Geri Dön

Grafen-polimer nanokompozitlerin emülsiyon polimerizasyonu yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu

Synthesis of graphene-polymer nanocomposites via emulsion polymerization and characterization

  1. Tez No: 495252
  2. Yazar: MEHMET DERYA ÖZEREN
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. HALE BERBER YAMAK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Bilim ve Teknoloji, Kimya, Kimya Mühendisliği, Science and Technology, Chemistry, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2017
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 92

Özet

Grafen karbon esaslı 2 boyutlu malzemeler sınıfında bulunan ve elektriksel, mekanik ve termal özellikleri bakımından oldukça üstün özellikler gösterebilme potansiyeli bulunan bir malzemedir. sp2 bağ yapısına sahip olan bu malzeme, günümüzde bilinen en yüksek dayanıma sahip malzemedir. Aynı zamanda spesifik yüzey alanının (2630 m2/g) diğer malzemelere göre oldukça yüksek olması bu malzemenin potansiyel uygulama alanlarını oldukça çeşitlendirmektedir. Ancak grafen, kısıtlı kullanıma sahip olmasından dolayı, en çok polimer nanokompozit üretimine dayalı araştırmalarda tercih edilmektedir. Grafenin bir nano katkı olarak kullanıldığı polimer nanokompozitlerin üretiminde en çok karşılaşılan problem, grafenin polimer matris içerisinde iyi dağıtılamaması ve buna bağlı elde edilen nanokompozitin özelliklerinin beklenenden oldukça düşük olmasıdır. Bu sorunu çözmek adına yapılan çalışmalar genel olarak grafen tabakalarının yüzey modifikasyonuna veya yüzey aktif maddeler kullanılarak grafenin veya grafen oksitin matris içinde dağılmasını arttırmaya yöneliktir. Bu yaklaşımlar kısa sürede etkili olsa da; iyi grafen dağılımlı kompozitin ömrü istenilen kadar uzun olmamaktadır. Daha etkili bir yaklaşım ise; matris ile grafenin kovalent bağlanarak oluşturdukları bir kompozit malzemenin üretilmesi ve kararlılığının sağlanmasıdır. Bu çalışmanın temel amacı, grafenin polimer matris içerisinde homojen dağılımının ve kararlılığının sağlanarak polimer kompozitin koloidal, yapısal, termal, mekanik ve elektriksel özelliklerinin geliştirilmesidir. Bu amaçtan yola çıkarak; öncelikle grafitten Hummers yöntemi kullanılarak grafen oksit (GO) üretilmiş ve sonrasında 2-hidroksi metil metakrilat (HEMA) monomeri ile fonksiyonlandırılmasının gerçekleşebilmesi için klorlama işlemi uygulanmıştır. Bu işlem ile GO tabakalarının uçlarında yer alan karboksilik asit grupları önce asit klorür yapısına dönüştürülmüş daha sonra bu yapı üzerinden HEMA bağlanmıştır. İkinci aşamada ise; HEMA ile fonksiyonlandırılmış GO nanotabakaları metil metakrilat (MMA) ve bütil akrilat (BuA) monomerleri ile emülsiyon polimerizasyonu yöntemi kullanılarak reaksiyona sokulmuş ve polimer nanokompozit lateksler ve bu latekslerin ince filmleri hazırlanmıştır. Elde edilen grafenik yapıların ve nanokompozitlerin özellikleri X-ışını kırınım yöntemi (XRD), Fouirer transform infrared spektrofotometresi (FTIR), ultraviyole-görünür ışık spektrofotometresi (UV-vis), taramalı elektron mikroskobu (SEM), termogravimetrik analiz (TGA), zeta potansiyeli ve tanecik boyutu analizi yöntemleri ile incelenmiştir.

Özet (Çeviri)

Graphene is carbon based material with 2D structure and has outstanding theoretical potential with its electrical, mechanical and thermal properties. Graphene has sp2 bond and it is the strongest material in the world that is known so far. It has also 2630 m2/g specific surface area which provides variable potential application areas as a nanocomposite. Otherwise graphene has its own limitations because of its own specific properties and it is generally preferred with polymers to produce polymer nanocomposites with greater properties. The huge problem of the graphene is homogeneous distribution in the matrix and that brings much lower properties than expected. To solve that problem, researcher have used surfactants to lower the surface tension and used functional groups to increase the distribution in the matrix. Besides it is effective in the short term it causes the kararlıity problems in the long term. In this manner covalent functionalization is crucial to solve the issue about dispersibility with creating stable bonds further it generate more settled composites. The main purpose of this research is the homogeneous distribution and kararlıity of graphene inside the polymer matrix and increasing the colloidal, thermal, mechanical and electrical properties of polymer nanocomposite. Firstly, Graphene oxide is produced with Hummers method and chlornation reaction is applied to functionalize via hydroxyl methacrylate (HEMA) with the exchange reaction of chlorine ions. Secondly, GO functionalized with HEMA is used to synthesize of polymer nanocomposite via in situ emulsion polymerization with butyl acrylate (BuA) and methyl methacrylate (MMA) and polymer latexes and films are prepared. X-ray diffraction (XRD), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), ultraviolet visible light (UV-vis), scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA), zeta potantial and particle size analysis are used for characterization of these materials.

Benzer Tezler

  1. Yerinde emülsiyon polimerizasyonu yöntemi kullanılarak grafen oksit katkılı polimer nanokompozitlerin hazırlanması ve karakterizasyonu

    Preparation and characterization of graphene oxide reinforced polymer nanocomposites via in situ emulsion polymerization

    EZGİ UÇAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Bilim ve TeknolojiYıldız Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. HALE BERBER YAMAK

  2. Investigation of capacitive behaviour of emulsion polymerized pedot and its nanocomposites

    Emülsiyon polimerizasyonu ile sentezlenen pedot ve nanokompozitlerinin kapasitif özelliklerinin incelenmesi

    DENİZ GÜLERCAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ

  3. Film formation, morphological, optical and electrical percolation behaviors of PS/MWCNT and PS/GO nanocomposite films

    PS/MWCNT and PS/GO nanokompozit filmlerinin film oluşum, morfolojik, optiksel ve elektriksel perkolasyon davranışları

    BARIŞ DEMİRBAY

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ŞAZİYE UĞUR

  4. Predictive model development for the thermal conductivity of carbon filled polymer-based mono and hybrid nanocomposites

    Karbon dolgulu polimer esaslı mono ve hibrit nanokompozitlerin ısıl iletkenliği için tahmine dayalı model geliştirme

    EDA KUMCUOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Makine MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALPASLAN TURGUT

  5. Grafen oksit katkılı polimer nanokompozitlerin çeşitliözelliklerinin incelenmesi

    Investigating various properties of graphene oxide doped polymer nanocomposites

    OĞUZKAN ŞENTÜRK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM MEHMET PALABIYIK