MWCNT'nin  POM/PBS karışımlarının mekanik, ısıl, morfolojik özellikleri ve kristalizasyon davranışına etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of MWCNT on mechanical, thermal, morphological properties and crystallization behavior of POM/PBS blends
Yazar: CANSIN USLUEL
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET KODAL
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bu çalışmanın amacı poli(bütilen süksinat) (PBS)'nin yavaş olan kristallenme hızını arttırmak amacıyla yüksek kristalinite değerine sahip olan polioksimetilen (POM) ile karışımlarının hazırlanarak PBS'nin kristalizasyon hızının incelenmesidir. Bu amaç doğrultusunda izotermal olmayan kristalizasyon kinetiği çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, POM/PBS karışımlarının mekanik, termo-mekanik, ısıl ve morfolojik özelliklerine çok duvarlı karbon nanotüp (MWCNT) nanoparçacıklarının etkisi de incelenmiştir. Bu çalışma kapsamında kütlece farklı yükleme oranlarında (75/25, 50/50, 25/75) POM/PBS karışımları ve kütlece %0,5 ve %1 oranlarında MWCNT içeren POM/PBS/MWCNT nanokompozitleri eriyik harmanlama yöntemi kullanılarak hazırlanmıştır. İzotermal olmayan kristalizasyon kinetiği çalışmaları Avrami, Ozawa, birleştirilmiş Avrami-Ozawa kristalizasyon kinetiği modelleri kullanılarak incelenmiştir. Kristalizasyon için gerekli olan aktivasyon enerjisi Kissinger, Takhor ve Friedman modelleri ile belirlenmiştir. Ayrıca, karışımların kristal morfolojisini incelemek amacıyla ısıtma soğutma ekipmanına sahip polarize optik mikroskop analizleri (POM) yapılmıştır. Hazırlanan örneklerdeki muhtemel etkileşimler FTIR analizleri ile incelenmiştir. POM/PBS harmanlarının karışabilirliği ve MWCNT'nin matris içeresindeki dağılım seviyesini belirlemek için SEM analizleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen örneklerin mekanik özelliklerini, ısıl kararlılıklarını ve dinamik-mekanik özelliklerini incelemek amacıyla sırasıyla çekme, Izod darbe, termal gravimetrik analiz (TGA) ve dinamik mekanik analiz (DMA) testleri gerçekleştirilmiştir. SEM analiz sonuçları POM ve PBS arasında herhangi bir faz ayrımı olmadığını ve MWCNT yükleme oranından bağımsız olarak MWCNT'nin matris içerisinde homojen bir şekilde dağıldığını göstermiştir. POM/PBS harmanlarının E-modülü gibi mekanik özelliklerinin MWCNT varlığında arttığı tespit edilmiştir. Kristalizasyon kinetiği çalışmalarından POM/PBS yükleme oranına bağlı olarak MWCNT'nin bir çekirdeklendirici ajan gibi davrandığı tespit edilmiştir.

Abstract:
The purpose of this study is to investigate crystallization rate of polybutlylene succinate (PBS) in order to stimulate PBS's lower relative crystallinity by blending it with high crystalline polyoxymethylene (POM). Therefore, non-isothermal crystallization kinetic studies were carried out. Additionally, the effect of multi-walled carbon nanotube (MWCNT) nanoparticles on mechanical, thermo-mechanical, thermal and morphological properties of POM/PBS blends are examined. Within the scope of this study, POM/PBS blends at different loading levels (75/25, 50/50, 25/75) by weight and POM/PBS nanocomposites containing 0.5% and 1 wt% MWCNT were prepared using the melt blending method. Non-isothermal crystallization kinetic studies were examined via different kinetic approaches such as Avrami, Ozawa, and combined Avrami and Ozawa. The activation energy for crystallization were determined with Kissinger, Takhor and Friedman models. Moreover, polarized optical microscope (POM) equipped with a hot-stage analyses were carried out in order to investigate the morphology during crystal growth. FTIR analyses were conducted to determine the possible chemical interactions between the components. The level of dispersion of MWCNT in polymer matrices and miscibility of POM and PBS polymers were determined through scanning electron microscope (SEM). To investigate the mechanical, thermal stability and dynamic mechanical properties of the samples, Izod impact, tensile, thermal gravimetric analyses (TGA), and dynamic mechanical analyses (DMA) analyses were carried out. SEM analyses showed that there was no phase separation between POM and PBS, and MWCNT was homogeneously dispersed in the matrix, regardless of the MWCNT loading rate. The mechanical properties such as E-Modulus of POM/PBS blends increased in the presence of MWCNT. From the crystallization kinetics studies, it was obtained that MWCNT acted as a nucleating agent depending on the POM/PBS loading ratio.