Organokil takviyeli melamin formaldehit köpüklerin (OKMFK) mikrodalga ışınlama tekniği ile sentezi ve karakterizasyonu
The synthesis and characterization by microwave irradiation technique of organoclay-reinforced melamine formaldehyde foams (OCMFF)
Yazar: ELİF ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. AHMET GÜRSES
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı / Nanobilim ve Nanomühendislik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Amaç: Melamin formaldehit (MF) yüksek alevlenme ve sıcaklık dayanımı gösteren sert, çok dayanıklı ve çok yönlü bir reçinedir. Melamin ve formaldehit gibi iki başlangıç maddesinin kondensasyonuyla sentezlenen MF reçineleri, yanarken azot gazı salınımı yaptıklarından, iyi bir alev geciktirici özelliğe sahiptir. MF nano kompozitlerinin mekanik, termal ve bariyer özelliklerinin arzu edilen düzeyde olmadığı literatürde vurgulanmaktadır. Bu özelliklerin çeşitli yöntemlerle iyileştirilmesi nano kompozitlerin kullanım alanı açısından büyük önem arz etmektedir. Bu konuda literatürde önemli bir boşluğun bulunduğu söylenebilir. Bu bilgilerin ışığında sunulan çalışmada; nanokil takviyeli, çapraz bağlı MF, MUF ve MAF nano kompozitlerinin ve çeşitli hibrit kompozitlerin mikrodalga ışınlama tekniği ile sentezlenmesi ve bu kompozitlerin termal, mekanik, dokusal ve morfolojik özelliklerinin incelenmesi amaçlanmaktadır.
Metod: Bu çalışmada, mikrodalga ışınlama tekniği kullanılarak organokil takviyeli MF nano kompozit sentezi yapılacaktır. Son yıllarda, mikrodalga yardımlı organik sentezler, artan reaksiyon hızı, yüksek verim, ileri saflık, reaksiyon sonrası işlem kolaylığı nedeniyle dikkat çekmektedir.
Bulgular: Bu çalışmada, MF-organokil nanokompozitlerine çeşitli oranlarda organokil eklenmiştir. Farklı organokil oranları polimer nanokompozitlerin ısı yalıtım özellikleri, basınç dayanımları (basma direnci) ve yanı sıra hazırlanan hibrit kompozitlerin elastisite modülü ve vida tutma dayanımı gibi özelliklerinde ciddi anlamda iyileşmeler sağlamıştır. Özellikle hazırlanan nano kompozit köpüklerden, melamin anilin formaldehit-organokil (MAFKNK2) nanokompozitlerinin ısı yalıtımı özelliklerinde (λ= 0,051 W /m K) ileri derecede iyileşmeler olduğu görülmüştür. Basma direncinin melamin formaldehit-organokil nanokompozit köpüğünde (0,68 N/mm2) melamin formaldehit köpüğe (0,27 N/mm2) göre 2,5 kat artmış olduğu görülmüştür.
Sonuçlar: Çalışmadan elde edilen bulgular, organo kil takviyesiyle hazırlanan melamin formaldehit nano kompozitlerinin ve hibrit kompozitlerin mekanik özelliklerinin iyileşmesinin ötesinde, onların termal kararlılık, alev geciktiricilik, gaz bariyer ve ısı yalıtımı gibi fiziksel özelliklerinin de ileri düzeyde iyileştğini göstermiştir.
Anahtar Kelimeler: Melamin formaldehit reçinesi; Polimer köpükler; Organokil; Polimer-organokil nano kompozitler, Termal yalıtım.

Abstract:
Purpose: Melamine formaldehyde (MF) is a hard, very durable and versatile resin with high flammability and temperature resistance. MF resins, synthesized by the condensation of two monomers such as melamine and formaldehyde, have good flame-retardant properties as they release nitrogen gas when burning. It is emphasized in the literature that the mechanical, thermal and barrier properties of MF nano composites are not at the desired level. Improving these properties by various methods is of great importance in terms of the usage area of nanocomposites. It can be said that there is a significant gap in the literature on this subject. In the light of this information, the aim of the presented study is to synthesize nanoclay reinforced, cross-linked MF, MUF and MAF nano composites and various hybrid composites by microwave irradiation technique and to investigate the thermal, mechanical, textural and morphological properties of these composites.
Method: In this study, clay reinforced MF nano composite will be synthesized using microwave irradiation technique. In recent years, microwave-assisted organic syntheses have attracted attention due to their increased reaction rate, high yield, advanced purity, and ease of post-reaction operation.
Findings: In this study, organoclay was added to MF-organoclay nanocomposites at various ratios. Different organoclay ratios provided significant improvements in the thermal insulation properties, compressive strength (compression resistance) of polymer nanocomposites, as well as the elasticity modulus and screw retention strength of the prepared hybrid composites. Especially, it was observed that there were significant improvements in the thermal insulation properties (λ=0.051 W/m K) of melamine aniline formaldehyde-organoclay (MAFKNK2) nanocomposites from the prepared nanocomposite foams. It was observed that the compressive strength increased 2.5 times in melamine formaldehyde-organoclay nanocomposite foam (0.68 N/mm2) compared to melamine formaldehyde foam (0.27 N/mm2).
Results: The findings obtained from the study showed that beyond the improvement of mechanical properties of melamine formaldehyde nano composites and hybrid composites prepared with organo clay reinforcement, their physical properties such as thermal stability, flame retardancy, gas barrier and thermal insulation were also significantly improved.
Key Words: Melamine formaldehyde resin; Polymer foams; Organo clay; Polymer/organo clay nano composites, Thermal insulation.