Purification and modification of bentonite and its use in polypropylene and linear low density polyethylene matrix nanocomposites
Bentonitin saflaştırılması, modifiye edilmesi ve polipropilen ve lineer alçak yoğunluklu polietilen matrisli nanokompozitler içinde kullanımı
- Tez No: 269417
- Danışmanlar: PROF. DR. ÜLKÜ YILMAZER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemical Engineering, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Bentonit saflaştırılması, kilin modifiye edilmesi, kuaterner alkil amonyum/fosfonyum tuzu, polipropilen, lineer alçak yoğunluklu polietilen, nanokompozitler, ekstrüzyon, reoloji, Bentonite purification, clay modification, quaternary alkyl ammonium/phosphonium salts, polypropylene, linear low density polyethylene, nanocomposites, extrusion, rheology
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 329
Özet
Reşadiye/Tokat bentonitinin polipropilen (PP) ve lineer alçak yoğunluklu polietilen (LAYPE) polimer matrisli nanokompozitler içinde takviye dolgu maddesi olarak kullanım potansiyeli araştırılmıştır. Öncelikle, organikkiller işlenmemiş bentonitin üç kuaterner alkil amonyum: hekzadesil amonyum bromür [HMA] [Br], tetrabütil amonyum tetrafloraborat [TBA] [BF4], tetrakisdesil amonyum bromür [TKA] [Br] ve bir kuaterner alkil fosfonyum: tetrabütil fosfonyum tetrafloroborat [TBP] [BF4] tuzu ile katyon değiştirme reaksiyonu ile üretilmişlerdir. Üretilen malzemelerin XRD, TGA, FTIR ve kimyasal analizleri organokkil oluşumunu doğrulamıştır. PP/organikkil/ maleik anhidrit aşılanmış polipropilen (MAPP) üçlü nanokompozitler iki farklı tip PP ile ekstrüderde eriyik karıştırma yöntemi ile oluşturulmuşlardır. Karışımların XRD analizi mikrokompozit oluşumunu göstermiştir.Çalışmanın ikinci kısmında işlenmemiş bentonit suda sedimentasyon yöntemi ile saflaştırılmış ve saf bentonitin (SB) XRD, katyon değiştirme kapasitesi (KDK) ölçümü ve kimyasal analiz karakterizasyonları, saflaştırma yönteminin başarısını doğrulamıştır. SB, iki kuaterner alkil amonyum tuzu: dimetildioktadesil amonyum klorür [DMDA] [Cl], tetrakisdesil amonyum bromür [STKA] [Br] ve bir kuaterner fosfonyum tuzu olan tetrabütilfosfonyum bromür [TBHP] [Br] ile modifiye edilmiştir.Organikkiller düşük viskoziteye sahip PP içinde kullanılmışlar ve üçlü nanokompozitler (PP/organobentonit/MAPP) ekstrüzyon ve devamında kesikli karıştırıcı içinde eriyik karıştırma yöntemi ile üretilmişlerdir. XRD analizleri DMDA ve TBHP ile nanokompozit oluştuğunu gösterirken, STKA ile ise mikrokompozitlerin oluştuğu gözlemlenmiştir. Young modülü ve akma gerilimleri nanokompozit oluşumu ile artmıştır.Çalışmanın son kısmında, iki farklı kil konsantrasyonlarında (% 2 ve 5) ve sabit uyum sağlayıcı/kil oranında (?=2.5), LAYPE/organikkil/uyum sağlayıcı, bir etilen-bütil akrilat-maleik anhidrit üçlü polimerinden (E-BA-MAH, Lotader ®3210), oluşan üçlü nanokompozitler, kesikli karıştırıcı içinde eriyik karıştırma yöntemi ile üretilmişlerdir. Bir ticari kil, I34, karşılaştırma yapılabilmesi için LAYPE bazlı nanokompozitler içinde ayrıca kullanılmıştır. DMDA ve TBHP ile üretilen karışımların XRD ve TEM analizleri kısmi aralanmış ve saçılmış karışık bir morfolojiye sahip nanokompozitlerin üretildiğini doğrulamıştır. DMDA ve TBHP ile üretilen nanokompozitlerin Young modülü ve çekme dayanımları saf LAYPE matrisine göre artış gösterirken, en yüksek değerler ticari kil I34 ile elde edilmiştir. Paralel disk reometrisi, XRD, TEM ve mekanik analizlere tamamlayıcı teknik olarak kullanılmış ve reolojik ölçümlerin kil dağılımı derecesinin tayininde duyarlı bir yöntem olduğu görülmüştür.
