Isı-duyarlı üçlü şekil hafızalı termoplastik elastomer / akrilik polimer harmanların geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of thermo-responsive triple shape memory thermoplastic elastomer/acrylic polymer blends
- Tez No: 1008656
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EMRE TEKAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yalova Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Polimer Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Şekil hafızalı polimerler (ŞHP), dış uyarıcınların etkisindeyken tepki vererek şekillerini ve diğer işlevsel özelliklerini değiştirebilen akıllı malzemelerdir. Bu malzemeleri tetiklemek için sıcaklık, ışık, elektrik alanı, manyetik alan ve kimyasallar gibi çeşitli uyarıcılar kullanılabilir. Termal aktivasyon ŞHP'lerde kullanılan en yaygın yöntemdir. Isı-duyarlı ŞHP'ler belirli bir sıcaklık ile tetiklendiğinde ortam sıcaklığındaki değişimlere yanıt vererek geçici şekillerinden kalıcı şekillere geçiş yapabilirler. ŞHP harmanlar, biri elastomer fazı, diğeri ise anahtar polimer fazı olmak üzere, birbiriyle karışmayan iki bileşenden meydana gelir. Elastomer faz, şekil geri kazanımı için gerekli entropik kuvveti sağlar. Anahtar polimer fazı geçici şekli sabitlemeyi sağlar. Şekil hafızalı polimerler, koruyabildikleri geçici şekil sayısına göre sınıflandırılabilirler. İkili (dual) ŞHP'ler, bir geçici ve bir kalıcı şekle sahiptir. Üçlü (triple) şekil hafızalı polimerler ise, kalıcı şekillerinin haricinde iki farklı geçici şekli sabitleyebilme özelliğine sahiptirler. Bununla birlikte, ikili ŞHP'lerin aksine, üçlü ŞHP'ler iki aşamalı programlama gerektirir. Üçlü ŞHP'ler iki aşamalı programlama olmadan üçlü şekil hafıza etkisini gösteremez. Bu çalışmada SEBS-g-MA (maleik anhidrit aşılanmış poli(stiren-b-etilen-butilen-b-stiren), EVA (etilen-vinil asetat kopolimer) ve BMA-co-iBMA (poli(butil metakrilat-ko-izometakrilat) kopolimeri) içeren üçlü şekil hafızalı ısı-duyarlı polimer harmanlarının farklı kompozisyonları geliştirildi. 60/20/20, 50/25/25, 40/30/30, 40/40/20 ve 30/40/30 oranlarına sahip şekil hafızalı polimer harmanları üretildi ve karakterizasyonları incelendi. Üçlü şekil hafızası etkisi ve birinci geçici şeklin kazandırılması için Thigh EVA fazındaki kristallerin tümünün eridiği ve depolama modül değerinin düştüğü üst şekil geçiş sıcaklığı olan 80°C seçilmiştir. Tmid birinci geçici şeklin sabitlendiği ve ikinci geçici şekil için şekil dönüşüm sıcaklığıdır. Tmid EVA polimerinin Tc'sinin altında ve BMA-co-iBMA kopolimerinin camsı geçiş bölgesinde olan 40 °C olarak belirlenmiştir. İkinci geçici şeklin sabitlenebilmesi için sıcaklığın BMA-co-İBMA polimerinin camsı geçiş sıcalığının altına (Tlow) düşürülmesi gerekmektedir. Bu nedenle, BMA-co-İBMA polimerinin Tg sıcaklığının altında ve bu polimerin oldukça yüksek modüle sahip olduğu Tlow sıcaklığı olarak 10°C belirlenmiştir. DSC analizleri ile polimer harmanları oluşturan her bir bileşeninin harman içerisinde kendilerine ait termal geçiş sıcaklıklarını sergilediği belirlendi. Şekil hafızalı polimer harmanlarda uyumsuz fazların belirgin ısıl geçiş sıcaklıklarına sahip olması, çoklu şekil hafızası etkisinin başarılı bir şekilde gerçekleştirilebilmesi için önemli özelliklerdendir. SEM ile gerçekleştirilen morfolojik analizlerde polimerler bileşenlerin birbiriyle uyumsuz olduğunu ve üretilen harmanlarda belirgin faz ayrımlı bir morfoloji gösterdiği gözlemlenmiştir. Uygulanan şekil hafızası testleri sonucunda, üretilen harmanların başarılı bir üçlü şekil hafızası davranışı sergilediği görülmüştür. Harmanlar, %80'in üzerinde birinci şekil sabitleme (Rf-1), %73'ün üzerinde ikinci şekil sabitleme (Rf-2), %90'ın üzerinde birinci şekil geri kazanım (Rr-1) ve %100 ikinci şekil geri kazanım (Rr-2) oranlarını sergilemiştir. Üretilen harmanlar arasında, en iyi şekil hafızası performansı 30S-40E-30B harmanında elde edildi. Bu üçlü harman, 40 °C ve 80 °C şekil geçiş sıcaklıkları için %92.36'lık birinci şekil sabitleme (Rf-1), %87.18'lik ikinci şekil sabitleme (Rf-2), %90.29'luk birinci şekil geri kazanımı (Rr-1) ve %100'lük ikinci şekil geri kazanımı (Rr-2) oranları gösterdi. 