Reşadiye bentonitinin amin ile modifikasyonu ve epoksi bazlı nanokompozit malzeme üretimi
Amine modification of Reşadiye bentonite and preparation of epoxy based nanocomposite
Yazar: İLKER ERKAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM ALP
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Bölümü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Kimya = Chemistry ; Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bu çalışmada; geniş bir ticari uygulama alanına sahip olan epoksi reçinelerin mukavemet özelliklerini iyileştirebilmek için organik olarak modifiye edilmiş Reşadiye (Tokat) Na-benonitinin katkı maddesi olarak kullanılabilirliği ve epoksiye sağladığı iyileştirme etkisi incelenmiştir.Çalışma üç aşamada gerçekleştirilmiştir. Birinci aşamada doğal ortamından alınan Na-bentonit hidrosiklon ile zenginleştirilerek feldspat, kuvars, kalsit ve biyotit gibi safsızlıklar uzaklaştırılmış ve Na'ca zengin bir ürün elde edilmiştir.İkinci aşamada zenginleştirilmiş Na-bentonit literatürde de çok yaygın olarak kullanılan HTAB(R(CH3)3NBr (R: C16H33)) ile farklı konsantrasyonlarda muamele edilerek bentonit yüzeyi modifiye edilmiş ve tabakalar arası mesafeleri arttırılmıştır. Aynı zamanda HTAB miktarına bağlı olarak yüzey polaritesinde ve tabakalar arası mesafedeki değişim belirlenmiştir.Üçüncü aşamada ise modifiye edilmiş Na-bentonit öğütülmüş ve epoksi reçinesi içerisinde dağıtılarak kil/epoksi matriksi oluşturulmuştur. Bu karışım ASTM D638-03 standartında belirtilmiş olan ölçülere uygun olan bir kalıba dökülüp mikrodalga kürleme yöntemi ile kürlenmiştir. Elde edilen kompozit çubuklar çekme dayanımı testleri ile analiz edilmişlerdir.Çalışma neticesinde HTAB ile modifiye edilmiş Na-bentonitinin polaritesinin epoksi reçine içerisinde dağılabilmesine uygun derecede olduğu ve tabakalar arası mesafesinin modifiye edilmeden önce 12,7 Å iken modifikasyon sonrasında 22,19 Å seviyesine yükseldiği gözlenmiştir. Ayrıca modifiye edilmemiş ve modifiye edilmiş ürünler ile yapılan nanokompozit ürünlerin mukavemet testleri neticesinde modifiye edilmiş ürünler ile hazırlanan nanokompozitlerin çekme dayanımı değerlerinde düşüş olduğu ancak modifiye edilmemiş ürünler ile hazırlanan nanokompozitlerin çekme dayanımı değerlerinde %16'ya varan iyileştirme elde edilmiştir.

Abstract:
In this study organically modified Na-bentonite from Karakaya-Reşadiye-Tokat was introduced into epoxy resin as filler to determine its utility and contrubution effect over the strenght properties of epoxy resin.This study consists of three parts. In the first part, the raw Na - bentonite was upgraded with hdrocyclone process to obtain a Na rich bentonite and to remove the impurities such as feldspar, quartz, calsite and biotite.In the second part, the Na rich bentonite was treated with HTAB (R(CH3)3NBr (R: C16H33)), which is commonly used in the literature, at different concentrations to modify the bentonite surface and the extend the interlayer spaces. At the same time depending on the ammount of the HTAB added, the changes induced to the surface polarity and interlayer space was determined.In the third part, the modified Na-bentonite was dispersed in ground epoxy resin to obtain the clay/epoxy matrix. This matrix was poured in to a teflon mold made according to the ASTM D638-03 standart. The teflon mold was then cured in a microwave oven to obtaine composite bars which were analysed through tensile tests.At the end of the study, HTAB modified Na-bentonite gained enough polarity for dispersion in epoxy resin and the interlayer spaces expanded to from the original value of 12,7 Å to 22,19 Å. The tensile strenght of the nanocomposites not showed any improvement when organophilic clays were used as filler. On the other hand the organophobic clays were showed %16 improvement on tensile strenght values when compared with those of the neat epoxy.