Geri Dön

Use of bio-nano composites as protective coating on natural stone surfaces

Doğal taş yüzeylerinde biyo-nano kompozitlerin koruyucu kaplama malzemesi olarak kullanılması

PDF İndir

  1. Tez No: 342954
  2. Yazar: YILMAZ OCAK
  3. Danışmanlar: PROF. DR. AYSUN SOFUOĞLU, PROF. DR. HASAN BÖKE
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Çevre Mühendisliği, Kimya Mühendisliği, Polymer Science and Technology, Environmental Engineering, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2013
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Tarihi anıtlar kültürel bilgilerimizi gelecek nesillere taşıyan önemli kültürel miraslarımızdır. Tarihi anıtlar büyük çoğunlukla mermer benzeri doğal taşlardan yapılmıştır. Atmosferde bulunan SO2 ve NOx gazları su buharı ile birlikte, mermeri oluşturan kalsit kristalleri ile kuru depolanma yöntemiyle reaksiyona girmekte ve alçı taşı (CaSO4.2H2O) ve nitro kalsiti (Ca(NO3)2.4H2O) oluşturmaktadır. Bu çalışmada mermerler reaksiyona girmeden önce, polilaktik asit (PLA) biyo-bozunur polimeri ve 2, 5 ve 7% montmorillonit (MMT) kil eklenmiş PLA (PLA/MMT2, PLA/MMT5 ve PLA/MMT7) biyo-nano kompozitleri ile kaplanmış ve kaplanmamış mermer yüzeylerinde kılcal su abrorpsiyonu, su buharı geçirgenliği, yüzey kontak açısı ve renk analizleri yapılmıştır. Yapılan bu analizler sonuçunda, kaplama mazlemelerinin, orjinal mermer renginde önemli bir değişikliğe neden olmadığı, mermer yüzey hidrofobisini ve barrier özelliklerini artırdığı belirlenmiştir. Katmanlı silikatların, PLA polimer anayapısı içerisinde katmanlarına ayrılma düzeyi ve PLA biyo-nano kompozitlerin yapısal karakterizasyonu, kompozit kaplamanın bariyer performansını etkilemektedir. Bu nedenle, biyo-nano kompozitler, X-ışınlarıkırınımı (XRD), atomsal kuvvet mikroskopisi (AFM) ve taramalı geçirimli elektron mikroskopisi (STEM) analizleri kullanılarak incelendi. Bu çalışmalar sonuçunda, özellikle PLA/MMT5 için katmanlı silikatların polimer anayapı içerisinde homojen olarak dağıldığı, bazı kısımlarda ise eksfoliye oldukları görülmüştür. Kompozit kaplamaların koruyuculuk kapasiteleri, laboratuvarda (8 ppm SO2) ve şehir atmosferinde (8 ppb SO2 and 64 ppb NO2) araştırılmıştır. Laboratuvarda gerçekleşen 180 günlük SO2-kalsit reaksiyonu sonunda, PLA/MMT5 kompozitleri bozunma ürünleri oluşumunu azaltmıştır (~5 kat). Dış atmosferde gerçekleştiren çalışmalarda ise 20 ay sonunda bozunma ürünleri azalma oranı 9-10 kata çıkmıştır. kompozit kaplamalar mermer yüzeylerinde reaksiyon hız sabiti (ks) ve efektif difüzyon (De) değerlerini azaltmıştır. Sonuç olarak, PLA/MMT biyo-nano kompozit kaplamaların gelecek vaad eden malzemeler olduğu ve mermer yapıların atmosferik kirleticilere karşı korunmasında önemli bir argüman olarak kullanılabileceği belirlenmiştir.

Özet (Çeviri)

Historical monuments are important heritages to pass cultural values to next generations. Most of the historical monuments were composed of natural stones like marble. SO2 and NOx reacts with marble composed primarily of calcite (CaCO3) is a dry deposition process, gypsum (CaSO4.2H2O) and nitrocalcite (Ca(NO3)2.4H2O) are formed after reaction. The polylactic acid (PLA), 2, 5 and 7 wt.% montmorillonite (MMT) clay added PLA (PLA/MMT2, PLA/MMT5 and PLA/MMT7) bio-nano composites coated and uncoated surfaces were tested for capillary water absorption, water vapor permeability, color alteration, and surface hydrophobicity regarding the nanofiller concentrations before reaction. Results indicated that the bio-nano composite coatings didn?t alter the color of the marble, improved the hydrophobicity and barrier properties of the marbles. The level of layered silicate delamination in the PLA matrix and structural characterizations of PLA nanocomposite coatings were affected the barrier properties of the composites coatings. The X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM) and scanning transmission electron microscopy (STEM) analysis pointed out that 5% layered silicates were homogenously dispersed in the polymer matrix, exfoliated structures also were observed in some parts of the polymer matrix and nano particles enhanced the nano-composite coating barrier performance. The protection capabilities of the bio-nano composite coatings were studied in laboratory setup (include nearly 8 ppm SO2) and ambient city atmosphere (include nearly 8 ppb SO2 and 64 ppb NO2). The PLAMMT5 bio-nano composite showed significant reduction (~5 times) in the crust formation after 180 days SO2-calcite reaction in laboratory and 9-10 times after 20 months ambient city exposures for outdoor conditions. Bio-nano composites also decreased the kinetic parameters such as rate constant (ks) and effective diffusivity (De) values of the marbles. These results indicated that PLA/MMT bio-nano composite coating seems to be significant promising materials as protective coating agents in reducing the effects of atmospheric pollutants on the marble surfaces.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    310529

    Constructing peptide (GEPI)-protein molecular hybrids by using genetic engineering methods for materials and medical applications.

    Malzeme ve medikal uygulamalar için gen mühendisliği yoluyla peptid (GEPI)-protein hibritlerin oluşması.

    DENİZ ŞAHİN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    Biyomühendislikİstanbul Teknik Üniversitesi

    İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CANDAN TAMERLER

    PROF. DR. MEHMET SARIKAYA

  2. Tez No

    416924

    Karbon nanotüp esaslı yüksek performanslı liflerin üretim yöntemleri, mekanik ve yapısal özellikleri ve uygulama alanları

    Production methods, mechanical and structural properties and application areas of carbon nanotube based high performance fibers

    ÜLKÜ KÖSE

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Tekstil ve Tekstil MühendisliğiErciyes Üniversitesi

    Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSMAİL KARACAN

  3. Tez No

    1020270

    Elektrospinning ile polilaktik asit (PLA) esaslı kenevir elyaf takviyeli biyo-kompozit nano lif sentezi ve karakterizasyonu

    Synthesi̇s and characterization of polylactic acid (PLA)-based hemp fi̇ber-rei̇nforced bi̇o-composite nanofi̇bers via electrospinning

    KEMAL KARADAĞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2026

    KimyaNiğde Ömer Halisdemir Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ERSEN TURAÇ

  4. Tez No

    996361

    Nanokristal selüloz ve lignin katkılı polilaktik asit esaslı tek ve iki katmanlı aktif gıda ambalaj filmlerinin geliştirilmesi ve karakterizasyonu

    Development and characterization of polylactic acid based mono- and bilayer active food packaging films incorporated with nanocrystalline cellulose and lignin

    EZGİ İNAL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2026

    Gıda MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZEHRA AYHAN

  5. Tez No

    478517

    Bariyer özellikleri iyileştirilmiş biyonanokompozitlerin geliştirilmesi

    Development of bionanocomposites with enhanced barrier properties

    GÜLŞAH KESKİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Kimya MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUALLA ÖNER

Geri Dön