30S-40E-30B harmanı, dengeli morfolojisi, uygun modül değerleri ve iyi şekil sabitleme, geri kazanım özellikleri sayesinde en başarılı ısı-duyarlı üçlü şekil hafızalı polimer olarak belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Shape memory polymers (SMPs) are smart materials capable of responding to external stimuli by altering their shape and other functional properties. Various stimuli, such as temperature, light, electric fields, magnetic fields, and chemical agents, can be used to trigger these materials. Thermal activation is the most commonly employed triggering method in SMPs. When thermo-responsive SMPs are activated at a specific temperature, they can respond to variations in the ambient temperature by transitioning from their temporary shapes to their permanent shapes. Shape memory polymer blends consist of two immiscible components; an elastomeric phase and a switching (key) polymer phase. The elastomeric phase provides the entropic restoring force required for shape recovery, whereas the switching polymer phase is responsible for fixing the temporary shape. SMPs can be classified according to the number of temporary shapes they are able to retain. Dual SMPs possess one temporary shape and one permanent shape. In contrast, triple SMPs are capable of fixing two distinct temporary shapes in addition to their permanent shape. However, unlike dual SMPs, triple SMPs require a two-step programming process. Without two-step programming, triple SMPs cannot exhibit the triple SME. In this study, various compositions of thermo-responsive triple SMP blends containing SEBS-g-MA (maleic anhydride-grafted poly(styrene-b-ethylene-butylene-b-styrene)), EVA (ethylene–vinyl acetate copolymer), and BMA-co-iBMA (poly(butyl methacrylate-co-isobutyl methacrylate)) were developed. SMP blends with composition ratios of 60/20/20, 50/25/25, 40/30/30, 40/40/20, and 30/40/30 were prepared, and their characterizations were systematically investigated. For the realization of the triple SME and the programming of the first temporary shape, the upper shape transition temperature (Thigh) was selected as 80 °C, at which all crystalline regions in the EVA phase are fully melted and a significant decrease in the storage modulus occurs. The intermediate temperature (Tmid) corresponds to the fixation of the first temporary shape and serves as the shape transition temperature for the second temporary shape. Accordingly, Tmid was determined to be 40 °C, which is below the crystallization temperature (Tc) of EVA and within the glass transition region of the BMA-co-iBMA copolymer. To fix the second temporary shape, the temperature must be reduced below the glass transition temperature (Tg) of the BMA-co-iBMA polymer (Tlow). Therefore, Tlow was selected as 10 °C, a temperature below the Tg of BMA-co-iBMA, at which this polymer exhibits a relatively high modulus. Differential scanning calorimetry (DSC) analyses revealed that each component constituting the polymer blends exhibited its own characteristic thermal transition temperatures within the blend. The presence of immiscible phases with well-defined thermal transition temperatures in SMP blends is one of the key requirements for the successful realization of the multiple SME. Morphological analyses performed by scanning electron microscopy (SEM) demonstrated that the polymer components were immiscible and that the prepared blends exhibited a clearly phase-separated morphology. The results of the shape memory tests indicated that the produced blends displayed a successful triple shape memory behavior. The blends exhibited first shape fixity ratios (Rf-1) exceeding 80%, second shape fixity ratios (Rf-2) above 73%, first shape recovery ratios (Rr-1) greater than 90%, and a second shape recovery ratio (Rr-2) of 100%. Among the prepared blends, the highest shape memory performance was achieved for the 30S–40E–30B composition. This ternary blend exhibited a first shape fixity ratio (Rf-1) of 92.36%, a second shape fixity ratio (Rf-2) of 87.18%, a first shape recovery ratio (Rr-1) of 90.29%, and a second shape recovery ratio (Rr-2) of 100% at shape transition temperatures of 40 °C and 80 °C. Owing to its balanced morphology, appropriate modulus values, and favorable shape fixation and recovery characteristics, the 30S–40E–30B blend was identified as the most successful thermo-responsive triple SMP system.
Benzer Tezler
- Ovulasyon indüksiyonu tedavisinde folliküler gelişimin ultrasonografik takibi
Başlık çevirisi yok
MERİH BAYRAM
- Bazı sert çekirdekli meyve türlerinde döllenme biyolojisi üzerinde yöntem çalışmaları
Başlık çevirisi yok
ATBİMOĞLU ADALET
- Süt formüllerinin tüketim uygulamaları ve süt formüllerinin C vitamini içeriği ile pH değerleri
Başlık çevirisi yok
GÖNÜL VAROL
- Dokuma kumaşlarda örgü tipinin ham kumaşın boyutları ve geometrik özellikleri üzerindeki etkilerinin araştırılması
Başlık çevirisi yok
EMEL ÖNDER
- İsmayıl Hakkı Baltacıoğlu'nun kültür ve eğitim kavramı üzerine bir inceleme
An Examination of the concepts of culture and education of Ismayıl Hakkı Baltacıoğlu
ABDULLAH DİKİCİ
- İki katlı pamuk ipliklerinden dokunan kumaşlarda örgüye bağlı olarak maksimum atkı sıklığının değişimi üzerinde bir araştırma
Başlık çevirisi yok
MELTEM ASLI NARTER
