Poliüretan Mikro Ve Nanokompozitlerinin Hazırlanması Ve Karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, endüstriyel poliüretan ile nanokompozitler ve mikrokompozitler hazırlanmıştır. Poliüretan nanokompozit hazırlamak için doğal, sentetik killer ve selüloz kullanılmıştır. Poliüretan mikrokompozit hazırlamak için selüloz ve karbon fiber kullanılmıştır. Hazırlanan malzemelerin mekanik özellikleri ve ısıl dayanım özellikleri incelenmiştir. Çekme-uzama testleri, dinamik mekanik analizler ve sıcaklık kütle kaybı testleri yapılmıştır. Poliüretan-kil nanokompozitlerinin yapısı geçirimli elektron mikroskobunda incelenmiştir. Bu amaçla tez kapsamında geliştirilen yeni bir numune hazırlama yöntemi kullanılmıştır. Hazırlanmış olan nanokompozitler ile mukavemetlerde çok önemli artışlar gözlenmiştir. Doğal killeri organik yüzey aktiflerle muamele etmeden poliüretan ile nanokompozit elde edilmiştir. Doğal hektorit kili ile ticari sentetik hektorit kilinden çok daha başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Yapılan poliüretan-selüloz nano ve mikro kompozit çalışmasında ise, aynı malzeme ile nano boyutta güçlendirmenin mikron boyuta göre çok daha etkin olduğu ve nanokompozitlerin mikrokompozitlere çok daha saydam olduğu tespit edilmiştir. Son aşamada ise hazırlanmış olan malzemeler poliüretan karbon fiber kompozitleri ile karşılaştırılmıştır ve karbon kompozitlerin kil nanokompozitlerine göre mukavemeti arttırmada çok daha etkili oldukları saptanmıştır. Ancak killerin doğada kolaylıkla bulunabiliyor olması kil çalışmasını değerli kılmaktadır. Doğada çok bulunabilen selüloz ile hazırlanan nanokompozitlerin en yüksek mukavemet değeri verdiği gözlenmiştir.

In this study nano and micro composites of industrial polyurethane has been prepared. To prepare nanocomposites, natural clays, synthetic clay and cellulose have been used. To prepare microcomposites, cellulose and carbon fiber have been used. The prepared materials have been mechanically and thermally tested. The materials have been tested with tensile testing, dynamic mechanical analysis and thermal gravimetric analysis. The structure of polyurethane-clay nanocomposites have been investigated with transmission electron microscopy. For this purpose within the scope of the thesis, a novel Sample preparation technique has been developed. The mechanical properties of the polyurethane has been increased with clays. Nanocomposites have been obtained without organic modification of the clays. Better improvements have been achieved with the natural hectorite compared to the synthetic hectorite. With polyurethane-cellulose materials, using the same cellulose material, the importance of nanosize reinforcement has been demonstrated with increased transparency compared to the microcomposites. And finally, these materials have been compared with the polyurethane-carbon fiber microcomposites. It has been observed that polyurethane-carbon fiber composites have higher strength compared to the clay nanocomposites. On the other hand clays being abundant in nature and cheap are imprtant family for the reinforcement of polymers. The cellulose being abundant in nature as well has been the best reinforcing phase for the polyurethane.