PMMA/PLA esaslı biyobozunur nanokompozit sentezi ve karakterizasyonu
PMMA/PLA based biodegradable nanocomposite synthesis and characterization
- Tez No: 751218
- Danışmanlar: PROF. DR. AYLA ALTINTEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 150
Özet
Yapılan bu çalışmada, emülsiyon polimerizasyonu yöntemiyle metilmetakrilat (MMA) monomerinden elde edilen polimetil metakrilat (PMMA) polimeri ve farklı oranlarda (kütlece %5 ve %10) inorganik katkı maddeleri (bentonit, halloysit (HNT)) kullanılarak PMMA/Bentonit ve PMMA/HNT nanokompozitleri in-situ (yerinde) ve çözeltide harmanlama yöntemleriyle sentezlenmiştir. Bentonit ve HNT deneylerde kullanılmadan önce sırasıyla setil trimetil amonyum bromür (CTAB) ve dimetil sülfoksit (DMSO) ile modifiye edilmiştir. Polimer ve nanokompozitlere ait yüzde monomer dönüşüm oranları ve viskozite ortalama molekül ağırlıkları hesaplanmıştır. Elde edilen PMMA ve PMMA/kil nanokompozitleri, polilaktik asit (PLA) ile PMMA:PLA 50:50 (kütlece) oranında karıştırılarak biyobozunur PMMA/PLA, PMMA/PLA/Bentonit ve PMMA/PLA/HNT elde edilmiştir. Son aşamada sentezlenen polimer ve nanokompozitlerin karakterizasyon analizleri yapılarak bu malzemelere ait mekanik, yüzey ve termal özellikler incelenmiştir. Ayrıca çalışmanın esas amacı olan biyobozunurluk incelemeleri için, sentezlenen numuneler iki farklı toprağa (humuslu toprak, kaktüs toprağı) gömülerek kil katkılarının ve üretim yöntemlerinin biyobozunurluk üzerinde etkileri 6 ay süre ile gözlemlenmiştir. Shore-D analizine göre nanokompozitlerin sertlik değerlerinin saf polimerden çok daha yüksek olduğu, bentonitin %10 ilave edilmesi durumunda %5'e göre mekanik dayanımı daha çok arttırdığı fakat aynı durumun HNT için geçerli olmadığı tespit edilmiştir. Polimerik nanokompozitlerin termal dayanımları ve yüzey karakterizasyonları termogravimetrik analiz (TGA), diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizleri ile incelenmiştir. HNT ve bentonit katkıları nanokompozitlerin termal dayanıklılıklarını ve erime noktalarını saf polimere kıyasla arttırmıştır. In-situ yöntemine kıyasla çözeltide harmanlama yöntemiyle sentezlenen nanokompozitlerin yapıda daha iyi dağılım gösterdiği ve toprakta daha hızlı bozunduğu, kaktüs toprağının humuslu toprağa göre daha iyi bir bozunma ortamı oluşturduğu ve kil katkı maddelerinden bentonitin bozunmayı hızlandırdığı gözlemlenmiştir. PMMA'ya modifiye edilmiş kil katılmasının termal ve mekanik dayanımı artırdığı, sadece in-situ yöntemiyle üretilen kütlece %10 HNT ilavesinin %5 HNT ilavesine göre termal, mekanik ve toprakta bozunma özellikleri üzerinde daha az olumlu etkilere sahip olduğu sonucuna ulaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, PMMA/Bentonite and PMMA/HNT nanocomposites were synthesized with using polymethyl methacrylate (PMMA) polymer obtained from methylmethacrylate (MMA) monomer by emulsion polymerization method and inorganic additives (bentonite, halloysite (HNT)) in different ratios (5 and 10% by mass). The nanocomposites were synthesized by in-situ and solution blending methods. Bentonite and HNT were modified with cetyl trimethyl ammonium bromide (CTAB) and dimethylsulfoxide (DMSO), respectively, before being used in the experiments. The percent monomer conversion ratios and viscosity average molecular weights of polymers and nanocomposites were calculated. Biodegradable PMMA/PLA, PMMA/PLA/Bentonite and PMMA/PLA/HNT were obtained by mixing the obtained PMMA and PMMA/clay nanocomposites with polylactic acid (PLA) at the ratio of PMMA:PLA 50:50 (by mass). At the last stage, characterization analyzes were made for the synthesized polymers and nanocomposites and the mechanical, surface and thermal properties of these materials were investigated. In addition, for biodegradability studies, which is the main purpose of the study, the synthesized samples were buried in two different soils (humus soil, cactus soil) and the effects of clay additives and production methods on biodegradability were observed for 6 months. According to Shore-D analysis, it has been determined that the hardness values of nanocomposites are much higher than that of pure polymer and adding 10% of bentonite increases the mechanical strength more than 5% of bentonite but the same effect wasn't observed for HNT. The thermal strength and surface characterization of polymeric nanocomposites were investigated by thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC) and scanning electron microscopy (SEM) analysis. HNT and bentonite additives increased the thermal durability and melting points of the nanocomposites compared to the pure polymer. Compared to the in-situ method, it was observed that the nanocomposites synthesized by the solution blending method showed better distribution in the structure and degraded faster in the soil, the cactus soil created a better degradation ambient than the humus soil and bentonite which is one of the clay additives accelerated the degradation. It was concluded that the addition of modified clay to PMMA increases the thermal and mechanical strength, only the addition of 10% HNT by mass produced in-situ method has less positive effects on the thermal, mechanical and soil degradation properties compared to the 5% HNT addition.
Benzer Tezler
- PLA/PMMA/SiO2 nanokompozit sentezi: Isıl, mekanik ve biyobozunurluk özelliklerinin incelenmesi
PLA/PMMA/SiO2 nanocomposite synthesis: Thermal, mechanical and biodegradability investigations
BERRAK CANSU ÇİLEK KOÇAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYLA ALTINTEN
- Investigation of frictional sliding behavior: Experimental and numerical studies
Kayma sürtünme davranışının incelenmesi: Deneysel ve sayısal çalışmalar
TUTKU ILGIN ÖZCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DEMİRKAN ÇÖKER
- Effects of boron compounds on thermal degradation behaviour of polymers involving ester linkages
Boron bileşiklerinin, ester bağı içeren polimerlerin ısıl bozunum davranışları üzerindeki etkileri
NEZAKET NEHİR ÇETİNKAYA
Doktora
İngilizce
2021
Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. JALE HACALOĞLU
PROF. DR. CEVDET KAYNAK
- Metal hipofosfitler ile katkılandırılmış heteroatom içeren polimerlerin güç tutuşurluk özelliklerinin incelenmesi ve çinko borat ile sinerjik etkileşimin araştırılması
Investigation of flammability properties of heteroatom containing polymers reinforced with metal hypofosphites and their synergistic effects with zinc borate
LEMİYE ATABEK SAVAŞ
Doktora
Türkçe
2019
Metalurji MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET DOĞAN
- Biyomalzeme olarak kullanılabilecek poli(Laktik Asit)/poliüretan polimer karışımları
Poly(Lactic Acide)/polyurethane blends using as biomaterials
ŞEBNEM KEMALOĞLU DOĞAN
Doktora
Türkçe
2014
Kimya MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜRALP ÖZKOÇ