Shape memory polymer composites containing carbon based fillers
Karbon bazlı dolgu maddeleri içeren şekil hafızalı polimer kompozitleri
- Tez No: 341037
- Danışmanlar: PROF. DR. GÖKNUR BAYRAM, YRD. DOÇ. ÖZCAN KÖYSÜREN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemical Engineering, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 137
Özet
Bu çalışmanın amacı diglisidil eter bisfenol A epoksi (DGEBA) reçinesi ve izoforon diamin bazlı siklo-alifatik kürlenme ajanı kullanarak şekil hafızalı polimer nanokompozitleri üretmektir. Polimer matriksi neopentil glikol diglisidil eter (NGDE) ve aromatik risorsinol diglisidil eter (RDE) olarak adlandırılan alifatik ve aromatik monomerler ile modifiye edilmiştir. Kompozitlerin üretiminde karbon siyahı (CB), karbon nanotüp (CNT) ayrı bir şekilde ve beraber hibrit dolgu maddesi olarak kullanılmıştır. Bütün numuneler mekanik (çekme ve darbe testleri), ısıl (DSC analizi), elektriksel (elektriksel özdirenç ölçüm testi), morfolojik (SEM analizi), ve şekil hafıza karakterizasyon (bükme testi) testlerine tabi tutulmuştur. Karakterizasyon testlerinin sonucunda her iki NGDE ve RDE içeren monomer formülasyonunda kütlece % 15 monomer içeren numunelerin diğerlerine göre daha başarılı özelliklere sahip olduğu bulunmuştur. CB içeren kompozitler için perkolasyon eşiği ağırlıkça % 1 dolgu maddesi miktarında görülmüş, CNT içeren kompozitler için ise bu değer ağırlıkça % 0.25 olarak belirlenmiştir. Hibrit kompozitlerin üretiminde CB miktarı % 1 olarak sabit tutulup, karbon nanotüp miktarı % 0.25, % 0.5 ve % 1 olarak değiştirilmiştir. Bu kompozisyonlar arasında % 1 CB ve % 0.5 CNT içeren hibrit kompozitin genel olarak bütün karakterizasyon testlerine göre diğer numunelerden daha iyi özelliklere sahip olduğu görülmüştür. Final kompozitleri olarak, % 15 NGDE ve % 15 RDE monomerleri % 1 CB, % 0.5 CNT ve % 1CB-% 0.5CNT dolgu maddesi kompozisyonları ile birleştirilmiştir. NGDE içeren kompozitler, RDE içeren veya monomer içermeyen kompozitlere göre çok daha düşük camsı geçiş sıcaklığına sahiptir. Final kompozitlerinde şekil geri kazanım değerleri arasında fark görülmemiş ve bu değerler % 97-% 99 aralığında hesaplanmıştır. Aynı yorum şekil sabitleme özelliği için de yapılabilir. NGDE içeren kompozitler diğerlerine göre daha hızlı geri kazanımı göstermişlerdir. Elektriksel tetikleme sadece % 2 CNT içeren numune için sabit 100 V?ta uygulanmıştır. Şekil geri kazanımına 49°C?de ulaşılmıştır, bu değer ısıl tetikleme için 90°C olarak belirlenmiştir. Sonuç olarak, saf epoksi, E-15N, E-15N-1CB, E-15N-0.5CNT ve E-15N-1CB-0.5CNT numunelerinin performans ölçümlerinin incelenmesi için döngüsel şekil hafıza testleri uygulanmıştır. Her numuneye toplamda 10 döngü uygulanmıştır. Döngü sayısının hiçbir numune için şekil geri kazanım değerine etki etmediği belirlenmiştir. Şekil sabitlenme yüzdesi saf epoksi ve E-15N numuneleri için % 2-3 azalırken, diğer kompozitler için değişmemiştir. Şekil geri kazanım süresi saf epoksi numunesi için döngü miktarı ile devamlı artarken, E-15N-0.5CNT ve E-15N-1CB-0.5CNT numuneleri için değişiklik göstermemiştir.
