Bor nitrür esaslı polipropilen nanokompozit filmlerin hazırlanması ve özelliklerinin incelenmesi
Prepation and investigation of boron nitride based polypropylene nanocomposite films
Yazar: MEHMET MUDU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLAY BAYRAMOĞLU
Yalova Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Polimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Polimer Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Bor nitrür = Boron nitride ; Eksfoliasyon = Exfoliation ; Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Nanokompozitler = Nanocomposites ; Reolojik özellikler = Rheologic properties

Özet:
Bu çalışmanın farklı yöntemler kullanılarak farklı türde bor nitrür esaslı nano tanecikler sentezlenmiş ve taneciklerin morfolojik ve yapısal analizi Fourier Transform Infrared (FTIR), X-ışını difraktometresi (XRD) ve Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile yapılmıştır. İlk adımda mikro boyuttaki hegzagonal bor nitrür, solventsiz bir yöntem olan bazik ergitme ile nano sayfalara (h-BNN) ayrılmıştır. İkinci adımda iki basamaklı "Self-sacrifice template" (Kurban Destekli Yöntem) (SST) yöntemi ile borik asit ve melamin kullanılarak boron nitrit nano kurdeleleri hazırlanmıştır. Hegzagonal bor nitrür nano sayfalarının özelliklerini kıyaslamak için ayrıca benzer yapısal özellikler sergileyen karbon nitrür nano tanecikleri ile nano tüpleri sentezlenmiştir. Sentezlenen nano partiküller eriyik karıştırma yoluyla polipropilen matrise dahil etmek için Masterbatch (MB) yöntemi kullanılmış, seyreltme ve film üretim işlemleri çift vidalı ekstrüderle gerçekleştirilmiştir. Böylece %1, %2, %3 ve %5 dolgulama ağırlık oranına sahip nanokompozit filmler hazırlanmış, Termo Gravimetrik Analizör (TGA) ve diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) termal kararlılığı araştırmak için kullanılmıştır. Sonuçlarda dolgulama oranının artmasyla kristalizasyon (Tc) sıcaklıklarının arttığı ve partiküllerin çoğunlukla PP kristalizasyonu üzerinde çekirdekleştirici ajan davranışı sergiledikleri gözlemlenmiştir. Çalışılan nanokompozitlerin termo-oksidatif stabilitesi üzerinde dolgulama oranının etkili olduğu ve artan dolgu miktarına bağlı olarak termal stabilitenin arttığı bulunmuştur. En iyi termal, mekanik ve reolojik özellikleri sağlayan optimum partikül içeriği, ağırlıkça %3 olarak bulunmuştur

Abstract:
In this study, different types of boron nitride-based nanoparticles were synthesized using different methods, and morphological and structural analysis of the nano particles were performed by Fourier Transform Infrared (FTIR), X-ray diffractometry (XRD), and Scanning Electron Microscope (SEM). In the first step, micro-sized hexagonal boron nitride was exfoliated into nanosheets (h-BNN) by a solvent-free molten hydroxide exfoliation method. In the second step, boron nitride nanoribbons were prepared by using boric acid and melamine with the two-step "Self-sacrifice template" (Sacrifice Supported Method) (SST) method. In order to compare the properties of hexagonal boron nitride nanosheets and ribbons, carbon nitride nanoparticles and nanotubes, which also exhibit similar structural properties, were synthesized. Masterbatch (MB) method was used to incorporate the synthesized nanoparticles into the polypropylene matrix through melt mixing, and dilution and film production processes were carried out with a twin screw extruder. Thus, nanocomposite films with 1%, 2%, 3% and 5% filling weight ratios were prepared, and Thermo Gravimetric Analyzer (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC) were used to investigate thermal stability. In the results, it was observed that the crystallization (Tc) temperatures increased with the increase of the filling ratio and the particles mostly exhibited nucleating agent behavior on PP crystallization. It was found that the filling ratio was effective on the thermo-oxidative stability of the nanocomposites and the thermal stability increased depending on the increasing amount of filler. The optimum particle content providing the best thermal, mechanical and rheological properties was found to be 3% by weight.