Poliinden/kolemanit kompozit sentezi, karakterizasyonu ve elektroreolojik özelliklerinin incelenmesi
Synthesis, characterization and electrorheological properties of polyindene/colemanite composite
Yazar: BERRAK ÇETİN
Danışman: PROF. DR. HALİL İBRAHİM ÜNAL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Elektroreolojik özellikler = Electrorheological properties ; Kolemanit = Colemanite ; Kompozitler = Composites ; Sürünme = Creep ; Titreşim söndürücü = Vibration damper ; Yeniden kazanma = Recycling ; Yüzey aktif maddeleri = Surfactants ; Zeta potansiyeli = Zeta potential

Özet:
Bu çalışmada poliinden (PIn) ile kolemanit kompozitin hazırlanması, tam karakterizasyonu, elektroreolojik (ER) ve titreşim sönümleme özelliklerinin araştırılması gerçekleştirildi. Bu amaçla kütlece %5 kolemanit içeren PIn/kolemanit kompoziti yerinde (in-situ) kimyasal polimerleşme yöntemi ile FeCl3 yükseltgen tuzu kullanılarak sentezlendi. PIn, kolemanit ve PIn/kolemanit kompozit malzemelerin karakterizasyon çalışmaları FTIR, element analizi, iletkenlik, dielektrik ölçümleri, manyetik duyarlılık, yoğunluk, tanecik büyüklüğü ölçümleri, TGA/DSC, XRD, SEM yöntemleri ile karakterize edildi. Örneklerin, sulu ortamda, çeşitli elektrolitler ve yüzey aktif maddeler varlığında ve silikon yağı (SO) içinde zeta( ? )-potansiyelleri ölçüldü. Numunelerden SO içinde bir hacim kesri serisinde ( ?? = 5-25%) hazırlanan süspansiyonların çökelmeme kararlılıkları oranı belirlendi. Ayrıca ER çalışmalarında kullanılmak üzere, %5 Triton-X yüzey aktif maddesini içeren ?????? 5 hacim kesine sahip kolemanit/SO ve PIn/kolemanit/SO süspansiyonları hazırlandı ve tüm süspansiyonlarda numunelerin dış elektrik alan kuvveti altındaki ER özellikleri araştırıldı. Süspansiyonların ER aktiviteleri üzerine tanecik hacim kesri, elektrik alan kuvveti, kayma hızı, frekans, sıcaklık ve promoter (gliserin) etkileri araştırıldı. Kolemanit/SO sisteminin aksine, PIn/kolemanit/SO sisteminin negatif ER etki gösterdiği sonucuna varıldı. Ortamında yüzey aktif madde bulunan Triton-X/kolemanit/SO (T-Kolemanit) ve Triton-X/PIn/kolemanit/SO (T-PIn/kolemanit) süspansiyonların ikisinde de pozitif ER etki gözlendi. Triton-X ve promoter olarak gliserin içeren süspansiyonların daha yüksek ER aktivite gösterdikleri belirlendi. Böylece ortama ilave edilen yüzey aktif madde ve promoterin ER aktiviteyi güçlendirdiği, bu nedenle ıslak ER aktif akıllı malzemeler olarak sınıflandırılabileceği sonucuna varıldı. Ardından tüm süspansiyonlara sürünme-geri kazanım testleri uygulandı ve tersinir viskoelastik deformasyon gösterdikleri tespit edildi. Son olarak kolemanit/SO ve PIn/kolemanit/SO süspansiyon sisteminin titreşim sönümleme kapasitesi otomobil amortisörü kullanılarak araştırıldı ve PIn/kolemanit /SO süspansiyon sistemi için E = 1 kV/mm altında titreşim sönümleme kapasitesinde %27'lik artış oranı başarıldı.

Abstract:
The aim of this study was to prepare a suitable composite from polyindene (PIn) and colemanite, subject to full characterization and then to investigate their electrorheological (ER) and vibration damping characteristics. For this purpose, PIn/colemanite composite, having 5 wt% colemanite, was synthesized in-situ by chemical oxidative polymerization using FeCl3 as an oxidizing agent. Colemanite, PIn and PIn/colemanite samples were characterized by FTIR spectroscopy, elemental analysis, conductivity, dielectric measurements, magnetic susceptibility, density, particle size measurements, TGA/DSC, XRD, SEM methods and zeta ( ? )-potential measurements. A volume fraction series of sample dispersions ( ?? = 5-25%) in silicone oil (SO) were prepared and antisedimentation ratios were determined. Triton-X containing (5 wt%) suspensions of colemanite and PIn/colemanite composite were prepared in SO with ?????????? An ER activity was observed from the samples. Some parameters effecting the ER properties of all the dispersions such as volume fraction, electric field strength, shear rate, frequency, temperature and promoter (glycerol) were investigated. While colemanite/SO, Triton-X/colemanite/SO (T-colemanite) and Triton-X/PIn/colemanite/SO (T-PIn/colemanite) systems showed positive ER effect; PIn/colemanite/SO system showed negative ER effect. Surfactant and promoter containing T-colemanite and T-PIn/colemanite composite suspensions showed higher ER activity than non-surfactant colemanite and PIn/colemanite composite suspensions. Creep-recovery tests were applied to the suspensions to investigate their viscoelastic behaviors and recoverable viscoelastic deformations observed. All the samples showed viscoelastic behavior except PIn/colemanite/SO suspension as expected. Finally, 27% vibration damping capacity was achieved for PIn/colemanite/SO suspensions system under E = 1 kV condition, using an automobile shock absorber.