FBE- Polimer Bilim ve Teknolojisi Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Yazar "Alkan, Ümran Burcu" ile FBE- Polimer Bilim ve Teknolojisi Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeKompozit Resol Reçinelerinin Sentezi Ve Cam Elyaf Üretiminde Kullanımı(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015-06-17) Alkan, Ümran Burcu ; Kızılcan, Nilgün ; 10076619 ; Polimer Bilim ve Teknolojisi ; Polymer Science and TechnologyBu çalışma iki bölümden oluşmaktadır. İlk bölümde yüksek mukavemetleri, termal olarak dayanıklıkları, ısıya ve çözücüye karşı dirençlerim sebebiyle; izolasyon malzemesi, kaplama, döküm, ahşap üretim malzemesi ve uzay-havacılık malzemesi olarak kullanılabilecek nanokompozit resol reçinelerinin sentezini amaçlamaktadır. Bu çalışmada resol reçineleri alendronik asit ve sepiyolit ile modifiye edilmiştir. Polimer biliminde kompozitler ve nanokompozitlere son yıllarda büyük bir ilgi vardır. Bunun nedeni polimerlere eklenen mikro ve nano boyuttaki taneciklerin polimerin sertliğini, tokluğunu, termal dayanıklılığını ve boyutsal stabilitesini arttırmasıdır. Bir diğer sebep de bu taneciklerin ucuz olması ve az miktarda bulunan veya pahalı olan polimerleri miktar olarak çoğaltmasından kaynaklanmaktadır. Sepiyolit polimerlerin termal ve mekanik dayanımlarını artıran çubuksu yapıdaki bir kildir ve polietilen, polipropilen, poliüretan, poliamit, polivinilalkol ve epoksi reçinelerinde bu amaçlarla kullanılmışlardır. Ancak sepiyolitin resol reçineleri üzerinde etkisini inceleyen bir araştırma daha once yapılmamıştır. Alendronik asit çoğunlukla ilaç sektöründe hiperkalsemi, Paget hastalığı, parazitik rahatsızlıklar, hiperkolestrolemi ve ateroskleroz gibi hastalıkların tedavisinde kullanılan fosfor bileşenli bir malzemedir. Ancak, diğer bir taraftan fosfor içerikli maddelerin polimerlerin termal dayanıklıklarını arttırdıkları da bilinmektedir. Bunlara örnek olarak poliüretan köpükler, fenolik reçineler, poliamitler, kaplamalar ve tekstiller verilebilir. Tezde sepiyolit kili ve alendronic asit içeriklerinin etkisi spektroskopik, termal ve mikroskopik olarak incelenmiştir. Bu sebeple farklı kil içerikleri (3wt%, 5wt%, 8 wt%, 10wt%, 15wt%, 20 wt%, 30 wt% and 50wt%) ve farklı alendronik asit içerikleri (5wt% and 10wt%) bulunduran resol reçineleri sentezlenmiştir. Buna ek olarak sepiyolit kili ve alendronik asitin birlikte olan etkisi kütlece 5% sepiyolit ve kütlece 5% alendronik asit içeren yeni bir reçine örneği ile incelenmiştir. Bu aşamada elde edilen tüm reçineler nanokompozit yapıdadır. Elde edilen nanokompozitlerin karakterizasyonu için FTIR-ATR spektrometre, diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), termogravimetrik analiz cihazı (TGA), X-ray ışığı kırınımı cihazı (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. Bunlara ek olarak reçinelerin çözünürlükleri aseton, metanol, tetrahidrofuran, dimetilformamid, kloroform ve dimetil sülfoksit içerisinde 25oC ve 50oC sıcaklıklarda incelenmiştir. FTIR-ATR spektroskopik ölçümlerinde resol reçinesinin karakteristik piklerinin yanında, sepiyolit kilinin Si-O-Si bağı titreşimleri ve alendronik asitin fosfor pikleri nanokompozit reçine örneklerinde görülmüştür. Yine, artan madde miktarı ile beraber ilgili piklerin şiddetinin arttığı da elde edilen sonuçlardan belirlenmiştir. DSC ölçümleri ile elde edilen reçinelerin kürlenmeye başladıkları sıcaklık ve maksimum kür sıcaklıkları belirlenmiştir. Artan sepiyolit içeriği ve alendronik asit içeriği ile her bir nanokompozit grubunun kendi içerisinde sıcaklık artışları görülmüştür. Ancak alendronik asit ve sepiyolit kilinin etkileri karşılaştırıldığında sepiyolit kilinin kürlenme sıcaklığını daha fazla yükselttiği söylenebilmektedir. Öte yandan sepiyolit ve alendronik asitin birlikte kullanımının da kürlenme sıcaklığını yükselten etkenlerden biri olduğu görülmüştür. Reçine örneklerinin