Nanokompozit yapılı polimer sistemlerin geliştirilmesi ve deri finisajında uygulanabilirliğinin araştırılması
Preparation of nanocomposite based polymer systems and its application in leather finishing
Yazar: ONUR YILMAZ
Danışman: DR. CORNELİA VASİLE ; PROF. DR. GÜRBÜZ GÜLÜMSER
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Deri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Deri ve Kürk Teknolojisi = Leather and Fur Technology ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Akrilatlar = Acrylates ; Deri teknolojisi = Leather technolgy ; Emülsiyon polimerleşmesi = Emulsion polimerization ; Kil = Clay ; Nanokompozitler = Nanocomposites

Özet:
Bu tezde akrilik monomerler (bütil akrilat, metil metakrilat, akril amid) ile farklı tipte tabakalı montmorillonitler kullanılarak polimer/kil nanokompozit sentezleri gerçekleştirilmiştir. Yöntem olarak ?in situ? kesikli (batch) emülsiyon polimerizasyonu tekniği kullanılmıştır. Çalışma esas olarak iki aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada tek tip bir organo montmorillonit (Cloisite 20A) farklı oranlarda (%0-3) kullanılarak nanokompozit sentezi gerçekleştirilmiş ve özellikleri incelenmiştir. Nanokompozit latekslerin üretimi sırasında kil kullanımının lateksin stabilitesini azalttığı ve ciddi bir koagülasyon sorunu oluşturduğu gözlenmiştir. Bu sorun kullanılan emülgatör miktarı artırılarak çözülmüş, ancak bu da, kimi özelliklerin istenen seviyede olmamasına neden olmuştur.İkinci aşamada ise sekiz farklı tipte kil kullanılarak akrilik polimer/kil nanokompozit üretimi gerçekleştirilmiştir. Birinci aşamadan elde edilen bulgular ile uygulanan polimerizasyon sistemi geliştirilmiş, toplamda kullanılan emülgatör miktarı azaltılmıştır. Nanokompozit üretiminde kullanılan kilin hidrofobisitesinin emülgatör tüketimini etkileyen en önemli parametre olduğu anlaşılmış, buna göre tüm örneklerin sentezi farklı emülgatör oranı içeren iki grupta toplanmıştır (Grup A,B). Yapılan analiz ve testler, üretilen nanokompozitlerin interkale ve eksfoliye yapıda olduğunu, çok homojen bir partikül dağılımı gösterdiğini, latekslerin elektrostatik olarak iyi bir stabiliteye sahip olduğunu, elastiklik modüllerinin ve ısısal bozunmaya karşı dayanımının kil kullanımıyla önemli derecede arttığını, camsı geçiş sıcaklıklarında önemli bir değişmenin olmadığını ortaya koymuştur. Nanokompozit latekslerde yapılan reolojik testlerde, kil kullanımıyla latekslerin viskozitelerinin arttığı, artan kayma hızlarıyla birlikte kayma incelmesi davranışı gösterdiği, ayrıca latekslerin kil kullanımıyla birlikte mekanik ve ısısal stabilitelerinin de arttığı gözlenmiştir.Elde edilen nanokompozit lateksler ayrıca giysilik derilerin finisajında akrilik binder olarak kullanılmıştır. Yapılan incelemeler ve testler sonrasında deri örneklerinin görünümünde herhangibir parlaklık kaybı olmadığı ve deri cilt görünümünün korunduğu, esnemeye karşı performanslarının mükemmel olduğu, yapılan hızlandırılmış yaşlanma testi sonrası tüm örneklerde herhangibir renk değişimi yaşanmadığı, sürtmeye karşı renk haslıklarının ve ütü haslıklarının artış gösterdiği belirlenmiştir.

Abstract:
In this thesis polymer/clay nanocomposites were synthesized based on different acrylic monomers (methyl methacrylate, butyl acrylate, acrylamide) and montmorillonites as nanolayered silicate material. As method ?in situ? batch emulsion polymerization was used. The study includes mainly 2 stages. In the first stage one type of organomontmorillonite was used in varied amounts (0-3%) for nanocomposite preparation and their properties were examined. During the preparation of nanocomposite latexes it was observed that the usage of clay caused a decreased latex stability and led to coagulation problems during the syntheses. This problem was overcome by increasing the emulsifier ratios; however, this also led to some of the nanocomposite properties to be not at a desired level.In the second stage acrylic/clay nanocomposites were prepared by using eight different clay types. The findings obtained from the first stage were evaluated and the polymerization system was improved having less amount of emulsifier and increased latex stabilities. It was understood that the major factor influencing the emulsifier consumption was the hydrophobicity of the clay. Therefore, all nanocomposite syntheses including 8 different clay types were collected in two groups (Group A,B) which had two different amounts of emulsifier ratios. The tests and analyses performed on nanocomposites showed that the nanocomposites had intercalated and exfoliated structures depending on the clay type. The particle size distributions were very homogenous and the latexes were electrostatically stable. The elastic moduli and thermal decomposition temperatures of the nanocomposites were improved significantly without having a remarkable change in Tgs of the polymers.The obtained nanocomposite latexes were used in leather finishing of garment leathers as acrylic binders. After the examinations and physical tests performed on finished leathers, there was no impairment on the appearance of leathers by clay usage and glossy appearances were obtained having the natural look of the leathers. The flexing endurance of leather finishes was perfect and there was no colour change after accelerated ageing test performed on the leather samples. In addition, the resistance to rubbing and maximum ironing temperature of the leather finishes were improved significantly by clay usage.