In-situ Yöntemle Hazırlanan Polistiren-kil Nanokompozitleri

Abstract

Bu çalışmada in-situ polimerizasyon metodu ile polistiren-kil nanokompozitleri sentezlenmiş ve yüzey aktiflerin yapısının nanokompozit özelliklerine etkisi incelenmiştir. Öncelikle, alkil zincir uzunluğu, yapısında stiren benzeri yapıya sahip olup olmamasına bağlı olarak farklı yüzey aktif maddeler sentezlenmiştir. Daha sonra bu yüzey aktifler kil ile iyon değiştirerek reaksiyona girmiştir. Çalışmada katyon değişim kapasitesi 92.6 and 145 meq / 100 g olacak şekilde iki farklı montmorrilonit kili kullanılmıştır. Kurutulup öğütülen organokillerin yapıya eklenmiş ve toluen içinde şişirilmiş, daha sonra da stiren ve başlatıcı eklendikten sonra belirli bir süre oda sıcaklığında karıştırılmış, sonra da ısıtılarak 80oC’de yaklaşık 5 saat boyunca polimerizasyon reaksiyonunun gerçekleşmesi sağlanmıştır. Başlatıcı olarak 2,2 -azodiisobutironitril (AIBN) kullanılmış ve kilin nanokompozitteki oranı %1 ve %5 olarak alınmıştır. Silikat tabakaları arasındaki tabakalar arası mesafe, polistiren-kil nanokompozit örneklerinin termal özellikleri incelenmiştir. Sentezlenen yüzey aktifler, modifiye killer ve nanokompozitlerin yapıları Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi ile takip edilmiştir. Silikat tabakaları arasındaki tabakalar arası mesafe X-ışını dağılımı spektrometresi tarafından ölçülmüştür. Nanokompozitlerin termal özelliklerinin tespiti termogravimetrik analiz, diferansiyel termal analiz ve diferansiyel taramalı kalorimetre cihazları ile gerçekleşmiştir.

In this study we synthesized polystyrene-clay nanocomposites with in-situ polymerization and the effects of surfactant architecture on the nanocomposite properties were investigated. Firstly, different surfactants were synthesized depending on the alkyl chain length and having a styrenic structure on its surface and without this structure. Then these surfactants were reacted with the clay for ion exchange reaction. Two different montmorrilonites were used as the layered silicate having cation exchange capacity 92.6 and 145 meq / 100 g. The organoclays, which were dried and grinded, was added and swelled in toluene, then styrene and initiator were added into the solution and mixed for certain time at room temperature, then mixture was heated and reaction took place for about 5 hours at 80oC. 2,2 -Azodiisobutyronitrile (AIBN) was used as the initiator and 2 clay ratios were used which were 1 and 5 wt% in the nanocomposite. Structural analysis of synthesized surfactants, modified clays and nanocomposites were followed by Fourier transform infrared spectrometer. The interlayer spacing of silicate layers, thermal properties of polystyrene-clay nanocomposite samples were investigated. The interlayer spacing of silicate layers of samples were examined by using the X-ray diffraction spectrometer. The thermal properties of nanocomposites were determined by thermogravimetric analyzer, differential thermal analyzer and differential scanning calorimeter.