Poly(lactic acid) blends, composites and fibers and direct pyrolysis mass spectrometry for nanoclay composites
Poli(laktik asit) karışımları, kompozitleri ve lifleri ve direkt piroliz kütle spektrometresinin nanokil kompozitlerinde kullanımı
- Tez No: 489413
- Danışmanlar: PROF. JALE HACALOĞLU, PROF. CEYHAN KAYRAN İŞÇİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Kompozit polimerler, Composite polymers
- Yıl: 2017
- 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: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasının ilk kısmında, poli(laktik asit)-poli(etilen glikol), PLA-PEG karışımları, kompozitleri ve PLA'nın, PLA kompozitlerinin, PLA-PEG karışımlarının ve kompozitlerinin elektoeğirme lifleri hazırlanıp karakterize edilmiştir. Karakterizasyon çalışmaları; X-ışınları difraksiyonu (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), geçirimli elektron mikroskobu (TEM), jel geçirgenlik kromatografisi (GPC), simultane termal analizör (STA), direkt piroliz kütle spektrometresi (DP-MS) yöntemleriyle yapılmıştır. Kütlece 10, 15 ve %20 PEG içeren PLA-PEG karışımlarının TGA ve DP-MS analizleri termal bozunumun iki basamakta gerçekleştiğini ortaya çıkarmıştır. PLA'nın COOH gruplarıyla PEG'in eter grupları arasında karışım sırasında etkileşim olduğu gözlenmiştir. Kütlece %20 PEG eklenmesi PLA'nın çekme gücü ve Young modülünü azaltırken plastikleştirme etkisi sebebiyle sünekliğini arttırmıştır. PLA ve PEG arasındaki etkileşim Cloisite 30B (C30B)'nin varlığında artmıştır. Ayrıca, çekme gücü, çekmede uzama ve Young modülü C30B'nin varlığında saf karışımlara oranla artmıştır. PLA'nin, PLA-PEG karışımlarının ve PLA kompozitlerinin lifleştirilmesi ise hem termal hem de morfolojik özellikleri etkilemiştir. PLA'nın lifleştirilmesi sonucunda moleküller arası trans-esterifikasyon reaksiyonlarında artış olduğu gözlenmiştir. PLA'nın Cloisite 15A, (C15A), Cloisite 20A, (C20A) ve C30B içeren kompozitlerinin lifleri incelendiğinde ise, kil tabakalarının lif yapılarda yapraklanma ya da saçılma oranlarının arttığı farkedilmiştir. PLA-PEG liflerine bakılınca ise PLA ve PEG arasındaki etkileşimin azaldığı ve elektroeğirme prosesi esnasında faz ayrımı yaşandığı gözlemlenmiştir. C30B'nin varlığında ise PLA ve PEG arasındaki etkileşim tekrar artarken faz ayrımı ortadan kalkmıştır. Bu çalışmanın ikinci kısmında ise, direkt piroliz kütle spektrometresinin polimer/organokil sistemlernin karakterizasyonunda kullanılması çalışmaları araştırılmıştır. Poli(laktik asit) (PLA), poli(metil metakrilat) (PMMA) ve poli(etilen) (PE)'nin C15A, C20A, C25A (Cloisite 25A), C93A, (Cloisite 93A) veya C30B içeren kompozitlerinin DP-MS analizleri, bu tekniğin kil tabakalarının polimer matrisi içerisindeki dağılım seviyesi hakkında bilgi sağladığı tespit edilmiştir. Bu teknik ayrıca polimer zincirleri ve killerin sahip olduğu organic düzenleyici arasındaki olası reaksiyonu da ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
In the first part of this study, poly(lactic acid)-poly(ethylene glycol), PLA-PEG, blends, composites and electrospun fibers of PLA and PLA composites, PLA-PEG blends and PLA-PEG, blends composites were prepared and characterized. X-ray Diffractometer (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM), Transmission Electron Microscope (TEM), Gel Permeation Chromatography (GPC), Simultaneous Thermal Analyzer (STA) and Direct Pyrolysis Mass Spectrometer (DP-MS) techniques were used for characterization studies. Both TGA and DP-MS analyses of PLA-PEG blends involving 10, 15 and 20 wt% PEG pointed out that the thermal decomposition occurred mainly in two steps. An interaction between COOH groups of PLA and ether linkages of PEG due to blending process was detected. Addition of 20 wt% PEG decreased the tensile strength and tensile modulus of PLA while improving its ductility due to its plasticization effect. Enhancement in the chemical interactions between PLA and PEG in the presence of Cloisite 30B (C30B) was observed. Also, tensile strength, %elongation at break and Young's modulus were increased compared to the corresponding blends. Fiber formation not only effected thermal degradation behaviors of PLA, PLA-PEG blends and corresponding composites but also affected the morphology. The intermolecular trans-esterification reactions were enhanced upon fiber formation. Better delamination and intercalation of PLA chains into clay layers of Cloisite 15A (C15A), Cloisite 20A (C20A) and C30B were detected. On the other hand, the interaction between PLA and PEG decreased and phase separation during the electrospinning process was recorded upon fiber generation. On the contrary, in the presence of C30B, the interactions between PLA and PEG were enhanced and the phase separation was not detected for PLA-PEG composite fibers. In the second part of this study, the use of direct pyrolysis mass spectrometry to characterize polymer/organoclay systems was discussed. DP-MS analyses of poly(lactic acid) (PLA), poly(methyl methacrylate), (PMMA) and poly(ethylene) (PE) composites involving organically modified montmorillonites C15A, C20A, C25A (Cloisite 25A), C93A, (Cloisite 93A) or C30B showed that the technique supplies strong evidences for the extent and type of dispersion of clay layers in the polymer matrices. In addition, the technique allows identification of possible interactions between the polymer and the organic modifier.
Benzer Tezler
- Composite nanofiber patches for topical drug delivery systems
Kompozit nanoliflerin topikal ilaç salım sistemlerinde kullanımı
ZARİFE BARBAK
- Perlit katkılı poli(laktik asit) kompozitlerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of perlite filled poly(lactic acid) composites
DENİZ YILMAZ SAVCI
- Development of sustainable nanocomposites withcarbon-based hybrid nano-additives
Karbon tabanlı hibrit nano-katkılarla sürdürülebilirnanokompozitlerin geliştirilmesi
SENA ÇAYLAK
Doktora
İngilizce
2025
İstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- PP/PLA/CF/elvaloy kompozitlerin yapısal, mekanik ve tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of structural, mechanical and tribological properties of PP/PLA/CF/elvaloy composites
HAMİT ÜVEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Erciyes ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Karbon katkılı iletken polimer kompozitlerin üretimi, karakterizasyonu ve elektromanyetik dalga kalkanlamada kullanımlarının değerlendirilmesi
Production, characterization and evaluation of their usage in electromagnetic interference shielding of carbon reinforced conductive polymer composites
BEDRİYE ÜÇPINAR DURMAZ