Production of epoxide functionalized boehmite nanoparticles and their use in epoxide nanocomposites
Epoksi işlevselleştirilmiş böhmit nanoparçacikların üretilmesi ve epoksi polimer kompozitlerde kullanımı
- Tez No: 305726
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜNGÖR GÜNDÜZ, YRD. DOÇ. DR. BORA MAVİŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 153
Özet
Bu çalışmada yüzeyleri organik bileşiklerle işlevselleştirilmiş böhmit nanoparçacıkların eklenmesiyle üretilmiş epoksi polimer kompozitlerinin mekanik özellikleri incelenmiştir. Çalışma süresince nanoboyutta plaka şeklinde böhmit tozları, başlangıç maddesi olarak alüminyum trihidroksitten hidrotermal yöntemle üretilmiştir. Üretim yöntemi, yöntemin ileride Seydişehir Alüminyum tesisi ara ürünleriyle de sürdürülebilir olması şartı göz önünde tutularak geliştirilmiştir. Hidrotermal süreçte pH değeri ve yaşlandırma süresi kontrol edilerek boyutları 100-500 nm arasında değişen altıgen nanoplakalar elde edilmiştir. Öğütülmüş alüminyum trihidroksit parçacıklar farklı pH değerine sahip ortamlarda ultrasonik karıştırma ile iki aşamalı bir ön yaşlandırma işlemine tabi tutulmuştur. Parçacıklar yüksek basınç ve sıcaklıkta hidrotermal yaşlandırma ile böhmit parçacıklarına dönüştürülmüştür. Ürünlerin kimyasal yapıları, boyutları ve şekilleri, x-ışınları saçınımı (XRD), Fourier dönüşümlü kızıl ötesi spektroskopisi (FTIR), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve parçacık boyut analizi (PSA) ile belirlenmiştir. Ön yaşlandırma evresinde kullanılan sulu çözeltinin pH değerinin parçacıkların son şekillerinin belirlenmesinde önemli olduğu görülmüştür. Asidik değerlerde iğne yapılı nanoparçacıklar oluşurken, ılın (nötr) değerlerden bazik değerlere geçişte ise dörtgen prizmadan altıgen plakalaradoğru bir değişim gözlenmiştir. Çalışmanın ileri aşamalarında altıgen nanoplakaların oluşmasını sağlayan koşullar uygulanmıştır.Böhmit kristal yüzeylerinde yer alan hidroksil grupları kalay klorür gibi bir katalist eşliğinde halka açılma tepkimeleri sonucunda bisfenol A diglisit eter gibi bir epoksi monomeriyle tepkimeye sokulabilir. Bu şekilde sentezlenmiş melez bir malzemenin ikili özellikler göstermesi beklenir. Anılan tepkime farklı sıcaklık ve epoksi:böhmit oranlarında gerçekleştirilmiş, ve FTIR ve nicel analizler yardımıyla bu şekilde böhmit yüzeylerinin işlevselleştirilmesinin olası olduğu ortaya konmuştur. Çalışmanın ileri aşamalarında tepkime için en uygun koşullar uygulanmış ve tepkime epoksi:böhmit oranı 5:1 olacak şekilde 80oC`de gerçekleştirilmiştir.Bu yeni inorganik/organik melez malzeme nanokompozit üretimi amacıyla epoksi sertleştirici reçineyle birleştirilmiştir. Kompozitlerin mekanik özellikleri çekme, darbe, sertlik ve çizilme dayanımı testleriyle incelenmiştir. Ayrıca dinamik mekanik analiz (DMA) ve SEM aracılığıyla kompozitlerin termal davranışları ve kırılma yüzeyi biçimleri incelenmiştir. Mekanik özelliklerde beklenen iyileşmeye karşın, özellikle çekme dayanımında saf polimere göre kompozitlerin özelliklerinde bir gerileme gözlenmiştir. Bunun yanında işlevselleştirilerek veya işlevselleştirilmeden bünyeye yapılan eklentilerde, işlevselleştirilen parçacıkların kompozit özelliklerini daima daha az gerilettiği tespit edilmiştir. Bunun yanında çekme modulusu (miyarı) ağırlıkça yüzde beşlik eklentilerde yüzde dört gibi bir ilerleme sağlamıştır. DMA analizlerine göre kompozitlerin camsı geçiş sıcaklıkları fark edilir derecede yükselmiştir. Ayrıca toplama ve kaybetme modulus değerlerinde de ilerleme kaydedilmiştir. En iyi sonuçlar ise sertlik ve çizilme dayancında elde edilmiştir. İşlevselleştirilmiş böhmit nanoparçacıklarının eklendiği kompozitler hem saf polimere göre hem de sade böhmit parçacıklarının eklendiği kompozitlere göre daha iyi sonuçlar vermiştir.