termal bozunma davranışı TGA ile belirlenmiştir. Bunun için bütün reçineler 30oC den 700oCye kadar sıcaklık dakikada 10oC arttırılarak devam edilmiştir. Nanokompozit reçine örneklerinin kütle kaybı (%) termogravimetrik analiz (TGA) ölçümleri ile hesaplanmıştır. Her bir örnek için 700oC de kalıntı miktarının ilk kütlenin %50sinden fazla olduğu görülmüştür. Buradan termal olarak oldukça dayanıklı nanokompozit reçinelerin elde edildiği söylenebilmektedir. Resol reçinesinin, sepiyolitin ve modifiye olmuş tüm reçinelerin yapıları ve katmanlar arasındaki uzaklığı X-ray difraksiyonu ile elde edilmiştir. Katmanlar arasındaki uzaklık Bragg denklemi yardımıyla hesaplanmıştır. Reçinelerde alendronik asit miktarı arttıkça intercalated yapıdan exfoliated yapıya olan geçiş görülmüştür. Elde edilen verilerden kil içeren bütün reçinelerin intercalated yapıda olduğu belirlenmiştir. Sepiyolit miktarı arttıkça katmanlar arasındaki aralığın çok fazla değişmediği elde edilen sonuçlardandır. Bunun sebebi sepiyolit tabakalarının birbirleriyle kovalent bağlarla bağlanması ve resol reçinesinin kürlenmeden önce bile termoset olmasından kaynaklanmaktadır. Kil parçacıklarının polimerik resol reçinesi matrisindeki dağılımı ve reçine örneklerinin morfolojisi taramalı electron mikroskobu (SEM) ölçümleri ile belirlenmiştir. Kütlece 10% sepiyolit içeren reçinede kilin homojen olarak dispersiyonu görülmektedir. Bu durum resol reçinesinin metilol grupları ile sepiyolit kilinin silanol grupları arasındaki etkileşimi destekler niteliktedir. Reçinelerin çözünürlük testleri endüstride sıkça kullanılan altı farklı solventle gerçekleştirilmiştir. Bunlar aseton, metanol, tetrahidrofuran, kloroform, dimetilformamid ve dimetik sülfoksittir. Bütün reçinelerin aseton, metanol, tetrahidrofuran ve kloroformda sıcaklık arttırılsa bile çözünmedikleri gözlemlenmiştir. Saf resol reçinesinin sadece DMF ve DMSOda çözündüğü görülmüştür. Alendronik asit içeren reçineler de tıpkı saf resol reçinesi gibi DMF ve DMSO da çözünmüşlerdir. Ancak sepiyolit içeren reçineler için artan kil miktarına oranla kısmi çözünürlük ve çözünmezlik söz konusudur. DMSO için hem alendronik asit içeren reçineler hem de sepiyolit içeren çoğu reçine çözünürlük konusunda olumlu sonuç vermiştir. Ancak artan kil oranına bağlı olarak 30% ve 50% kil içeren reçinelerin çözünürlüğü sağlanamamıştır. Bu çalışmanın ikinci bölümünde cam yünü izolasyon malzemelerinin sentezlenen reçinelerle üretimi amaçlanmıştır. Böylelikle laboratuarda elde edilen reçinelerin endüstriyel hayata da uygulanması sağlanmıştır. Sentezlenen nanokompozit reçinelerin bu alanda kullanılmasının nedeni termal dayanıklıklarının saf resol reçinesinden yüksek olmasıdır. Cam yünü görünüş olarak kabarık bir yapıdadır ve çeşitli uzunluklarda fiberler içermektedir. Endüstriyel olarak ısı yalıtımında kullanılmı yaygındır. Resol reçineleri de bu üretim sırasında bağlayıcı görevini üstlenmektedir. Cam yünü üretimi için öncelikle fabrika ortamında silika kumu, kireç, soda külü ve artık cam parçaları bir reaktör içerisinde 1100oC-1300oC lerde eritilir. Reaktörden çıkan eriyik malzeme üzerinde 2000 adet mikrometrik delik bulunduran bir silindire gönderilir. Silindirin dönmesiyle beraber sıvı haldeki cam eriyik burada sıkıştırılır ve fiber şeklindeki çubuksu yapı elde edilir. Bu aşamada elde edilen cam yünleri birbirlerinden ayrık bir haldedir. Bunları biraraya getirmek için bağlayıcı olarak ilk aşamada elde edilen reçineler sıvı halinde cam yününün üzerine püskürtülerek uygulanmıştır. Bu aşamadan sonra, cam yünü üzerindeki reçinelerin kürlenmesi için sıcaklığı 180-250oC lerdeki fırın kullanılmıştır. Son olarak elde edilen ürünün boyu, eni ve kalınlığı doğrayıcı makinelerle ayarlanmıştır. Proses sonunda oluşan malzeme cam yünü - modifiye edilmiş resol kompozitidir ve bu malzeme ilk aşamada üretilen nanokompozit reçinenin rengine sahiptir.