Karboksilik asitlerle modifiye edilmiş ceviz kabuğu atığı esaslı epoksi kompozitlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of epoxy composites based on walnut shell waste modified with carboxylic acids
Yazar: RUYA ISAM BAKR ALBAKER
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA ESEN MARTI ; PROF. DR. GÜLNARE AHMETLİ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bu çalışmada, biyolojik tabanlı epoksi kompozit materyallerin elde edilmesi için farklı kimyasallarla modifiye edilmiş ceviz kabuğu (CK) dolgu malzemesi olarak kullanılmıştır. Matris olarak bisfenol-A tipi epoksi reçine seçilmiştir. Alkali modifiyeden sonra CK, üç farklı karboksilik asit, formik asit (FA), oksalik asit (OA) ve sitrik asit (SA) kullanılarak modifiye edilmiştir. Kompozitler, CK ile kalıplama tekniği kullanılarak çeşitli dolgu ağırlık oranları (%10-20-30-40-50) kullanılarak hazırlanmıştır. Kompozitlerin morfolojisi, X-Işını Kırınımı (XRD) ve Taramalı Elektron Mikroskopisi (SEM) ile karakterize edilmiştir. Asit türü ve CK ekleme yüzdesinin kompozitlerin mekanik, termal ve su sorpsiyon özelliklerine etkileri araştırılmıştır. En yüksek çekme dayanımı değerleri SA ile modifiye edilmiş CK kompozitleri ile elde edilmiştir. Hazırlanan kompozitlerin çekme dayanımına göre sıralaması: SA ile modifiye CK komp.> OA ile modifiye CK komp. > FA ile modifiye CK komp. > saf CK komp. şeklinde olmuştur. Tüm kompozitler için en uygun CK ekleme oranı %20 olarak kabul edilmiştir. Tüm kompozitlerin e-modül sonuçları saf epoksiye göre yüksek olmuştur. Sertlik testinden elde edilen sonuç, kompozitler arasında daha düşük farklılıklar olduğunu göstermiştir. Kompozitlerdeki CK miktarı arttıkça su sorpsiyon yüzdesi artmıştır.


Anahtar Kelimeler: Biyo-kompozit, epoksi reçine, ceviz kabuğu, karboksilik asitler, modifikasyon

Abstract:
In this study, walnut shells (WS) that were modified with different chemicals were employed as the filling material to obtain biological-based epoxy composite materials. Bisphenol-A type epoxy resin was selected as the matrix. Walnut shells were modified with three different carboxylic acids, formic acid (FA), oxalic acid (OA) and citric acid (SA) after the alkaline modification. Composites were prepared using a variety of filler weight ratios (10-20-30-40-50%). The morphology of the composites is characterized by X-Ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The effects of acid type and WS addition percent on the mechanical, thermal and water sorption properties of composites were investigated. The highest tensile strength values were obtained with the composites contain SA-modified WS. The order of prepared composites according to tensile strength was Comp. with WS modified with SA > Comp. with WS modified with OA > Comp. with WS modified with FA > Comp. with WS (unmodified). The optimum WS addition ratio was accepted as 20% for all composites. The e-modulus results of all composites were higher than that of pure epoxy. The results of the hardness tests showed that the differences of the values obtained with the composites were low. As the WS amount increased in the composites, the percentage of water sorption increased.


Keywords: Bio-composite, epoxy resin, walnut shell, carboxylic acids, modification