ZnO tozunun yüksek enerjili öğütme davranışlarının incelenmesi ve bu tozlardan hareketle ZnO katkılı polimer kompozitlerin geliştirilmesi
Optimization of high energy milling behaviour of ZnO powders and development of polymer-ZnO composite structures
Yazar: SEZEN SEDA YAKAR
Danışman: YRD. DOÇ. DR. BURAK ÖZKAL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Enjeksiyon kalıplama = Injection molding ; Polimer kompozitler = Polymer composites ; Polipropilen = Polypropylene ; Çinko oksit = Zinc oxide ; Öğütme = Grinding

Özet:
Nanoteknoloji son yıllarda dikkat çeken bir alan olarak karşımıza çıkmaktadır. Yapılan çalışmalarla nano boyuta indirgenen malzemelerin elektronik, optik, termal ve manyetik özelliklerinin geliştiği kaydedilmiş, geleneksel malzemelere göre oldukça farklı fiziksel, kimyasal ve mekanik özellikleri olan nanomalzemeler büyük önem kazanmıştır.ZnO geniş bant aralığına sahip yarıiletken bir malzeme olmasının yanında, piezoelektrik ve fotokatalitik özellikleri nedeniyle son yılların ilgi çeken malzemeleri arasındadır. Bunların yanında antibakteriyel davranış göstermesi medikal uygulamalar veya insanların yakın temasta olduğu malzemelerin yapımında kullanılmasına olanak sağlamıştır. ZnO partiküller nanoboyuta indikçe birçok özelliği gibi antibakteriyel davranışında da iyileşmeler görülmüş ve bu sonuç ZnO nanopartiküllerin üretimine hız verilmesini sağlamıştır.Nanopartikül üretiminde kullanılan yöntemlerden biri olan mekanik öğütme, fazla miktarda malzeme üretimi, kolay ve ucuz ekipman nedeniyle tercih edilen bir metottur. Yüksek enerjili öğütme ile normal öğütmeye göre daha kısa sürelerde nano boyutlu partikül eldesi sağlanmakta ve ZnO nanopartiküllerin bu yöntemle üretimi ile ilgili çalışmalar bulunmaktadır. Diğer yandan, bileşenlerinden daha üstün özelliklere sahip olan kompozit malzemelerin kullanımı artarken ve kompozitler antibakteriyel uygulamalarda da karşımıza çıkmaktadırlar. ZnO-polimer kompozitlerin antibakteriyel uygulamalarda kullanılması mümkün olmakta ve ZnO nanopartiküllerin farklı işlemlerle polimere katılması ile nanokompozit eldesi sağlanmaktadır. Enjeksiyon kalıplama kompozit eldesi için yaygın olarak kullanılan bir teknik olmasının yanında karmaşık parçaların üretiminde önem taşımaktadır.Bu çalışmada, mikrometre boyutundaki ZnO toz partiküllerin, yüksek enerjili öğütme işlemiyle boyutlarının nano boyuta indirgenmesi ve nanopartiküllerin PP ile karıştırılarak enjeksiyon kalıplama metodu ile polimer kompozit haline getirilmesi amaçlanmıştır. Öğütme koşulları incelenen ZnO, en uygun koşul belirlendikten sonra PP ile direkt karıştırılarak besleme stoğu hazırlanmış ve enjeksiyon cihazına beslenerek kompozit üretimi sağlanmış, elde edilen polimer kompozitlerin karakterizasyonu yapılmıştır.

Abstract:
In recent years, nanotechnology have been studied and nano dimensions with high surface-to-volume ratio have provided benefits on the electronic, optical, thermal and magnetic applications. Hence, nanoparticles have been studied due to their different and superior physical, chemical and mechanical properties.ZnO, which is a semiconductor material due to its wide band gap, has been attracted more attention because its piezoelectric and photocatalytic properties. In addition, ZnO has been used in many medical and antimicrobial applications thanks to its antibacterial behaviour. Many studies showed that reduction in particle size has induced improvements in antibacterial properties of ZnO. Thus, the production of ZnO nanoparticles have been a popular subject for scientists.There are many production methods of ZnO nanoparticles. One of them is mechanical milling that has many advantageous such as the production of great amount of materials, easy production and cheap equipment.High energy milling is more effective than milling due to the achievement of nano sized particles in lesser times and ZnO nanoparticles can be produced with this method. On the other hand, composites which have superior properties than their components become widespread and are also preferred in antibacterial applications. It's possible to use ZnO-polymer composites as antibacterial materials and ZnO nanoparticles can be added into polymer by using different process in order to produce nanocomposites. Injection moulding is important to produce complex parts besides its a common technique for composite manufacturing.In this study, we aimed to optimize the milling conditions for production of ZnO nanoparticles, developed polypropylene composite feedstocks using these milled powders and produced polymer composites via injection molding. Finally, polymer-ZnO composite structures were investigated by characterization methods.