Properties of polylactide / montmorillonite nanocomposites: Before and after weathering
Polilaktid / montmorillonit nanokompozitlerin atmosferik yaşlanma öncesi ve sonrası özellikleri
- Tez No: 416699
- Danışmanlar: PROF. DR. CEVDET KAYNAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- 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: 113
Özet
Tezin birinci bölümünün amacı montmorillonit (MMT) tipi nanokil miktarının ve maleik anhidrit (MA) ile graft edilmiş polilaktid (PLA) kopolimer uyumlaştırmasının PLA/MMT nanokompozitlerinin özellikleri üzerindeki etkisini incelemektir. Nanokompozitler çift vidalı ekstrüder eriyik karıştırma yöntemi ile kompaund edilmiş, ardından enjeksiyon kalıplama yöntemi ile şekil verilmiştir. Nanokompozitlerin interkale ve eksfoliye yapıları XRD ve TEM analizleri ile, kimyasal etkileşimleri ise FTIR ile gözlenmiştir. Mekanik testler ağırlıkça %1 MMT kullanımının PLA'nın birçok mekanik özelliğinde önemli artışlara neden olduğunu göstermiştir. Artışlar eğme modülünde ve mukavemetinde sadece %14 ve %6 iken, süneklik değerinde 6 katın üzerinde, kırılma tokluğunda ise %85'e varan artışlar olmuştur. MA uyumlaştırmasından sonra bu artışlar çok daha büyük oranlarda, örneğin süneklik değerinde 22 katın üzerinde, kırılma tokluğunda ise %119 olmuştur. Diğer yandan, DSC ve TGA analizlerinde PLA'nın ısıl dönüşüm ve ısıl degredasyon sıcaklıklarında önemli bir değişim olmadığı gözlemlenmiştir. Tezin ikinci bölümünün amacı ise saf PLA ve onun ağırlıkça %1 MMT nanokompozitinin hızlandırılmış atmosferik yaşlandırma altındaki performanslarını karşılaştırmaktır. Hızlandırılmış atmosferik yaşlandırma test sistemi ISO 4892-3 standardı ile uyumlu toplam 200 saat ardışık UV radyasyonu ve nem döngüleri uygulamıştır. Atmosferik degredasyon mekanizmaları fotoliz, fotooksidasyon ve hidrolizin zincir kesme etkileri PLA'nın molekül ağırlığında önemli azalmalara, dolayısıyla da numunelerin modül, mukavemet, süneklik ve tokluk değerlerinde belli oranlarda düşüşlere neden olmuştur. Ancak, PLA ve PLA/MMT numunelerinin 200 saatlik atmosferik yaşlandırma öncesi ve sonrası mekanik özellikleri karşılaştırıldığında, ağırlıkça %1 MMT içeren PLA kullanımının yalnızca“iç mekân uygulamaları”için değil aynı zamanda“dış mekân uygulamaları”için de oldukça yararlı, kazançlı olduğu sonucu çıkarılabilir. Örneğin, eğme mukavemetinde elde edilen kazanç yaşlandırma öncesinde %6 iken yaşlandırma sonrasındaki kazanç %88 olmuştur. Bunun nedeni, interkale/eksfoliye MMT katmanlarının sahip olduğu oldukça etkili takviye ve bariyer nitelikleridir.
Özet (Çeviri)
The aim of the first part of thesis was to investigate the effects of montmorillonite (MMT) type nanoclay content and maleic anhydride (MA) grafted polylactide (PLA) copolymer compatibilization on the properties of PLA nanocomposites. Nanocomposites have compounded by twin-screw extrusion melt-mixing followed with injection molding for shaping of bulk specimens. Successively intercalated and exfoliated structures of the nanocomposites were observed by XRD and TEM analysis, including the interactions with FTIR. Mechanical tests indicated that use of only 1 wt% MMT resulted in significant improvements in many mechanical properties of PLA. Increases were only 14% in flexural modulus and 6% in flexural strength, but more than 6 times in ductility and as much as 85% in fracture toughness values. After MA compatibilization these improvements were higher, being more than 22 times in ductility and 119% in fracture toughness. On the other hand, no significant changes in the transition temperatures and thermal degradation temperatures of PLA were observed in DSC and TGA thermal analyses. The aim of the second part of this thesis was to compare accelerated weathering performance of neat PLA and its 1 wt% organically modified MMT nanocomposite. Accelerated weathering test system applied consecutive steps of UV irradiation and humidity in accordance with ISO 4892-3 standards for 200 hours. Chain scission actions of weathering degradation mechanisms photolysis, photooxidation and hydrolysis resulted in significant decrease in the molecular weight of PLA; consequently certain reductions in the modulus, strength, ductility and toughness of the specimens. However, it can be deduced that, after comparing mechanical properties of PLA and PLA/MMT before and after 200 h accelerated weathering, use of PLA with only 1 wt% MMT was extremely beneficial not only for“indoor applications”but also for“outdoor applications”. For example, the benefit gained in flexural strength was 6% before weathering, but after weathering the benefit gained was 88%. The reasons of this increments are the effective reinforcing and barrier actions of intercalated/exfoliated MMT layers.
Benzer Tezler
- Use of bio-nano composites as protective coating on natural stone surfaces
Doğal taş yüzeylerinde biyo-nano kompozitlerin koruyucu kaplama malzemesi olarak kullanılması
YILMAZ OCAK
Doktora
İngilizce
2013
Kimya Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYSUN SOFUOĞLU
PROF. DR. HASAN BÖKE
- 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
ESRA ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. JALE HACALOĞLU
PROF. DR. İSMAİL TEOMAN TİNCER
- Characteristics of polylactide composites involving montmorillonite and boron compounds
Montmorillonit ve boron bileşikleri içeren poli(laktik asit) kompozitlerinin özellikleri
ALİNDA ÖYKÜ AKAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. JALE HACALOĞLU
- Flame retardancy of polymer nanocomposites
Polimer nanokompozitlerin alevlenme dayanımı
NİHAT ALİ IŞITMAN
Doktora
İngilizce
2012
Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. CEVDET KAYNAK
- 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