Özet (Çeviri)
The potential use of Reşadiye/Tokat bentonite as a reinforcement in polypropylene (PP) and linear low density polyethylene (LLDPE) polymer matrix nanocomposites filler was investigated. At first, organoclays (OC) were prepared by cation exchange reaction (CER) between the raw bentonite (RB) and three quaternary ammonium salts with long alkyl tails (QA): hexadecyl trimethyl ammonium bromide [HMA] [Br], tetrabutyl ammonium tetrafluoroborate [TBA] [BF4], tetrakisdecyl ammonium bromide [TKA] [Br] and one quaternary phosphonium (QP) salt: tetrabutyl phosphonium tetrafluroborate [TBP] [BF4]. Characterization of resulting materials by XRD, TGA, FTIR and chemical analysis confirmed the formation of organoclays. Ternary composites of PP/organoclay/ maleic anhydride grafted polypropylene (MAPP) were prepared with two different grades of PPs in a co-rotating twin screw extruder. Composites prepared with these organoclays and PPs showed microcomposite formation.In the second part of the study, raw bentonite was purified by sedimentation, and characterization of purified bentonite (PB) by XRD, cation exchange capacity (CEC) measurement and chemical analysis (ICP) confirmed the success of purification method. PB was then modified with two QA`s: dimethyl dioctadecylammonium chloride [DMDA] [Cl], tetrakis decylammonium bromide[STKA] [Br]and one QP: tributyl hexadecyl phosphonium bromide [TBHP] [Br].Organoclays from PB were used with the PP with lower viscosity, and ternary nanocomposites (PP/Organoclay2/MAPP5) were prepared in the extruder followed by batch mixing in an intensive batch mixer. Use of DMDA and TBHP OCs resulted in nanocomposite formation, while STKA resulted in microcomposite formation as observed by XRD and TEM. Young`s modulus and yield stress of the samples were enhanced through nanocomposite formation.In the last part of the study, ternary composites of LLDPE/Organoclay/ compatibilizer, a random terpolymer of ethylene, butyl acrylate and maleic anhydride (E-BA-MAH, Lotader®3210), were prepared by melt compounding in the batch mixer at two different clay concentrations (2 and 5 wt %) and fixed compatibilizer/organoclay ratio (?=2.5). A commercial organoclay, I34, was also used in LLDPE based nanocomposites to make a comparison. XRD and TEM analyses of the compounds prepared by DMDA and TBHP showed mixed nanocomposite morphologies consisting of partially intercalated and exfoliated layers. Young`s modulus and tensile strength of nanocomposites prepared with DMDA and TBHP showed generally higher values compared to those of neat LLDPE, while results were the highest in the composites prepared with commercial organoclay I34. Parallel disk rheometry was used as a supplementary technique to XRD, TEM and mechanical characterizations, and it was shown to be a sensitive tool in assessing the degree of dispersion of clay layers in the polymer matrix.
Benzer Tezler
- Pankreas kanserinde montmorillonit kiline yüklenmiş kapsaisinin anjiyogenez üzerine etkisi
The effect of capsaicin loaded montmorillonite clay on angiogenesis in pancreatic cancer
MERVE ŞENSÖZ TURGUT
Doktora
Türkçe
2024
BiyokimyaAnkara ÜniversitesiBiyokimya (Veterinerlik) Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖRKEM KISMALI
- Poliakrilamit-aluminosilikat kompozitlerin karakterizasyonu ve toryum için adsorpsiyon özelliklerinin araştırılması
The characterization of polyacrylamide-aluminosilicate composites and the investigations for their adsorptive features for thorium
DEMET BAYBAŞ
- Kurkumin (Curcumin) ile modifiye edilen montmorillonit mikro/nano kilin doğal süreçler ile (yeşil yöntemler) eldesi ve helicobacter pylori üzerine etkisinin incelenmesi
The production of montmorillonite micro/nano clay modified with curcumin through natural processes (green methods) and investigation of its effect on helicobacter pylori
SHAHRIYAR KARIMDOUST
Doktora
Türkçe
2024
Çevre MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YALÇIN KEMAL BAYHAN
- Yeni organokil esaslı polimer katkılarının üretimikarakterizasyonu ve özelliklerinin araştırılması
Investigation of the production characterization and properties of new organocil-based polymer additives
EYLEM EROL
Doktora
Türkçe
2024
Mühendislik BilimleriKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKHAN CEYHAN
- Poli(bütil akrilat-metil metakrilat) nanokompozitlerin film özelliklerinin incelenmesi ve boya bağlayıcısı olarak kullanımı
Investigation of poly(butyl acrylate-co-methyl methacrylate) nanocomposite film properties and its uses as paint binder
ALİCAN VATANSEVER
Doktora
Türkçe
2015
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET SİRKECİOĞLU