Alkali ve çeşitli asitlerle modifiye ceviz kabuğu atığının fenolik epoksi reçinede dolgu olarak kullanımı
Using of walnut shell waste modified with alkali and various acids in phenolic epoxy resin as filler
Yazar: AGHA ALIZADA
Danışman: PROF. DR. GÜLNARE AHMETLİ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ ALAADDİN CERİT
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Polimer kompozitler = Polymer composites

Özet:
Bu çalışmada, biyokompozit malzeme elde edilmesi için farklı kimyasallarla modifiye edilmiş atık ceviz kabuğu (CK), epoksi fenol novalak reçinesinde (EFN) dolgu malzemesi olarak kullanılmıştır. Alkali ile işlenmeden sonra CK, iki farklı karboksilik asit: linoleik asit (LnA) ve levülinik asit (LvA) ile modifiye edilmiştir. Kompozitler, döküm tekniği kullanılarak ASTM D 638 standartına göre çeşitli dolgu ağırlık oranlarında (%10-20-30-40-50) hazırlanmıştır. CK'ların kimyasal yapıları FTIR ile aydınlatılmıştır. Kompozitlerin morfolojisi, X-Işını Kırınımı (XRD) ve Taramalı Elektron Mikroskopisi (SEM) ile karakterize edilmiştir. Modifikasyon türü ve CK dolgu oranının kompozitlerin mekanik, termal ve su sorpsiyon özelliklerine etkileri araştırılmıştır. En yüksek çekme dayanımı değerleri 82-94 MPa olarak LvA ile modifiye edilmiş CK kompozitleri için elde edilmiştir. Hazırlanan kompozitlerin çekme dayanımlarının dolgu türüne göre sıralaması: LvA ile modifiye CK (LvA-CK) .> LnA ile modifiye CK (LnA-CK) > NaOH ile işlem görmüş CK (NaOH-CK) > saf CK şeklinde olmuştur. Kompozitler için en uygun CK dolgu oranı %30 olarak kabul edilmiştir. Tüm kompozitlerin Young modülü değerleri EFN reçinesine göre yüksek bulunmuştur. Sertlik testinden elde edilen sonuç, kompozitler arasında fazla farklılık olmadığını göstermiştir. Kompozitlerin su sorpsiyonu CK oranına bağlı olarak artmıştır. Bununla birlikte, bu eğilim ve termal dayanımda hafif azalma, biyo bazlı çevre dostu ve ucuz ürünlerin imalatında modifiye edilmiş CK'ların kullanımı için kritik engeller değildir.

Abstract:
In this study, walnut shell (WS) waste modified with different chemicals was used as filling material in epoxy phenol novolac resin (EFN) to obtain biocomposite materials. After treatment with alkali, WS was modified with two different carboxylic acids: linoleic acid (LnA) and levulinic acid (LvA). Composites were prepared in various filler weight ratios (10-20-30-40-50%) using the casting technique according to ASTM D 638 standard. The chemical structures of WSs were illuminated by FTIR. The morphology of composites has been characterized by X-Ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The effects of modification type and WS filling ratio on mechanical, thermal and water sorption properties of composites were investigated. The highest tensile strength values of 82-94 MPa were obtained for WS composites modified with LvA. The order of the tensile strengths of the prepared composites according to the type of filler was as follow: WS modified with LvA (LvA-WS).> WS modified with LnA (LnA-WS)> WS treated with NaOH (NaOH-WS)> pure WS. The most suitable WS filling amount for composites has been determined as 30%. Young's modulus values of all composites were found higher than EFN resin. The result obtained from the hardness test showed that there was not much difference between composites. The water sorption of composites increased depending on the WS ratio. However, this trend and slight decrease in thermal stability are not critical obstacles to the use of modified WSs in the manufacture of bio-based environmentally friendly and inexpensive products.