Poly(lactic acid) based nanocomposites: Mechanical, thermal and rheological properties and morphology
Poli(laktik asit) bazlı nanokompozitler: Mekanik, ısısal ve reolojik özellikleri ve morfolojisi
- Tez No: 368899
- Danışmanlar: PROF. DR. ÜLKÜ YILMAZER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 295
Özet
Bu çalışmanın amacı poli(laktik asit)'in, (PLA), muhtemel kullanım alanlarının reaktif fonksiyonel gruplar ile çeşitli nano-boyutlu dolgu malzemeleri kullanılarak arttırılmasıdır. Farklı kil tiplerinin malzeme özelliklerine etkisinin incelenmesi amacıyla organik olarak modifiye edilmiş beş farklı kil (Cloisitler ® 15A, 25A ve 30B, ve Nanofiller ® 5 ve 8) kullanılmıştır. Elastomerik yapıdaki iki farklı uyumlaştırıcı, etilen-glisidil metakrilat (E-GMA) ve etilen-bütil akrilat-maleik anhidrit (E-BA-MAH), eriyik karıştırma yöntemi ile üretilen nanokompozitlere eklenmiştir. Kil dağılımını belirleyen unsur polimer matrisi ile kil modifikasyonunun kimyasal uyumudur. C25A ve C30B ile E-GMA arasındaki polarite eşleşmesi bu killerin matris içinde daha iyi dağılması ve bunun sonucunda gerilim modülü ve tokluğunun artması ile sonuçlanmıştır. GMA içindeki epoksi grubunun polimer matrisinin fonksiyonel gruplarına olan yüksek reaktivitesi nedeniyle oluşan ağsı yapı, darbe dayanımı ve eriyik haldeki katı-benzeri davranışta artış ile sonuçlanmıştır. Dolgu malzemesi olarak tabaka aralıkları genişletilmiş grafit (EG) kullanımında nanokompozit üretim yöntemlerinin (eriyik karıştırma ve çözelti içinde karıştırma) etkileri araştırılmıştır. Malzeme içinde dağılım ve solvent kullanımı problemlerini en aza indirgemek için dolgu malzemesi yüklemesi ağırlıkça % 2'nin altında tutulmuştur. İki yöntem arasında dolgu malzemesi dağılımı açısından büyük değişiklik olmamıştır. Ancak, E-GMA eklendiğinde eriyik harmanlama yöntemi ile üretilen karışım ve nanokompozitlerde faz ayrışımlı morfoloji, çözelti içinde karıştırma ile hazırlananlarda ise kesiksiz (sürekli) morfoloji elde edilmiştir. Çözelti içinde karıştırma yöntemi ile hazırlanan numunelerin gerilme dayanımı ve modülünde önemli düşüş olmuş, ancak kopmadaki uzamada artış görülmüştür. Çözelti içinde karıştırma yöntemi ile hazırlanan kompozitlerin eriyik hallerinde elastik davranış ve viskozitede oluşan önemli artışlar göze çarpan bir diğer sonuçtur.
Özet (Çeviri)
The aim of this study was to increase the potential applications of poly(lactic acid) (PLA) by incorporating reactive functionalities with different nano-scale fillers. To investigate the effects of nanoclay types, five different organically modified nanoclays (Cloisites®15A, 25A and 30B and Nanofils®5 and 8) were used. Two elastomeric compatibilizers, ethylene-glycidyl methacrylate (E-GMA) and ethylene-butyl acrylate-maleic anhydride (E-BA-MAH), were added to the nanocomposites produced via melt compounding. The degree of clay dispersion was determined by the chemical compatibility between the polymer matrix and the modifier. Compatibility between C25A, C30B and E-GMA resulted in better dispersion and thus, enhanced tensile modulus and toughness. The network structure formed owing to the high reactivity of the epoxide group of GMA towards the PLA end groups resulted in high impact toughness and solid-like behavior in the melt state. Effects of filler loadings with different production methods (melt compounding and solution mixing) were investigated with expanded graphite (EG) as the filler. Filler loading was kept below 2 wt. % to minimize the dispersion problem and solvent usage. No significant changes were observed in filler dispersion in both methods. However, when E-GMA was added, melt compounded blends had phase separated matrix morphology and solution mixed blends had continuous matrix morphology. Significant decreases in ultimate tensile strength and elastic modulus, but increased strain at failure were observed for samples prepared by solution mixing. Enhancements in elastic behavior and complex viscosity of composites in the melt state are other remarkable outcomes of addition of E-GMA by the solution mixing method.
Benzer Tezler
- Effect of preparation methods on morphology and rheological properties of PLA/CNC nanocomposites
Üretim yöntemlerinin PLA/CNC nanokompozitlerinin morfolojik ve reolojik özelliklerine etkisi
BURCU ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MOHAMMADREZA NOFAR
- Comparison of polylactide/cellulose nanocrystal nanocomposites properties prepared through solution casting and melt mixing
Çözelti dökümü ve eriyik karıştırma yöntemleriyle hazırlanan polilaktik asit/ selüloz nanokristal nanokompozitlerin özelliklerinin karşılaştırılması
DOĞAN ARSLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MOHAMMADREZA NOFAR
- Fabrication and characterization of novel polymer/organo-MMT (organo-silica)/ biopolymer nanocomposite blends by reactive extrusion
Yeni polimer/organik MMT (organik silika)/ biyopolimer nanokompozit karışımlarının reaktif ekstrüzyon yöntemiyle üretimi ve karakterizasyonu
BAYRAM ALİ GÖÇMEN
Doktora
İngilizce
2018
Polimer Bilim ve TeknolojisiHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE GÜNAY KİBARER
PROF. DR. ZAKİR RZAYEV
- Nanofibrile edilmiş selüloz-poli(laktik asit) nanokompozitleri
Nanocomposites of nanofibrillated cellulose-poly(lactid acid)
ÖZGE YOĞURTÇU
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Polimer Bilim ve TeknolojisiKocaeli ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜRALP ÖZKOÇ
- Rheological behavior of cellulose nanocrystal incorporated biocomposites
Selüloz nanokristal içeren biokompozitlerin reolojik davranışları
EMRE VATANSEVER
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MOHAMMADREZA NOFAR