Effects of titania particles on the behaviors of polylactide based composites
Titanya parçacıklarının polilaktit bazlı kompozitlerin davranışlarına etkileri
- Tez No: 527155
- Danışmanlar: PROF. DR. CEVDET KAYNAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Metallurgical Engineering, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 127
Özet
Bu tezin birinci bölümündeki ana amaç, çeşitli miktarlardaki mikro (200 nm) ve nano (50 nm) boyutlu titanya (TiO2) parçacıklarının polilaktit (PLA) biyopolimerinin özellikle mekanik performansı üzerindeki etkilerinin karşılaştırılmasıdır. Mikro ve nanokompozitler çift vidalı ekstrüderde eriyik karıştırma tekniği ile hazırlanırken, numuneler basınçlı kalıplama yöntemi ile şekillendirilmiştir. SEM analizleri ve mekanik testler, matris içinde en etkin homojen dağılımları nedeniyle; mukavemet, elastik modül ve kırılma tokluk değerlerindeki en yüksek gelişmeler ya ağırlıkça % 5 mikro-TiO2 ya da sadece ağırlıkça % 2 oranında nano-TiO2 parçacıkları kullanılarak elde edildiğini ortaya çıkarmıştır. Bu bölümdeki ikincil amaç ise, maleik anhidrit (MA) ile graft edilmiş kopolimer (PLA-g-MA) uyumlaştırma tekniğinin seçilen bir nanokompozit bileşiminin performansı üzerindeki etkilerinin araştırılmasıdır. Seçilen PLA/ağ%2 n-TiO2 numunesi için kullanılan PLA-g-MA uyumlaştırma işlemi, gelişen kimyasal ara yüzey etkileşimi nedeniyle, saf PLA'nın mekanik performansındaki en yüksek gelişmelerin elde edilmesini sağlamıştır. Gelişme oranları çekme mukavemeti değerinde %14, eğme modülü değerinde %20 iken, kırılma tokluğu değerinde %67'ye kadar yükselmiştir. Ayrıca, tüm numune kompozisyonlarının ısıl davranışları DSC ve TG analizleriyle de gözlemlenmiştir. Bu tezin ikinci bölümündeki amaç, UV ışınımına karşı 2 mm kalınlığındaki PLA numunelerinin mekanik ve termal performanslarının araştırılmasıdır. İlk olarak benzotriazol tipi organik UV soğurucu (UVA), mikro ve nano boyutlu TiO2 parçacıkları tek tek, daha sonra ise olası sinerjiyi ortaya çıkarmak için birlikte eklenmişlerdir. Benzer yöntemlerle üretilen numunelere UV ışınımı, 12 ve 24 günlük dönemler boyunca 0.50 W/m2 şiddetindeki floresan lambalar (UVB-313) kullanılarak uygulanmıştır. UV ışınımına maruz bırakılmış numunelerin performansındaki değişiklikler % ağırlık kaybı, renk ve kimyasal yapıda değişiklikler, mekanik ve termal özelliklerdeki düşüşler ile birlikte değerlendirilmiştir. Yapılan çeşitli testler ve analizler, mikro ve nano TiO2 parçacıklarının benzotriazol tipi UVA ile birlikte kullanıldığında sinerji oluşturduğunu ortaya çıkarmıştır. Bu sinerji, titanya parçacıklarının yalnızca etkili gerginleştirme, dayanıklaştırma ve toklaştırma mekanizmaları nedeniyle değil, aynı zamanda onların çok önemli“UV perdeleme”etkileri nedeniyledir. Çünkü bu parçacıklar UV ışınımını soğurarak PLA matrisindeki zincir kırılmalarına yol açan zararlı ışıl bozunum reaksiyonlarının derecesini düşürmektedir.
Özet (Çeviri)
In the first part of this thesis, the main aim was to compare influences of various contents of the micron (200 nm) and nano (50 nm) sized titania (TiO2) particles especially on the mechanical performance of the polylactide (PLA) biopolymer. Micro and nano composites were prepared by twin-screw extruder melt mixing, while the specimens were shaped by compression molding. SEM analyses and mechanical tests revealed that due to the most uniform distribution in the matrix, the best improvements in the strength, elastic modulus and fracture toughness values could be obtained either by 5 wt. % micro-TiO2 or by only 2 wt. % nano-TiO2 particles. The secondary aim of this part was to investigate influences of using maleic anhydride (MA) grafted copolymer (PLA-g-MA) compatibilization on the performance of one nanocomposite composition. Due to the improved chemical interfacial adhesion, use of PLA-g-MA compatibilization for the specimen of PLA/2 wt. % n-TiO2 composition resulted in the highest improvements in the mechanical performance of neat PLA. The improvements were 14% in tensile strength, 20% in flexural modulus and as much as 67% in fracture toughness. Thermal behavior of all specimens were also analysed by DSC and TG analyses. In the second part of the thesis, the purpose was to investigate mechanical and thermal performance of 2 mm thick PLA specimens against UV irradiation; first when only adding benzotriazole based organic UV absorber (UVA), micron and nano sized TiO2 particles alone, and then to reveal possible synergism when they are added together. Specimens prepared by the same techniques were exposed to UV irradiation under fluorescent lamps (UVB-313) with 0.50 W/m2 for the periods of 12 and 24 days. Changes in the performance of UV irradiated specimens were evaluated in terms of % weight loss, changes in color and chemical structure, including the decreases in the mechanical and thermal properties. Various tests and analysis conducted in this part revealed that synergistic benefits of using micro and nano TiO2 particles together with benzotriazole type UVA were not only due to the effective stiffening, strengthening and toughening actions of titania particles but also due to their very significant“UV screening”actions absorbing the photons of the UV irradiation, thus decreasing the degree of the detrimental photodegradation reactions leading to chain scissions in their PLA matrix.
Benzer Tezler
- Adsorption behavior of terephthalic acid on tio2 nano particles and SiO2/TiO2 nano composites synthesized by thermal hydrolysis method
Isıl hi̇droli̇z metodu i̇le üreti̇len tio2 nano taneleri̇ne ve sio2/tio2 nano kompozi̇tleri̇ne tereftali̇k asi̇di̇n adsorpsi̇yonu
ÖZGE ÇALIŞKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Kimya MühendisliğiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞERİFE ŞEREF HELVACI
PROF. DR. SEHER FEHİME ÇAKICIOĞLU ÖZKAN
- Production and development of photocurable resin used in 3D printing for dental applications
Dental uygulamalar için 3 boyutlu yazıcıda kullanılan fotokürlenebilir reçinenin üretimi ve geliştirilmesi
BERK ÖZLER
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Polimer Bilim ve TeknolojisiDokuz Eylül ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERDAR YILDIRIM
- Rheological behavior of nanocrystalline/submicron ceramic powder dispersions
Nanokristal/mikronaltı seramik toz dağıtımlarının reolojik davranışı
ÖZLEM ÇAĞLAR DUVARCI
Doktora
İngilizce
2009
Kimya Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHSİN ÇİFTÇİOĞLU
- Synthesis of nano-sized titania particles from AOT reverse micelles
AOT ters misellerinini içinde nano-boyutta titanyum dioksit tanelerinin sentezlenmesi
SELİN ŞARKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Kimya MühendisliğiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞERİFE ŞEREF HELVACI