Özet (Çeviri)
The aim of this dissertation was to produce shape memory polymer nanocomposites using diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA) epoxy resin and isophorone diamine based cyclo-aliphatic curing agent. The polymer matrix was modified with aliphatic and aromatic monomers namely, neopentyl glycol diglycidyl ether (NGDE) and resorcinol diglycidyl ether (RDE). In the formation of composites, carbon black and carbon nanotubes were used separately and also together as hybrid filler. All samples were subjected to mechanical (tensile and impact tests), thermal (DSC analysis), electrical (electrical resistivity test), morphological (SEM analysis) and shape memory characterization tests (bending test). In consequence of these characterization tests, 15 wt. % monomer containing polymers were found to have superior properties for both NGDE and RDE containing formulations. For CB loaded composites, percolation threshold was found at 1 wt. % loading and for carbon nanotube loaded composites it was found at 0.25 wt. %. In formation of hybrid composites carbon black amount was kept constant as 1 wt. % for all formulations and carbon nanotube amount was varied as 0.25 %, 0.5 % and 1 % by weight. Among these compositions, hybrid composite containing 1 % CB and 0.5 % CNT was found to have better properties for generally all characterization tests. As final composites 15 % NGDE and 15 % RDE were combined with 1 %CB, 0.5 %CNT and 1 % CB - 0.5 % CNT filler compositions. NGDE containing composites had much lower glass transition temperature compared to RDE containing ones and the composites which did not contain monomer. There was no significant difference in shape recovery values in final composites and these values were calculated in the range between 97-99 %. Same comment can be made for shape fixity property. Composites containing NGDE showed faster shape recovery than the other composites. Electrical shape memory actuation was applied for the sample containing 2 wt. % carbon nanotube only with the application of constant 100 V. Shape recovery was achieved at 49°C, whereas this value was determined as 90°C for thermal actuation. Finally, cyclic shape memory tests were applied for investigation of performance of neat epoxy and samples of E-15N, E-15N-1CB, E-15N-0.5CNT and E-15N-1CB-0.5CNT. Totally 10 consecutive cycles were applied on each sample. It was found that amount of cycles did not affect shape recovery for any sample. While percent shape fixity decreased by 2-3 % for neat epoxy and E-15N samples and did not change for the other composites. Recovery time was increased continuously for neat epoxy, but did not change for E-15N-0.5CNT and E-15N-1CB-0.5CNT samples.
Benzer Tezler
- Polystyrene-based and carbon fabric-reinforced polymer composites containing carbon canotubes: Preparation, modification and characterization
Polistiren bazlı ve karbon kumaş ile güçlendirilmiş karbon nanotüp içeren polimer kompozitleri: Hazırlanması, modifikasyonu ve karakterizasyonu
BERRAK ERKMEN
Doktora
İngilizce
2020
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKNUR BAYRAM
- Performance of modified thermoplastic poly(ether)ester elastomer in multilayer composites
Modifiye edilmiş termoplastik poli(eter)ester elastomerin çok katmanlı kompozitlerdeki performansı
MİRAY YAŞAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKNUR BAYRAM
YRD. DOÇ. DR. HANDE ÇELEBİ
- Isı ve elektrikle tetiklenebilen şekil hafızalı SEBs-G-MA/ PCL/ grafen polimer kompozitlerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of thermally and electrically triggered shape memory SEBs-G-MA/ PCL/ graphene polymer composites
SALİH ASKER
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Polimer Bilim ve TeknolojisiYalova ÜniversitesiPolimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMRE TEKAY
- Demir içeren şekil-hafıza özelliğine sahip poliüretan jellerin hazırlanması
Preparation of shape memory polyurethane gels containing iron
BERNA ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSNÜ ATAKÜL
- Coumarines as masked phenols for amide functional benzoxazines
Amid fonksiyonlu benzoksazin sentezinde kumarinlerin kullanımı
BÜŞRA GİZEM KAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BARIŞ KIŞKAN