Poli(hedral oligomerik silseskuokzan) (POSS) esaslı nanokompozit endüstriyel liflerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of poly(hedral oligomeric silsesquioxane) (POSS) based nanocomposite industrial fibers
Yazar: HÜMEYRA ŞİRİN
Danışman: DOÇ. DR. GÜRALP ÖZKOÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bu çalışmanın amacı, bir lastik takviye malzemesi olan kord bezinin üretiminde kullanılan poli(etilen teraftalat) (PET) ve poliamit 6,6 (Ny 6,6) endüstriyel elyafların mekanik özelliklerinin ve boyutsal kararlılıklarının poli(hedral oligomerik silseskuokzan) (POSS) nanoparçacıklar ile geliştirilmesidir. Bu amaçla hem PET hem de Ny 6,6 ile uyumlu olması beklenen üç farklı kimyasal fonksiyonelliğe sahip (epoksi, amin ve trisilanol) POSS türü belirlenmiştir. Çalışmada farklı yükleme oranlarında PET/POSS ve Ny 6,6/POSS kompozitleri eriyik harmanlama tekniği ile hazırlanmış, eiyikten monofilamet elyaf çekme tekniği ile elyaf haline getirilmişlerdir. Bu kompozit elyafların mekanik, termal ve morfolojik özellikleri POSS yükleme oranı, POSS türü ve matris türünün fonksiyonu olarak incelenmiştir. Mekanik testler POSS ilavesi ile elastik modül ve kopma dayanımının arttığını göstermiştir. Her bir POSS türü için farklı yükleme oranlarında en iyi özellikler elde edilmiştir. Lif işleminin ardından uygulanan 10 faktör yönlendirme aşamasının mekanik özellikleri etkileyen başlıca etken olduğu görülmüştür. Trisilanol fonksiyonlu POSS ile hazırlanmış PET kompozit elyaflarının yönlendirme sonrası elastik modülü saf PET'e göre %500 oranında artmıştır. Yönlendirme ile hem saf hem de nanokompozit elyafların %-kristalinite değerleri artmaktadır. Tüm elyaflar içinde % 1' lik trisilanol fonksiyonlu POSS ile hazırlanmış PET kompozit elyafların en yüksek boyutsal kararlılık ve mekanik özelliklere sahip olduğu tesbit edilmiştir.

Abstract:
The aim of this study is to improve the mechanical properties and dimensional stability of poly(ethylene terephthalate) (PET) and polyamide 6,6 (Ny 6,6) fibers used in tire cord manufacturing by incorporating poly(hedral oligomeric silsesquioxane) (POSS) nanoparticles. Three different POSS types including epoxy, amine or trisilanol functional groups that are expected to interact with PET or Ny 6,6 were selected. PET/POSS and Ny 6,6/POSS nanocomposite fibers with different amount of POSS were prepared by melt compounding and subsequent monofilament fiber spinning processes. The mechanical, thermal and morphological properties of the nanocomposite fibers were investigated as a function of POSS type and loading level. Mechanical tests showed an increased elastic modulus and strength at break by the addition of POSS nanoparticles. Maximum properties were obtained at different loading levels for each kind of POSS. It was observed that the 10-factor fiber drawing was the major step affecting the mechanical properties. The elastic modulus of trisilanol-POSS/PET nanocomposite fibers increased 5 times after drawing with respect to neat PET fiber. Drawing also improved the %-crystallinity of neat fibers and nanocomposite fibers. It was found that 1% trisilanol-POSS/PET nanocomposite fiber had the highest mechanical property and dimensional stability among the others.