Özet (Çeviri)
In the present study the effects of addition of organically functionalized boehmite nano-particles on the mechanical properties of epoxy polymers were analyzed. Nanosize platelets of boehmite powders were produced via a hydrothermal process from the raw material aluminum trihydroxide Al(OH)3 provided by a a chemical supplier, but which in future studies can be replaced by local resources of aluminum trihydroxide available in Seydişehir, Turkey. The ground aluminum trihydroxide particles were submitted to a two-step preliminary ageing procedure in different pH media. Particles were then converted to boehmite nanoparticles via hydrothermal ageing at high pressure and temperature. The product`s chemical identity, size, structure and morphology were characterized with XRD, FT-IR, SEM and PSA analyses. By controlling the pH and the ageing time as parameters, hexagonal shaped nanoplatelets were obtained with dimensions ranging from 100 to 500 nm. Aiming at using these nanoparticles into surface coating polymers, the most favorable shape is the plate-like morphology, leading to adopting the last hydrothermal condition in the rest of the study.The boehmite crystal surfaces are furnished with hydroxyls which can potentially be reacted with epoxy monomers of bisphenol A diglycidyl ether with the help of tin (II) chloride as catalyst through ring-opening reactions. The FT-IR and quantitative analyses indicated that this surface functionalization is possible under a temperature 80 oC and a weight ratio of 5:1 epoxy monomer to boehmite powderThese novel inorganic/organic hybrid materials were then mixed with epoxy/hardener resin mixture to obtain nanocomposites. The properties of the composites were characterized accordingly with tensile, impact, micro hardness, micro-scratch tests, DMA analysis and observed with SEM analysis.A deterioration of the tensile strength from the neat polymer was observed, with a distinct trend between the functionalized and non-functionalized boehmite-epoxy polymers. The functionalized polymers showed a less deteriorative character. The tensile modulus instead showed a little improvement of ( ? 4%) in 5wt% loaded polymers. DMA analysis results revealed an improved glass transition temperature in the nanocomposites as well as in storage and loss modulus. As aimed in this work, the functionalized boehmite-epoxy polymers displayed a clear improvement in comparison to both non-functionalized and neat polymers in surface coating properties in hardness and scratch resistance.
Benzer Tezler
- Dual-curable textile adhesives for cord/rubber applications
Çift-kürlenebilen tekstil yapıştırıcılarının kord kumaş/kauçuk uygulamaları
ZEHRA YILDIZ
Doktora
İngilizce
2017
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HACER AYŞEN ÖNEN
- Grafen takviyeli nanokompozit malzemelerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of graphene reinforced nanocomposite materials
ÖZBERK ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mühendislik BilimleriBursa Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DENİZ UZUNSOY
PROF. DR. ÖZGEN ÜMİT ÇOLAK ÇAKIR
- Enantio-pure synthesis of enyne epoxides and their iron-catalyzed SN2' reactions with grignard reagents
Enantiyo saf enin epoksitlerın sentezi ve grignard reaktifleri ile demir katalizli SN2' tepkimeleri
CENK OMUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Kimyaİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT ARTOK
- The production of anhydrous proton conducting biomembranes for polymer electrolyte membrane fuel cell application
Polimer elektrolit membran yakıt hücrelerinin uygulamaları için nemsiz proton iletken biyomembranların üretilmesi
AYŞE ASLAN
- The production of polymer/nanocomposite proton conducting membranes for polymer electrolyte membrane fuel cell (pemfc) applications
Proton iletken membran yakıt hücreleri uygulamarı için proton iletken polimer/nanokompozit membranların üretilmesi
AYŞE ASLAN