to polymerize thereby forming the exfoliated clay nanocomposite.In this study, to prepare oil based macromer, partial glyceride mixture which was obtained by reaction of oil and certain miktar of glycerine will be combined with a vinyl monomer of 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) through urethane linkage by the reaction with Toluene diisocyanate (TDI) .Characteristic properties of obtained makromonomer will be determined with FTIR, GPC analysis. Obtained macromer will be copolymerized with styrene in the presence of organically olarak değişitirilen kil by in situ polymerization. Clay will be organically modified to enhence the dispersion and to be compatible with polymer. However different amount of clay will be studied in preparation of polymer clay nanocomposite. In addition to that to determine the effect of kil dispersion on polymer clay nanocomposite properties ,different techniques will be tried such as solvent effect and sonication effect. Obtained Oil based polymer clay nanocomposites were characterized by X-ray diffraction (XRD) , Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) , Differential Scanning Calorimetry (DSC) ,Thermogravimetric Analysis (TGA) and Transmission Electron Microscopy (TEM) methods.That the polymer component of the composite is based on triglyceride oil increases the importance of the study, since recently the use of renewable sources in the preparation of various industrial materials has been revitalized because of the environmental concerns.Keywords :organically modified clay, triglyceride oil ,polymer clay nanocomposites