Geri Dön

Experimental and theoretical investigation of thermomechanical properties of polymer blends

Polimer blendlerinin termomekanik davranışlarının deneysel ve kuramsal yöntemlerle belirlenmesi

  1. Tez No: 47444
  2. Yazar: FAKİR TOPRAK SERHATKULU
  3. Danışmanlar: PROF.DR. BAHAR İVET
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 1995
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 70

Özet

vn ÖZET Bu tez çalışması iki bölümden oluşmaktadır. İlk bölümde, çeşitli mekanik ve termal uygulamalardan geçmiş polietilen tereftalat/polibütilen tereftalat (PET/PBT), polietilen tereftalat/naylon-6 (PET/PA), polibütilen tereftalatmaylon-6 (PBT/PA) ve (PET/PBT/PA) blendlerinin termomekanik davranışları dinamik mekanik ölçümlerle incelenmiştir. Daha önceki çalışmalardan saptanmıştır ki, bu blendler izotrop durumda uyumsuz olmalarına rağmen ekstrüzyon, çekme ve uygun tavlama ile mikroelyafla güçlendirilmiş bileşikler oluşturabilmektedir. Blendlerin amorf ve kristal bölgelerinde, polyesterler ve poliamidler arasında var olan karşılıklı değişim tepkimelerinin etkisi ile, üstün mekanik ve termal özellikler elde edilmesi olasılığının araştırılması amaçlanmıştır. Uyumluluk, karışabilirlik ve olası kimyasal tepkimeler ile ilgili sonuçlara varılmıştır. PBT/PA blendinde kimyasal tepkime görüldüğüne ilişkin hiçbir belirti elde edilmemesi, bu blend örneklerinin düşük erime sıcaklıkları yüzünden yüksek sıcaklıklarda uzun sürelerde oluşan transesterleşme tepkimelerine girememelerine bağlanmıştır. Buna rağmen, PET/PA blendinde olduğu gibi PET/PBT/PA blendinde de naylon-6'nın polyesterlerin amorf bölgeleriyle tepkimeye girdiği gözlemlenmiştir. İki polyester arasındaki kimyasal tepkimenin polyesterler ile poliamid arasındakine göre daha zor olduğu bilindiğinden ve açık bir belirti de gözlenmediğinden, PBT ile PET arasında herhangi bir kimyasal tepkime olmadığı sonucuna varılmıştır. Çeşitli mekanik ve termal uygulamalardan geçmiş, değişik kompozisyonlardaki polibütilen tereflalat/polyarilat (PBT/PAr) blendleri de statik mekanik ölçümlerle incelenmiş, 140°C ve 190°C'de bölgesel çekme ve tavlamanın blendlerin mekanik özelliklerini etkin bir şekilde geliştirdiği saptanmıştır: Blendin kompozisyonuna göre Young modülü 5 kat artmış, gerilim kuvveti PBT ile karşılaştırıldığında 10 kat, PAr ile karşılaştırıldığında 5 kat artmış, ve kopmada uzama 50-100 kat düşmüştür. Tezin ikinci