Fe3O4/ZnO/CNT ve Fe3O4/ZnO/grafen katkılı epoksi kompozit üretimi ve  karakterizasyonu
Production and characterization of Fe3O4/ZnO /CNT and Fe3O4/ZnO/graphene doped epoxy composites
Yazar: ÖZGE YAMAN
Danışman: PROF. DR. AYŞE BEDELOĞLU
Bursa Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Polimer Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında, nano boyutlu Fe3O4 (manyetit), nano boyutlu ZnO (çinko oksit), CNT (karbon nanotüp) ve grafen katkılı epoksi nanokompozit üretilmiştir. Kompozitlerin ilk aşamasında gerekli nanometaryallerden demir oksit birlikte çöktürme yöntemi ile sentezlenmiştir. Demir oksit, grafen ve CNT'nin aglomerasyonunu önleyerek epoksi reçine içerisinde homojen olarak dağılmasını sağlamak için, APTES (3-Aminopropil trietoksi silan) ile yüzey modifikasyonları gerçekleştirilmiştir. Epoksi reçine içerisine belirlenen miktarlarda tartılarak eklenen grafen, demir oksit ve çinko oksit'in reçine içerisinde iyi bir şekilde dağılması sağlandıktan sonra, sertleştirici ilave edilerek kürlenmeye bırakılmış ve kompozitler karakterizasyona hazır hale getirilmiştir. Hazırlanan kompozitlerin özellikleri, fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) analizi, mekanik testler ve elektriksel iletkenlik ölçümleri yapılarak incelenmiştir. FT-IR analizi sonuçlarına göre hem grafen hem de demir oksitin yüzey modifikasyonunun uygun bir şekilde gerçekleştiği görülmüştür. Yapılan mekanik testler sonucunda, kompozitlerin kopma mukavemeti, elastisisite modülü ve kopma uzaması değerlerinde epoksi reçineye göre artış gözlemlenmiştir. Kopma mukavemeti grafen/demir oksit/çinko oksit grubunda K4,  maksimum 43,41 Mpa ile katkısız epoksiye göre, %14 artış gösterirken; CNT/ demir oksit/ çinko oksit grubunda, K6 41Mpa'a ulaşarak katkısız epoksiye göre, %8,5 artış göstermiştir. Elastisisite modülü değerlerinde ise grafen/demir oksit/çinko oksit grubunda K1 1579 Mpa ile %19 ve CNT/ demir oksit/ çinko oksit grubunda, K6, 1415,5 Mpa ile %7,5'lik bir artış oluşturmuştur. Uzama değerlerine gelindiğinde ise çok iyi sonuçlar elde edilmiştir. Katkısız epoksi ile karşılaştırıldığında uzama değeri %80 (K4) ve % 87 (K3) oranlarında artış göstermiştir. UV-Visible spektrometresi analizlerine göre oluşturulan kompozitlerde nanoparçacıkların homojen bir şekilde dağılması kaynaklı absorbans değerleri yüksek çıkmıştır. Elektriksel direnç ölçüm sonuçlarına göre, katkı oranları çok düşük olduğu için, katkılardaki farklılığın direnç sonuçlarına olan etkisi kısıtlı kalmıştır. En yüksek direnç değerinin (3,2036 1012 Ω. cm) sadece CNT içeren (K1)  numunesine ait olduğu görülmektedir. CNT ve ZnO içeren K5'in hacimsel direnci en düşük (2,4662 1012 Ω. cm) bulunmuştur.

Abstract:
The aim of this study is to produce, nano-sized Fe3O4 (magnetite), nano-sized ZnO (zinc oxide), carbon nanotube and graphene-doped epoxy nanocomposite were produced. In the first stage of the composites, iron oxide from the required nanomaterials was synthesized by co-precipitation method. Surface modifications were carried out with APTES (3-Aminopropyl triethoxy silane) to prevent agglomeration of iron oxide, garfen and CNT and to ensure homogeneous dispersion in the epoxy resin. After the graphene, iron oxide and zinc oxide added to the epoxy resin by weighing in determined amounts, ensured that the iron oxide and zinc oxide were well dispersed in the resin, hardener was added and left to cure and the composites were made ready for characterization. The properties of the prepared composites were investigated by fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) analysis, mechanical tests and electrical conductivity measurements. According to the FT-IR results, surface modification of both graphene and Iron Oxide was observed to occur appropriately. As a result of mechanical tests such as breaking strength, modulus of elasticity and elongation, an increase was observed in the mechanical properties of the composites compared to epoxy resin. The tensile strength increased by 43.41 Mpa with 14% in composites containing graphene, iron oxide and zinc oxide, while it increased by 41Mpa with 8.5% in composites containing CNT, iron oxide and zinc oxide. In the modulus of elasticity values, an increase of 19% with 1579 Mpa and 7.5% with 1415.5 Mpa was observed, respectively. When it comes to elongation values, very good results were obtained. The elongation value increased by 80% and 87% compared to the epoxy without additives. According to the analyzes of UV-Visible spectrometers, the absorbance values due to the homogeneous dispersion of nanoparticles in the composites formed were high. According to the electrical resistance measurement results, the effect of the difference in the additives on the resistance results was limited since the contribution rates were very low. It is seen that the highest resistance value (3.2036 1012 Ω. cm) belongs to the (K1) sample containing only CNT. The volumetric resistance of K5 containing CNT and ZnO was the lowest (2.4662 1012 Ω. cm).