Preparation and characterization of polymer composites containing boron compounds
Bor bileşikleri içeren polimer kompozitlerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
- Tez No: 442153
- Danışmanlar: PROF. DR. GÖKNUR BAYRAM, PROF. DR. NAİME ASLI SEZGİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 181
Özet
Epoksi (EP), yüksek boyutsal kararlılığa sahip bir termoset polimerdir. Ancak, kırılganlık, çarpma dayanımının düşük olması ve yanıcı olması epoksi polimerlerinin bazı dezavantajlarıdır. Bu özellikler, epoksinin yüksek mekanik mukavemet ve alev geciktirici özellikler gerektiren uygulamalarda kullanılmasını sınırlandırmaktadır. Bu çalışmanın amaçları, epoksiye başlıca bor karbür (B4C) olmak üzere bor içeren bileşikler (BCC) ekleyerek epoksinin mekanik ve alev geciktirici özelliklerini iyileştirmek ve hazırlanan kompozit malzemelerin mekanik, alev geciktirici, termal, elektriksel özelliklerini ve morfolojilerini karakterize etmektir. Bu çalışmada alınan bor karbür partikülleri öncelikle, yapısal, termal, elektriksel ve yüzey özellikleri açısından karakterize edilmiştir. X-ışını kırınımı (XRD) analizi, B4C varlığını açığa çıkarmıştır. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizi, partiküllerin şekil olarak düzensiz ve 3-8 mikron boyutlarında olduğunu göstermiştir. %0.5, 1, 3, 5 ve 8 miktarlarında bor karbür içeren epoksi kompozitler, fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), çekme ve darbe testleri, sınırlayıcı oksijen indeksi (LOI), ve dikey yanma testleri (UL-94), diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) analizi, termogravimetrik analiz (TGA), ve iki nokta temaslı özdirenç ölçümü ile karakterize edilmiştir. %3 B4C içeren epoksi-bazlı kompozitin 44 MPa çekme dayanımı, 13.4 kJ/m2 darbe dayanımı ve %23 LOI değerine sahip olduğu belirlenmiştir. Çinko borat (ZnB), borik asit (BA) ve kalsiyum borat (CaB) içeren BCC, ve melamin fosfat (MP) yanmayı geciktiricilerini içeren epoksi-bazlı kompozitlerin özellikleri aynı karakterizasyon teknikleri kullanılarak araştırılmıştır. Çalışmanın bütün kompozitleri arasında, EP/10MP/3B4C kompoziti %27.5 LOI değeri ve UL-94 testindeki V-0 değeri ile en yüksek yanmayı geciktirici özelliği ortaya koymuştur. EP/3B4C kompozitinin darbe dayanımı (13.4 kJ/m2), saf epoksininkinden (11.1 kJ/m2) ve EP/10MP/3B4C kompozitinden (6.4 kJ/m2) daha fazla olarak bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
Epoxy (EP) is a thermosetting polymer which has high dimensional stability. However, the brittleness, low resistance to impact failure and flammability are some limitations of the epoxy polymer. These properties limit the usage of epoxy in the applications where high mechanical strength and flame retardancy properties are needed. The purposes of this study are to improve both mechanical and flame retardancy properties of epoxy by the addition of boron containing compounds (BCC) mainly boron carbide (B4C), and to characterize the prepared composites in terms of their mechanical, flame retardancy, thermal, electrical properties and morphologies. In this study, as-received boron carbide particles were first characterized in terms of their structural, thermal, electrical properties and morphologies. X-Ray Diffraction (XRD) analysis revealed the presence of B4C. Scanning Electron Microscopy (SEM) showed that the particles are irregular in shape and with the size of 3-8 microns. Epoxy composites containing 0.5, 1, 3, 5 and 8% boron carbide were characterized using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), tensile and impact tests, Limiting Oxygen Index (LOI), and UL-94 tests, Differential Scanning Calorimetry (DSC) analysis, Thermal Gravimetric Analysis (TGA) and two point probe electrical resistivity measurements. It was determined that epoxy-based composites containing 3% B4C had 44 MPa tensile strength, 13.4 kJ/m2 impact strength and LOI value of 23%. The properties of the epoxy-based composites containing BCC such as zinc borate (ZnB), boric acid (BA), calcium borate (CaB) and melamine phosphate (MP) were investigated using the same characterization techniques. Among all the composites of the study, EP/10MP/3B4C composite exhibited the highest flame retardancy property with a LOI value of 27.5% and V-0 rating in UL-94 test. Impact strength of EP/3B4C composite (13.4 kJ/m2) was found to be higher than that of the neat epoxy (11.1 kJ/m2) and EP/10MP/3B4C composite (6.4 kJ/m2).
Benzer Tezler
- Bazı bor bileşikleri içeren polipropilen (PP) esaslı nanokompozitlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of polypropylene (PP) based nanocomposites containing some boron compounds
MUSA KAZIM ÇAVLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Mühendislik BilimleriBurdur Mehmet Akif Ersoy ÜniversitesiMalzeme Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİRTEN ÇAKMAKLI
- Nanoselüloz ve bor nitrür katkılı polimer kompozitlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of nanocellulose and boron nitride added polymer composites
MURAT BALCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Kimya MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HANDE ÇELEBİ
- Synthesis and characterization of nano zinc borate and its usage as a flame retardant for polymers
Nano çinko boratın sentezi,karakterizasyonu ve polimerlerde alev geciktirici olarak kullanılması
BERK BALTACI
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. GÖKNUR BAYRAM
- Synthesis of conducting polymers and investigation of their electrical properties
İletken polimerlerin sentezi ve elektriksel özelliklerinin incelenmesi
ESMA AHLATCIOĞLU
Doktora
İngilizce
2015
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAHİRE FİLİZ ŞENKAL
DOÇ. DR. MUSTAFA OKUTAN
- Yeni yüksek performanslı poliimidlerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of novel high performance polyimides
EMRAH ÇAKMAKÇI
Doktora
Türkçe
2013
Polimer Bilim ve TeknolojisiMarmara ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATİLLA GÜNGÖR