kısmında, blendlerin dinamik ve denge özellikleri moleküler dinamik (MD) simülasyonlan ile incelenmiştir. Bu simülasyonlann çözelti içindeki polimerlerin termodinamik ve kinetik özellikleri ile ilgili bilgi sağladığı kanıtlanmıştır. İlk olarak polimervm çözeltileri için denenmiş bu yaklaşım, deneysel bulguları yorumlayarak fiziksel özellikleri saptamak amacıyla değişik polimer blendlerine uygulanmıştır. Molekülarası ve moleküliçi dairesel dağılım fonksiyonları, A ve B grupları arasındaki etkileşme enerji parametreleri eAA ve eBB değerleri düştükçe zincirlerin boyutlarının arttığını göstermiştir. Zincirin serbest dönme açılatma sahip olması ya da polietilen tipinde olması gibi moleküliçi kısıtlamaların, bu fonksiyonları birinci dereceden etkilediği de ayrıca gözlenmiştir. A ile B arasındaki dairesel dağılım fonksiyonu öncelikle e^'den etkilenmektedir. gAB(r) fonksiyonundaki dalgalanmalar e^ değeri yükseldikçe artmaktadır. Ayrıca, düşük eAB değerlerinin daha belirsiz yüksek noktalara neden olması partiküllerin böyle ortamlarda daha gelişigüzel göreceli pozisyonlar aldıklarını göstermektedir. Bu aynı zamanda partiküllerin hareketliliğinin arttığını kanıtlamaktadır. Düşük etkileşme enerjileri sonucu partiküllerin arlan hareketliliği difüzyon katsayısının artmasını sağlamaktadır. Bu artışın serbest dönme açılarına sahip zincirlerde daha belirginleştiği bulunmuştur. Düşük etkileşmelerde moleküliçi kısıtlamaların zincir boyutlarına etkisi de azalmaktadır. Buna rağmen, moleküller arasındaki etkileşmelerin yüksek olduğu modellerde zincirin boyutu moleküliçi kısıtlamalardan yoğun biçimde etkilenmektedir. Bu modellerde, serbest dönme açılarına sahip zincirler polietilene oranla daha genleşmiş bir konfigürasyon göstermektedirler. Yönlenme otkorelasyon fonksiyonlarının (OACF) sıfırlanma süreleri zincir segmanlannın uzunluğuna kuvvetle bağlıdır. Bu sıfırlanma küçük segmanlarda daha hızlıdır ve segmanın boyutu büyüdükçe yavaşlar. Sonuçta en yavaş sıfırlanma konum vektöründe gözlenmiştir. Zincire dik vektörlerin sıfırlanması zincire paralel vektörlere göre daha hızlıdır. Birinci OACF fonksiyonlarının ikinci OACF fonksiyonlarına göre daha yavaş sıfırlandığı da bulunmuştur. OACF fonksiyonunun düşmesi molekülarası ve moleküliçi etkileşmelere ve kısıtlamalara da bağlıdır. Düşük etkileşmelerde daha hızlı olan OACF fonksiyonlarının düşüşü serbest dönme açılarına sahip zincirlerde çok hızlı gelişmektedir.

