Production of boron nitride nanotubes and their uses in polymer composites
Bor nitrür nanotüplerin üretilmesi ve polimer kompozitlerde kullanımı
- Tez No: 286209
- Danışmanlar: DOÇ. DR. NAİME ASLI SEZGİ, PROF. DR. GÖKNUR BAYRAM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemical Engineering, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 145
Özet
İlk kez 1995 yılında sentezlenen bor nitrür nanotüpler (BNNT), yapılarında karbon atomları yerine eşit sayıda bor ve azot atomları ile karbon nanotüplerin yapısal benzerleridir. Yapılarının yanında, bor nitrür nanotüplerin mekanik ve termal özellikleri de karbon nanotüplerin büyük ilgi çeken özelliklerine oldukça benzerdir. Fakat karbon nanotüplerden farklı olarak oksidasyona karşı daha fazla dayanıklılığa sahiptirler. Ayrıca elektriksel olarak yalıtkandırlar. Bu özellikleriyle bor nitrür nanotüpler, mekanik ve termal özellikleri geliştirilmiş, aynı zamanda elektriksel yalıtkanlığı korunmuş polimer kompozitlerin hazırlanması için uygun katkı maddeleri olarak öngörülmektedirler.Bu çalışmada, çift vidalı bir ekstruder kullanılarak polipropilen(PP) ? bor nitrür nanotüp(BNNT) kompozitleri hazırlanmıştır. Hazırlanan PP?BNNT kompozitlerin mekanik ve termal özellikleri bor nitrür nanotüp katkısına bağlı olarak araştırılmıştır. Kompozitlerde kullanılan bor nitrür nanotüpler amonyak gazının bor ve demir oksit toz karışımıyla tepkimeye sokulmasıyla elde edilmiştir. X-ışını kırınım ölçümü (XRD) analizi üretilen ürünün büyük oranda hekzagonal bor nitrür'den oluştuğunu göstermiştir. SEM ve TEM görüntüleri ile ürünün 40 ila 130 nm arasında değişen dış çaplara sahip çok duvarlı nanotüpler içerdiği gözlenmiştir.PP?BNNT kompozitlerinin gerilme testleri, ağırlıkça %0,5 ve %1 oranında BNNT katkısının saf PP'nin Young modülü ve akma dayanımını az miktarda arttırdığını göstermiştir. Diğer taraftan, nanotüplerin polimer içinde kümeleşmelerinden dolayı kompozitlerin kopmada uzama ve çekme dayanımı değerleri nanotüp katkısının artmasıyla azalmıştır. Saflaştırma ve yüzey modifikasyonu işlemlerinden geçirilen nanotüplerin ağırlıkça %0,5 oranında kullanılmasıyla saf PP'nin tüm mekanik özelliklerinde az bir gelişim sağlanmıştır. Diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) analizleri, nanotüp katkılı kompozitlerin kristallenme sıcaklıklarında yükselme olduğunu ortaya çıkarmıştır. Kompozitlerin doğrusal ısıl genleşme katsayıları (DIGK) çalışılmıştır ve saf PP'nin DIGK değerinde BNNT eklenmesiyle önemli bir değişiklik gözlenmemiştir. Termal gravimetrik analiz (TGA) sonuçları BNNT katkısının saf PP'nin ısıl dayanımını geliştirdiğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Boron nitride nanotubes (BNNTs), firstly synthesized in 1995, are structural analogues of carbon nanotubes (CNTs) with alternating boron and nitrogen atoms instead of carbon atoms. Besides their structure, mechanical and thermal properties of BNNTs are very similar to the remarkable properties of CNTs. However, BNNTs have higher resistance to oxidation than CNTs. Also, BNNTs are electrically isolating. Therefore, they are envisioned as suitable fillers for the fabrication of mechanically and thermally enhanced polymeric composites, while preserving the electrical isolation of the polymer matrix.In this study, polypropylene (PP) ? boron nitride nanotube (BNNT) composites were prepared using a twin-screw extruder. Mechanical and thermal properties of PP?BNNT composites were investigated as a function of nanotube loading. The nanotubes used in the composites were synthesized from the reaction of ammonia gas with a powder mixture of elemental boron and iron oxide. X-ray diffraction (XRD) analysis revealed the predominant hexagonal boron nitride in the synthesized product. Multi-wall nanotubes with outer diameters ranging from 40 to 130 nm were observed with SEM and TEM analyses.Tensile testing of PP?BNNT composites revealed slight increases in the Young?s modulus and yield strength of neat PP with 0.5 and 1 wt% of the as-synthesized BNNT additions. On the other hand, due to the agglomeration of BNNTs, elongation at break and tensile strength values of composites decreased with increasing nanotube content. In the case of using 0.5 wt% loading of purified and then surface modified BNNTs, slight improvement in all mechanical properties of neat PP was achieved. Differential scanning calorimetry (DSC) analysis revealed a noticeable increase in the crystallization temperature of BNNT?added composites. Coefficient of linear thermal expansion (CLTE) of polymeric composites were studied and no significant change in the CLTE of neat PP was observed with the addition of BNNTs. Results of thermal gravimetric analysis (TGA) indicated improvements in the thermal stability of neat PP with BNNT additions.
Benzer Tezler
- Bor nitrür nano yapı takviyeli polimer kompozitlerin üretimi ve özelliklerinin araştırılması
Investigation of production and properties of polymer composites reinforced with boron nitride nano structure
NEVAL AKÇALIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mühendislik BilimleriMersin ÜniversitesiNanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEVAL HALE GÜLER
- Haloysit nanotüp dolgu malzemesi ile termoplastik ve termoplastik elastomer polimer matris kompozit malzemelerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of halloysite filled thermoplastic and thermoplastic elastomer composite materials
TUĞÇE ÖNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURAK ÖZKAL
- Nanotüp çeşitleri ve uygulamaları
Nanotube types and applications
YAĞMUR KORUCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Fizik ve Fizik MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. DERYA PEKER
- Production of boron nitride nanotubes from the reaction of NH3 with boron and iron powder mixture
NH3?ün bor ve demir tozu karışımıyla reaksiyonundan bor nitrür nanotüp üretimi
SELİN NOYAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NAİME ASLI SEZGİ
- Production and characterization of boron nitride nanotubes
Bor nitrür nanotüpünün üretimi ve karakterizasyonu
DİDEM ÖZMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. NAİME ASLI SEZGİ
PROF. DR. SUNA BALCI