Polimer-organokil nanokompozitlerin sentezlenmesi, mekanik ve morfolojik özelliklerinin incelenmesi
Synthesis of polymer-organoclay nanocomposites, investigation of their mechanical and morphological
Yazar: MERVE ARAS ERDOĞAN
Danışman: PROF. DR. FATİH MENGELOĞLU
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu tez çalışmasında, sentezlenen organokil ve aktive edilen kil numuneleri ile polimer-kil nanokompozitleri üretilmiştir. Setiltriamonyum bromür (CTAB) ve Hekzadesiltrimetoksisilan (HTMS) organokil sentezlenmiş ve asit aktivasyonu ve soda aktivasyonu yapılmıştır. Modifiye edilen killerin polikaprolakton (PCL) ile %'5'lik kompozitleri üretilmiş olup, çekme direnç özellikleri incelenmiştir. Çekme direnç özellikleri incelendiğinde, asit ile aktive edilen kille takviye edilen kompozitin en iyi sonuç verdiği tespit edilmiştir. Farklı oranlarda kil kullanımının etkisini belirlemek amacıyla %5 kil kullanımına ilave olarak %2,5, %7,5, %10 kil kullanılarak polimer/kil nanokompozitleri üretilmiştir.
Modifiye ve aktive edilen kil numuneleri katyon değişim kapasitesi (KDK), SEM, TGA, XRF ve FTIR analizleri ile değerlendirilmiştir. Ayrıca üretilen kompozitlerin mekanik, morfolojik ve termal özellikleri değerlendirilmiş ve analiz sonuçları sunulmuştur.
Organokil sentezi ve soda aktivasyonu başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Asit ve soda aktivasyonu killerin KDK değerlerini arttırmıştır. Asit aktivasyonu ile oktahedron tabakaların çözünerek geriye tetrahedron iskeletinin kaldığı tespit edilmiştir. Kil numunelerinin XRD sonuçlarına göre ise organokillerde karışık mikro-yapı gözlenmiştir. TGA sonuçlarına göre asit aktive edilmiş kilin bozunma sıcaklığının düştüğü fakat kalıntı madde miktarının arttığı görülmüştür. SEM analizi ile morfolojik özellikler incelenmiştir. Yoğunluk analizi yapılmış ve çekme direnç özellikleri ile ilişkilendirilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Kompozit, Nanokompozit, Polimer–kil nanokompozitleri Kimyasal Modifikasyon, Fiziksel Modifikasyon.

Abstract:
In this thesis, polymer-clay nanocomposites were synthesized using synthesized organoclay and activated clay samples. Organocyl was synthesized with Cetyltriammonium bromide (CTAB) and Hexadecyltrimethoxysilane (HTMS) and acid and soda activation was performed. The modified clays were used as filling materials in PCL (polycaprolactone) matrix (level of use of clays were 5% in composites.) and their tensile strenght properties were investigated. When the tensile strength properties were examined, it was found that the composite reinforced with acid-activated clay exhibited the best results. Addition to 5% clay usage, 2,5%, 7,5% and 10% clay were used in polymer/clay nanocomposites to determine how composite performances were affected.
The synthesized organoclays and activated clay samples were evaluated by KDK (cation exchange capacity), SEM, TGA, XRF and FTIR analyzes. In addition, the mechanical, morphological and thermal properties of composites were evaluated and the results were presented.
Synthesis of organoclay and soda activation has been successfully accomplished. Clay have repeating units of octahedron and tetrahedron layers. By acid activation, the octahedron layers were dissolved leaving only tetrahedron skeleton. According to the XRD results of the clay samples, mixed microstructure was observed in the organoclays. According to the results of TGA, it was observed that the amount of residue increased when decomposition temperature of acid-activated clay decreased. Morphological characteristics were examined by SEM analysis. Density analyzes of composites were performed and correlated with tensile strength properties.

Key words: Composite, Nanocomposite, Polymer-clay Nanocomposite, Chemical Modification, Physical Modification.