Effects of boron compounds on thermal degradation behaviour of polymers involving ester linkages
Boron bileşiklerinin, ester bağı içeren polimerlerin ısıl bozunum davranışları üzerindeki etkileri
- Tez No: 665596
- Danışmanlar: PROF. DR. JALE HACALOĞLU, PROF. DR. CEVDET KAYNAK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- 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: 110
Özet
Pek çok bilimsel ve mühendislik alanının, polimer nanokompozitlere karşı katlanarak artan ilgisinin sebebi, bu kompozitlerin bilinen mikro- ve makro- kompozitleri ile karşılaştırıldığında, özelliklerinde elde edilebilen dikkat çekici iyileşmelerdir. Polimerler, oldukça iyi fiziksel özelliklerine ve piyasada kolay ulaşılabilir olmalarına rağmen, çoğunlukla düşük erime sıcaklıkları, zayıf mekanik ya da bariyer özellikleri nedeniyle kısıtlı kulanım alanı bulmaktadır. Buna bağlı olarak, polimerlerin özelliklerinin iyileştirilmesine ve polimer nanokompozitlerin geliştirilmesine büyük çaba harcanmaktadır. Pek çok çalışma, polimerlerin, ısıl karakteristiklerinin iyileştirilmesinde, polimer matrikslerine, boron bileşiklerinin eklenmesi üzerine yoğunlaşmıştır. Boron bileşikleri ile polimer zincirinde yer alan OH, COO ve CONH grupları arasında gerçekleşebilecek kondenzasyon ve/veya trans-esterifikasyon reaksiyonları, ısıl özelliklerin iyileşmesini sağlayabilir. Alev geciktiriciler gibi düşünülen boronik asit grupları, termoliz sırasında su çıkararak, boroksin ya da boronik anhidrat oluşumuna neden olmaktadır. Boronik asitlerin, yoğun fazda moleküller arası etkileşimlere yardımcı olarak, su kaybıyla, çapraz bağlı boroksin ağı oluşturduğu gösterilmiştir. Bu çalışmada, poli(laktik asit), PLA ve poli(kaprolakton), PCL gibi ana zincirinde, ya da poli(metil metakrilat), PMMA ve poli(n-bütil metakrilat), PnBMA gibi yan zincirinde ester grubu içeren metil (tallow) bis-2-hidroksietil amonyum modifiyeli montmorillonit, Cloisite 30B (C30B)`li ve Cloisite 15A (C15A)`lı polimerlerin, boron bileşikleri ile (benzen-1,4-diboronik asit (BDBA), borik asit (BA) ve çinko borat (ZB) ile kompozitleri hazırlanmış ve karaterize edilmiştir. Boron bileşik miktarının, morfoloji üzerine etkisi sistematik olarak geçirimli electron mikroskopu (TEM) ve x-ışını difraksiyonu (XRD) analizleri ile araştırılmıştır. Her iki tekniğin sonuçlarına göre, kil yapılarının polimer matrisleri içinde dağıldığı ve katmanlarının aralarının açıldığı ve kısmen ayrıldığı saptanmıştır. Kompozitlerin ısıl davranışları, direkt piroliz kütle spektrometre, termogravimetre ve diferansiyel termal analiz yöntemleri kullanılarak açıklanmıştır. BDBA ve C30B eklendiğinde, PLA ve PMMA'nın ısıl özellikleri, çapraz bağlı yapıların oluşumuyla artarken, PCL'nin ısıl kararlılığı, muhtemelen polimer omurgasındaki uzun alkil zincirin, çapraz bağ olasılığını azaltmasından kaynaklı olarak düştüğü gözlenmiştir. PnBMA için ise, C30B eklenmesi ısıl kararlılığı arttırırken, kilin BDBA ile birlikte kullanılması, ısıl kararlılıkta fark edilir bir değişime neden olmamıştır. BDBA, C30B ve polimerlerdeki ester grupları arasında trans-esterifikasyon reaksiyonları tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Interest in polymer nanocomposites is growing exponentially across various scientific and engineering disciplines owing to their remarkable improvements in their properties compared to micro- and macro- conventional composites. Although polymers having good physical properties are commercially available, they are mostly hampered by their low melting temperatures, poor mechanical or barrier properties. Therefore, there is a considerable work on improvement of the properties of polymers, and development of polymer nanocomposites. Several studies were concentrated on boron compounds in polymer composites in order to enhance thermal