Sodyum floroborat sentezi, karakterizasyonu ve alev geciktirici olarak kullanılabilirliği
Sodium fluoroborate synthesis, characterization and usability as flame retardant
Yazar: TUĞBA ARDA
Danışman: PROF. DR. FATİH AKKURT
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Alev geciktirici = Flame delayer ; Mekanokimyasal yöntemler = Mechanochemical methods ; Partiküller = Particles ; Sodyum = Sodium

Özet:
Ülkemiz, dünyanın en büyük bor madeni rezervlerine sahiptir. Bu sebeple, gün geçtikçe önemi hızla artan araştırma konuları arasında yerini almaktadır. Gelişen teknoloji ile çevreye duyarlı, maliyeti düşük, uygulanabilirliği yüksek ve geniş kullanım alanına haiz uç ürünlere ihtiyaç artmaktadır. Bu kapsamda yüksek ticarileşme ve ekonomik katkı potansiyelli, geniş uygulama alanlarına sahip bor uç ürünleri önem arz etmektedir. Floroboratlar da bu ürünlerin arasında yer almakta olup; kumaşlarda yanma geciktirici malzeme, bazı tepkimelerde katalizör görevinde, haşerelerle mücadele gibi farklı alanlarda kullanılmaktadır. Bu ürünlerin sentezi için çeşitli yöntemler mevcuttur. Bu çalışmada, bir floroborat çeşidi olan sodyum floroboratın iki farklı metotla sentezi gerçekleştirilmiştir. Bu iki metottan biri olan mekanokimyasal yöntemle sentezinde; sodyum florür ve elementel bor reaktant olarak kullanılmıştır. Farklı mol oranları ve sentez sürelerinde bilyeli öğütücüde mekanik öğütülerek elde edilen sodyum floroborat için optimum şartlar belirlenmiştir. İstenmeyen yan ürünlerin sentezlenen üründen uzaklaştırılması ile saflaştırma işlemi yapılmıştır. Çalışmalara istinaden, mol oranı (nB/nNaF) 2,02:1 olacak şekilde bilyeli öğütücüde 5000 dakika boyunca süren mekanokimyasal reaksiyon ile en iyi verilere ulaşılmıştır. Sodyum floroborat %19,75 saflıkta ve %45,7 verimde üretilmiştir. Karşılaştırma amaçlı ikinci yöntem olan yaş yöntemde sodyum karbonat ve floroborik asit reaktant olarak kullanılmıştır. Malzeme yapısını incelemek için FT-IR, XRD ve partikül boyut ölçüm cihazı kullanılmıştır. Farklı derişimlerdeki sodyum floroboratın, LOI testi ile kumaşlar üzerindeki yanma geciktirici özelliği çalışıldığında oldukça iyi bir alev geciktirici olduğu görülmüştür.

Abstract:
Our country has the world's largest boron mineral reserves. For this reason, it takes its place among the research topics whose importance is increasing day by day. With the developing technology, the need for end products that are environmentally friendly, low in cost, high in applicability and wide usage area is increasing. In this context, boron end products with high commercialization and economic contribution potential and wide application areas are important. Fluoroborates are also among these products; It is used in different fields as a fire retardant material in fabrics, catalyst in some reactions, and pest control. Various methods are available for the synthesis of these products. In this study, the synthesis of sodium fluoroborate, a type of fluoroborate, was carried out by two different methods. In the synthesis by the mechanochemical method, which is one of these two methods; sodium fluoride and elemental boron were used as reactants. Optimum conditions were determined for sodium fluoroborate obtained by mechanical grinding in a ball mill at different mole ratios and synthesis times. Purification was carried out by removing unwanted by-products from the synthesized product. Based on the results of the studies, the best data were obtained with the mechanochemical reaction that lasted for 5000 minutes in a ball mill with a mole ratio (nB/nNaF) of 2.02:1. Sodium fluoroborate was produced with a purity of 19.75% and a yield of 45.7%. In the wet method, which is the second method for comparison purposes, sodium carbonate and fluoroboric acid were used as reactants. FT-IR, XRD and particle size measuring device were used to examine the material structure. Sodium fluoroborate in different concentrations was found to be a very good flame retardant when the fire retardant property on fabrics was studied with the LOI test.