Eş-anlı polimerizasyon ile kil modifikasyonu
Clay modification by simultaneous polymerization
Yazar: VOLKAN ORHAN TEKİN
Danışman: PROF.DR. AHMET KAŞGÖZ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Akrilamitler = Acrylamides ; Kil = Clay ; Kopolimerler = Copolymers ; Nanokompozitler = Nanocomposites

Özet:
Bu çalışmada, Balıkesir yöresinden alınmış olan kil ve oktadesilamin (ODA) ile modifiye edilmiş org-kil, akrilamid/N,N-dimetilaminoetilmetakrilat (AAm/DMAEM) ve akrilamid/2-vinilpiridin (AAm/2-VP)'in eş anlı polimerizasyonu ile modifiye edilmiş ve elde edilen ürünlerin bazı fiziksel özellikleri detaylı olarak incelenmiştir. Hazırlanan örneklerin, yapısal ve fiziksel özellikleri, Fourier-Infrared Spektroskopi (FTIR), X-ışını kırınım difraktometresi (XRD) ve Termogravimetrik Analiz (TGA) ile incelenmiştir. FTIR spektrum analizleri kil yapısı içerisinde, kullanılan monomerleri içeren kopolimerlerin oluştuğunu göstermiştir. Ayrıca, org-kil kullanılarak hazırlanan örneklerin analizinde ODA'ya ait absorpsiyon tepeleri ile kopolimerlerin absorpsiyon tepelerinin, yapısal benzerlikleri nedeni ile, kesin bir şekilde ayırt edilememesine rağmen yapıda az miktarda da olsa ODA kaldığı düşünülmektedir. Kil ve org-kil kullanılarak hazırlanan örneklerin XRD analizlerinde, farklı oranlarda kil ile AAm/DMAEM kullanılarak hazırlanan ürünlerde düşük kil oranlarında yapının genel olarak dağılmış yapıda olduğu, yüksek kil oranlarında ise dağılmış ve aralanmış karışık bir yapının söz konusu olduğu görülmüştür. AAm/2-VP kullanılarak hazırlanan ürünlerde ise, kilin d001 tabakaları arasındaki mesafenin AAm/DMAEM kopolimer ürünlere göre daha düşük olduğu belirlenmiştir. Kilin d001 mesafesi 1.2 nm iken bu değer, dağılmış yapı haricindeki ürünlerde ~ 1.25-2.20 nm arasında değişmektedir. Ürünlerin TG analiz sonuçlarından, ürünlerin çok kademeli bozunma gösterdiği, ayrıca AAm/2-VP kullanılarak hazırlanan örneklerde ısıl kararlılığın, AAm/DMAEM ile hazırlanan örneklerden daha yüksek olduğu görülmüştür. Bunun yanı sıra, kil kullanılarak hazırlanan örneklerde ısıl kararlılığın org-kil kullanılarak hazırlanan örneklerden daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Bunun da org-kil ile hazırlanan ürünlerde kalmış olabilecek ODA'dan kaynaklanabileceği düşünülmektedir. TG analizleri, örneklerdeki kil oranı arttıkça ısıl kararlılığın arttığını, bu artışın özellikle org-kil yerine modifiye edilmemiş kil kullanılması durumunda daha belirgin olduğunu da göstermiştir.

Abstract:
In this study, a clay originated from Balikesir region and its organically ion exchanged form (org-clay) by octadecyl amine (ODA) was modified by in-situ polymerization of Acryamide/N,N-dimethyl aminoethyl methacrylate (AAm/DMAEM) and Acryamide/2-vinyl pyridine (AAm/2-VP) monomer pairs. Some structural and physical properties of the samples were investigated in detail.Structural and physical properties of the samples were examined by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-Ray Diffraction (XRD) and Thermogravimetric Analysis (TGA).FTIR study showed that copolymer structures were formed into clay galleries. Yet the characteristic absorption peaks of octadecyl amine (ODA) and copolymers were not individually identified clearly due to their structural similarity, it could be assessed that organic groups (ODA) might be remained onto clay layers based on the FTIR characterization of the samples prepared with the org-clay.It was obtained from the XRD analysis of the samples that low amount of clay loaded samples of AAm/DMAEM series copolymers having various clay amount showed mainly exfoliated structure. On the other hand, high clay loaded samples showed intercalated/exfoliated mixed structure in this series. It was found that intergallery spacings (d001) of clay were lower for the AAm/2-VP samples than those of AAm/DMAEM counterparts. While the values of d001 is about 1.2 nm for the natural clay, it is found to be between 1.25-2.20 nm for the intercalated samples.TGA study indicated that the samples showed degradation with multiple steps. It was also found that the thermal stability of samples series prepared by using of AAM/2-VP was higher than those of AAm/DMAEM series. Moreover, thermal stability of the samples prepared with the natural clay was higher than those prepared with org-clay. This result could be attributed to low thermal stability of organic amine groups which might be remained into clay galleries. TGA results implied that thermal stability of the samples increased with the increasing of clay amount in the sample composition. This behavior is more pronounced in the samples prepared with natural clay.