The effects of type and amount of organically modified montmorillonites on thermal degradation behavior and mechanical properties of poly(lactic acid)
Organik olarak modifiye edilmiş montmorillonitlerin poli(laktik asit)'in termal bozunum davranışı ve mekanik özellikleri üzerindeki etkisi
- Tez No: 368859
- Danışmanlar: PROF. DR. JALE HACALOĞLU, PROF. DR. İSMAİL TEOMAN TİNCER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 102
Özet
Biyobozunur polimerler biyouyumluluk ve yenilenebilir kaynaklardan sentezlenebilme gibi çevre dostu özelliklerinin sonucu olarak büyük önem kazanmıştır. Birçok biyobozunur polimer klasik ticari polimerlerle yarışan özellikler sergilemesine rağmen, zayıf termal direnç ve/veya mekanik özellikler gibi sınırlandırmalara sahiptirler. Bu eksikliklerin giderilmesi amacıyla genellikle nano boyutlu parçacıklar sürekli matris faza dahil edilmektedir. Bu sebeple, bu çalışmada, montmorillonitlerin poli(laktik asit)'in termal ve mekanik özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Poli(laktik asit) (PLA) ve ticari isimleri Cloisite 15A, Cloisite 20A ve Cloisite 30B olan organik olarak modifiye edilmiş montmorillonitler çözelti ve eriyik karıştırma yöntemleriyle nanokompozit elde etmek amacıyla kullanılmıştır. Morfolojik karakterizasyon çalışmaları X-ışınları difraksiyonu (XRD) taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve geçirimli elektron mikroskobu (TEM) yöntemleriyle yürütülmüştür. XRD ve TEM sonuçları birlikte incelendiği zaman, eriyik yöntemle yarı açılmış ve delamine nanokompozitler üretildiği sonucuna varılmıştır. Çözelti yöntemiyle hazırlanmış örneklerin SEM fotoğrafları ise nanokillerin PLA içerisinde homojen bir şekilde yayılmasına rağmen bir arada kaldıklarını ortaya çıkarmıştır. Termal özellikler diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), ve termogravimetrik analiz (TGA) ve direkt piroliz kütle spektrometresi (DP-MS) gibi tekniklerle araştırılmıştır. Killer PLA'ya çözelti harmanlama yöntemiyle katıldığında PLA'nın termal bozunumu belirgin bir şekilde düşük sıcaklıklara, eriyikte harmanlama yöntemleriyle katıldığında ise yüksek sıcaklıklara kaymıştır. PLA'nın kristalleşme davranışı ve erime noktası da killerin çekirdeklenme etkisinden dolayı değişime uğramıştır. Ayrıca, DP-MS yöntemiyle de eriyik yöntemle hazırlanan nanokompozitlerin termal bozunum mekanizmaları araştırılmış ve trans-esterifikasyon ve cis-eliminasyon reaksiyonlarından elde edilmiş ürünlerin göreceli verimlerinde artış olduğu saptanmıştır. Cloisite 30B içeren örnekler de cis-eliminasyon reaksiyonlarına özgü ürünlerin göreceli verimlerinin diğerlerine kıyasla daha belirgin olduğu gözlemlenmiştir ve bu değişim kilin organik düzenleyicisiyle PLA'nın reaksiyon göstermesiyle ilişkilendirilmiştir. Ayrıca, kil eklenmesinin eriyik harmanlanmış nanokompozitlerin mekanik özellikleri üzerinde az oranda etki gösterdiği saptanmıştır.
Özet (Çeviri)
Biodegradable polymers have gained considerable interest as a consequence of significant environmental friendly properties like biocompatibility and ability to synthesis from renewable resources. Even though many biodegradable polymers present comparable properties with petrochemical polymers, there are still many technical barriers like poor thermal resistance, and/or mechanical properties. To overcome these drawbacks, generally, nano-sized materials are incorporated into the continuous matrix. Therefore, in this work, the effects of montmorillonites on thermal and mechanical properties of polylactide were examined. Poly(lactic acid) (PLA) and organically modified montmorillonite (commercially named as Cloisite 15A, Cloisite 20A and Cloisite 30B) nanocomposites were prepared by solution and melt mixing. Morphological characterization studies were conducted by X-ray Diffractometer (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM) and Transmission Electron Microscope (TEM) analyses. When XRD and TEM results were evaluated together, it was concluded that exfoliated and intercalated polymer nanocomposites were produced by melt blending. Although SEM images of solution mixed samples showed well dispersion of nanoclays through PLA matrix, big tactoids were also detected. Thermal properties were examined with various techniques involving Thermogravimeter (TGA), Differential Scanning Calorimeter (DSC) and Direct Pyrolysis Mass Spectrometer (DP-MS). After the incorporation of the clays, thermal degradation of PLA shifted noticeably to lower temperatures for solution mixed samples and shifted to higher temperatures for melt-extruded nanocomposites. The crystallinity behavior and melting point of PLA were also changed due to the nucleation effects of clays. Also, thermal degradation mechanisms of melt mixed nanocomposites were investigated by DP-MS and it was observed that the relative yields of products due to trans-esterification and cis-elimination reactions were increased. For nanocomposite with Cloisite 30B, the relative yields of the products generated by cis-elimination reactions were more pronounced which were associated with the reaction between organic modifier of Cloisite 30B and PLA. Also, it was deduced that in general presence of nanoclays only slightly affected the mechanical properties of melt mixed nanocomposites.
Benzer Tezler
- Effects of boron compounds on characteristics of poly(methyl methacrylate) and its nanocomposites
Boron bileşiklerinin poli(metil metakrilat) ve nanokompozitlerinin özelliklerine etkileri
MÜBERRA GÖKTAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. JALE HACALOĞLU
PROF. DR. AYŞEN YILMAZ
- Contribution of boron compounds and nanoclays on the flame retardancy of aluminium diethylphosphinate in neat and fiber reinforced polyamide-6
Alüminyum dietilfosfinatın saf ve elyaf takviyeli poliamid-6'daki alevlenme dayanımına bor bileşikleri ve nanokilin katkıları
OSMAN POLAT
Doktora
İngilizce
2014
Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEVDET KAYNAK
- In sıtu polimerizasyon ile yağ bazlı polimer ?organokil nanokompozit sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of oil based polymer/organokil nanocomposites by in situ polymerization
YAĞMUR BAYRAM
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. EMEL AKYOL
PROF. DR. A. TUNCER ERCİYES
- CSA'nın P3HT VE MEH-PPV polimerlerinin fiziksel özelliklerine etkisi
Effect of CSA on the physical properties of P3HT and MEH-PPV polymers
CEM ULUDAĞ
Doktora
Türkçe
2023
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESRA ALVEROĞLU DURUCU
- Kağıt endüstrisi atıksularının havasız biyolojik arıtımı üzerine bir araştırma
Anaerobic treatability of pulb and paper industry wastevater
TUBA MELEK
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET SAMSUNLU