properties of polymers. Trans-esterification and/or condensation reactions between the boron compounds and the polymers involving COO, OH or CONH groups may take place and support to improve thermal characteristics. Boronic acid groups release water upon thermolysis and behave like condensed phase flame retardants and lead to the generation of boronic anhydrides and boroxines. They form a cross linked-boroxine network through water loss by assisting intermolecular interactions and so they are good char-yielding compounds. In this study, composites of polymers having ester group along the main change such as poly(lactic acid), PLA and poly(caprolactone), PCL, or along the side chain such as poly(methyl methacrylate), PMMA and poly(n-butyl methacrylate), PnBMA with methyl tallow bis-2-hydroxyethyl ammonium modified montmorillonite, Cloisite 30B (C30B) and Cloisite 15A (C15A) and boron compounds (benzene-1,4-diboronic acid (BDBA), boric acid (BA) and zinc borate (ZB)) were prepared and characterized with the use of transmission electron microscopy (TEM) and x-ray diffraction (XRD) analyses. Dispersion of clay in the polymer matrices and intercalated and partially exfoliated clay layers were analyzed by both techniques. Thermal characteristics of the nanocomposites were investigated by direct pyrolysis mass spectrometry (DP-MS) and thermal gravimetric analysis (TGA) techniques. The increase in thermal stabilities of PLA and PMMA were associated with generation of a crosslinked structure. On the other hand, the decrease in thermal stability of PCL upon incorporation of BDBA and/or C30B was attributed to lower probability of crosslinking in the presence of long alkyl chains along the polymer backbone. Generation of boron network structure was detected for PMMA-BDBA and PCL-BDBA composites. For PnBMA, although addition of C30B increased the thermal stability, addition of clay with BDBA caused any noticeable change in thermal stability. Trans-esterification reactions between BDBA and C30B and ester groups of polymer matrices were also determined.
Benzer Tezler
- Yanmayı geciktirici madde olarak bor minerallerinin odun ve odun-plastik kompozitlerde kullanımı
Using of boron minerals in wood and wood plastic composites as fire retardants
EVREN TERZİ
Doktora
Türkçe
2015
Ağaç İşleriİstanbul ÜniversitesiOrman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SAİP NAMİ KARTAL
PROF. DR. SABRİYE PİŞKİN
- Biyokütleden fenolik hidrokarbonlarca zengin değerli kimyasalların elde edilmesi
Production of phenolic-rich value added chemicals from biomass
ELİF YAMAN
Doktora
Türkçe
2018
Kimya MühendisliğiBilecik Şeyh Edebali ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURGÜL ÖZBAY
- Akımsız Ni-P, Ni-B ve Ni-W-B kaplamaların yüksek sıcaklık oksidasyon ve camla etkileşim davranışlarının incelenmesi
Investigation of high temperature oxidation and glass interaction bahaviors of electroless Ni-P, Ni-B ve Ni-W-B coatings
SİNEM ERASLAN
Doktora
Türkçe
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KAMİL ÜRGEN
- Thermal characterization of composites of polyamide-6 and polypropylene involving boron compounds via direct pyrolysis mass spectrometry
Boron bileşikleri içeren poliamid-6 ve polipropilen kompozitlerinin direkt piroliz kütle spektrometresi ile ısıl nitelendirilmesi
GÜLLÜ CEYDA İŞBAŞAR AFACAN
Doktora
İngilizce
2013
Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. JALE HACALOĞLU
PROF. DR. ÜLKÜ YILMAZER
- Alüminyum elektroliz hücrelerinde taban kaplama malzemesi adayı tib2-bn kompozitlerinin bileşime bağlı olarak aşınma dayanımlarının ölçülmesi
Measuring wear resistance of tib2-bn composites which are as a candidate for the base coating material in aluminium electrolysis cells
EDA ERGÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL DUMAN