Biyo-kütle dolgulu polimer nanokompozitlerin hazırlanması, yapısal ve termal özelliklerinin belirlenmesi
Determination of the structural and thermal properties of polymer nanocomposites preparing from biomass additives
Yazar: TUĞÇE DEMİR
Danışman: DOÇ. DR. CEYDA BİLGİÇ
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Plastik malzemeler hayatımızın vazgeçilmezi ama aynı zamanda çevre sorunlarının en önemli kaynaklarından biridir. Polimerlerin neredeyse tamamı hidrokarbon esaslı olup, kolaylıkla ve hızla yanarlar (tahtadan 4 kat daha hızlı). Polimerlerin yanması sırasında ısı ile birlikte yanma ürünü zehirli ve yanıcı gazlar ortaya çıkar. Polimerlerin yana bilirliğini ve yanma sonucu açığa çıkan pis kokulu duman oluşumunu azaltmak, sertlik ve dayanıklılık gibi özelliklerini geliştirmek ve maliyeti düşürmek amacıyla 1950'lilerde polimer esaslı (matrisli) kompozit malzemeler geliştirilmiştir. Aranan bazı kimyasal ve fiziksel özellikleri tek malzeme olarak karşılayamayan polimerlerin çeşitli şekil ve oranlarda doğal lif ve dolgular (destek) ile desteklenmesi sonucu elde edilen istenilen özelliklerdeki kompozit yapılar (yeşil kompozitler), petrol esaslı sentetik malzemelerden üretilen kompozitlere göre gittikçe önem kazanmaktadır. Polimer kompozitlerin kullanım alanlarının giderek artması nedeniyle özelliklerinin geliştirilmesi çalışmaları başlamış ve polimer ile nanoboyuttaki dolguların birleştirilmesiyle kapsamlı mükemmel özelliklere sahip yeni nanokompozit malzemeler elde edilmiştir.
Bu araştırma projesi kapsamında, çeşitli biyokütlelerden (muz kabuğu, köknar ağacı talaşı ve buğday saman) elde edilecek nanoselülozlar dolgu olarak polimer matrislere eklenerek nanokompozitler üretilecek, yapısal ve termal özellikleri incelenecektir. Bu amaçla, ağırlıkça  %5 nanoselüloz parçacıkları polimer matris içerisine çözeltilerin birleştirilmesi yöntemiyle eklenerek nanokompozit malzemeler hazırlanacaktır. Nanokompozit malzemelerde nanoparçacıkların yapısını anlamada nanoyapıların karakterizasyonu çok önemli (kritik) bir faktördür. Ters gaz kromatografisi tekniği (TGK) ile polimerlerin, biyokütlelerin ve oluşturdukları nanokompozit malzemelerin yüzey enerjileri belirlenecektir. Diğer yaygın yöntemlerle karakterize edilmesi zor olan bu yüzey özelliği polimerlerin, polimer nanokompozitlerin ve onun farklı bileşenlerinin etkileşim potansiyellerinin değerlendirilmesi için önemlidir. Elde edilen nanokompozitlerin şeklini ve morfolojisini belirlemek için birçok geleneksel teknik kullanılacaktır. Bu teknikler; X- Işını kırınım dağılımı (XRD) yöntemi, Geçirgenlik Elektron Mikroskobu (TEM) ve Isıl Gravimetrik Analizi (TGA/DTA) dır.

Abstract:
Plastics materials are indispensable in our lives, at the same time they are most important sources of environmental problems. Almost all the polymers, made up mainly of carbon and hydrogen, are high flammable. (4 times faster than the board wood). During combustion of polymers, occurs of toxic and flammable gases accompanied by the heat release. 1950's polymer-based (matrix) composite materials have been developed. These materials; reduced of the flammability, the formation of corrosive or toxic gases and smoke during combustion, lower the cost and increased strength and modulus having of improved properties. For this reason, the aim is now to develop environmentally sensitive green composites and to obtain composite structures (green composites) that can provide the desired properties as a result of supporting polymers with different types and proportions of natural fibers, which cannot meet the desired physical or chemical properties alone in application areas, is an increasingly important method. Start the studies to improve the properties of polymer composite due to the increasing use of areas. Having comprehensive with excellent features nanocomposites were obtained from the combination of nanoparticles with a polymer.
The subject of this research project is; preparing polymer matrix nanocomposites reinforced with the biomass filled (banana peel, wood sawdust and wheat straw) and examining the structural and thermal properties of the produced materials. For this purpose, nanocomposite materials will be prepared by adding 5% by weight nanocellulose particles to the polymer matrix by combining solutions. Understanding the structure of nanoparticles is the very important (critical) factor for the characterization of nanostructures. Those surface properties which are difficult to characterize with other common methods are important for the evaluation of potential interactions of polymers, polymer nanocomposites, and its different components.  Surface energies of polymers, biomass and the nanocomposite materials they form will be determined by the inverse gas chromatography technique (IGC). Many complementary techniques are generally used to characterize the shape and morphology of nanocomposites: X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA/DTA).