Özet (Çeviri)

ABSTRACT This thesis is mainly composed of two parts. in the first part, the thermomechanical behavior of poly(ethylene terephthalate) / poly(butylene terephthalate) (PET/PBT), poly(elhylene terephthalate) / nylon 6 (PET/PA), poly(butylene terephthalate) / nylon 6 (PBT/PA) and (PET/PBT/PA) blends subjected to various mechanical and thermal treatments is examined by means of dynamic mechanical measurements. it is established frora previous studies that these blends are incompatible in the isotropic state, but form so- called microfibrillar reinforced composites upon extrusion, drawing and suitable annealing. The purpose is to search for the possibility of obtaining improved mechanical and thermal characteristics due to the formation of compatibilizing effect of exchange reactions occurring between the polyesters and polyamides in the amorphous and crystalline regions of the blends. Conclusions regarding miscibility, compatibility and possible chemical interaction are drawn. in the PBT/PA blend, no indication of a chemical interaction is observed which is attributed to the fact that transesterification takes place after prolonged exposure to high temperatures (>240°C) which could not be reached in these PBT/PA samples due to their lower melting points. However, this behavior is in contrast to that of the triple blend PET/PBT/PA where PA reacts with the amorphous parts of the polyesters similarly to PET/PA blend. Knovving that chemical reactions between two polyesters are not as easy as that between a polyester and a polyamide and observing no clear evidence, we can conclude that no chemical interaction occurred between PET and PBT for PBT/PET samples. Poly(butylene terephthalate) / polyarylate (PBT/PAr) blends with different compositions subjected to mechanical and thermal treatments are also examined by means of static mechanical measurements and it is demonstrated that zone drawing - zone annealing at 140°C ör 190°C drastically improves the mechanical properties of the blends: Young's modulus increases up to 5 times, tensile strength - up to 10 times (compared to PBT) and up to 5 times (compared to PAr) and elongation at break drops 50-100 times depending on blend compositions.vi in the second paıt of the thesis, dynamic and equilibrium properties of blends are investigated by molecular dynamics (MD) simulations. Such simulations have proven to give information on the thermodynamic and kinetic characteristics of polymers in solution. This approach which was originally developed for polymer solutions is now extended to the case of polymer blends with the purpose of interpreting experimental findings and predicting the physical properties of different blends. Intermolecular and intramolecular radial distribution functions indicate the enhancement of more extended chain configuralions with decreasing values of interaction energy parameters between A and B chains, e^ and eBB. it is also observed that the intramolecular constraints, i.e. the chain's being a freely rotating ör a polyethylenelike chain, predominantly affects the intramolecular radial distribution functions. Intermolecular pair radial distributions between A and B are predominantly affected by e^. The oscillations of g/^Cr) are observed to be stronger witlı increasing E^. On the other hand, lower e^ values lead to less pronounced peaks which is an indication of more randomized relative positions of particles. This also shows that the mobility of the particles increases. The increased mobility of the particles in the presence of weaker intermolecular interacü'ons leads to an increase in diffusion coeffîcienL This increase is found to be more pronounced when the chain is a freely rotating chain. The intramolecular constraints have relatively small effects on chain dimensions when the interactions are weak. However, the chain size is strongly affected by intramolecular constraints for models having higher intermolecular interaction parameters. in these models, freely rotating chains exhibit more expanded configurations with respect to polyethylenelike chains. The orientational autocorrelation function (OACF) decay times, are strongly dependent on the size of the chain segment. This decay is faster for shorter segments and becomes slower as the segment becomes larger. Finally, the slovvest decay is observed for the end-to-end vector. The OACFs for unit vectors perpendicular to the chain axis decay faster than those along the chain axis. it is also found that the fırst OACF decays slower than the second OACF. The OACF decay also depends on the intermolecular and intramolecular interactions and constraints. The OACF decay is faster for small intermolecular interactions and a very fast decay is observed for freely rotating chains.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    386129

    Katı oksit yakıt pillerinde kompozit cam-seramik sızdırmazlık malzemesinin dinamik davranışlarının deneysel ve teorik incelenmesi

    Theoretical and experimental investigation of dynamic bevaour a composite glass-ceramic sealant in sofcs

    AHMET BAKAL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    EnerjiNiğde Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MAHMUT DURSUN MAT

  2. Tez No

    508412

    Near field investigation of borehole heat exchangers

    Başlık çevirisi yok

    SELÇUK EROL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    MimarlıkUniversité libre de Bruxelles (École polytechnique de Bruxelles)

    Prof. BERTRAND FRANCOIS

  3. Tez No

    541002

    Ağır ticari aracın dizel motoruna ait egzoz manifoldunun ısıl olarak incelenmesi

    Thermal investigation of exhaust manifold for a heavy commercial vehicle diesel engine

    BURAK YALÇINDAĞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSMAİL CEM PARMAKSIZOĞLU

  4. Tez No

    789542

    Experimental and theoretical investigation of renewable hydrogen production and blending into natural gas for applications

    Yenilenebilir esaslı üretilen hidrojenin doğal gaz ile karıştırılıp kullanımının deneysel ve teorik araştırılması

    MERVE ÖZTÜRK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Makine MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İBRAHİM DİNCER

  5. Tez No

    694172

    Dielektrik bariyer deşarj plazma aktüatör ile akış kontrolünün deneysel ve teorik incelenmesi

    Experimental and theoretical investigation of flow control with dielectric barrier discharge plasma actuator

    OSMAN MURAT BAYRAK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Makine MühendisliğiOndokuz Mayıs Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYDIN DURMUŞ

Geri Dön