Baroplastiklerin Karakterizasyonu

Abstract

Ticari plastiklerin ısıl şekillendirme yöntemlerinde kullanılan yüksek sıcaklık, hem enerji sarfiyatı yaratır, hem de malzemenin fiziki veya kimyasal olarak bozulmasına neden olur. Bu bozulmalar malzemenin geri dönüşümünün de sınırlı kalmasına neden olur. Bu sorunlara çözüm olabilecek alternatif polimer malzemeler üzerine yapılan çalışmalar kapsamında, biri yüksek diğeri düşük camsı geçiş sıcaklığına (Tg) sahip karışamaz polimer çifti kullanılarak özel blok kopolimerlerin sentezlenmiştir. Bunlar, ortam koşullarında faz ayrımı göstermelerine rağmen oda sıcaklığında uygulanan basınç etkisiyle karışabilirlik sayesinde eriyiğe benzer bir akma gösterebilirler ki bu özelliklerinden dolayı “Baroplastik” olarak adlandırılmışlardır. Baroplastik malzemelerin geliştirilmesi üzerine yapılan çalışmalar kapsamında, bu projenin amacı, bu iyi tanımlanmış blok kopolimerlerin davranışlarını incelemektir. Bu amaç doğrultusunda şekillendirme öncesi ve sonrası ısıl, mekanik, yapısal ve yüzeysel ölçümler gerçekleştirilmiştir. Baroplastiklerin en belirgin özellikleri basınç uygulandıktan sonra aynı yapıda hem karışık hem ayrık faz gösterebilmeleri olduğundan, incelemeler bu yapısal davranış üzerine yoğunlaştırılmıştır. Proses edilmeden önce, düzenli faz yapısında görülmeyen karışım Tg si, proses sonrası açıkça gözlenebilmiş ve bu durum çeşitli cihazlarda yapılan ölçümler ışığında değerlendirilmiştir. Benzer olarak, bu çalışmada, baroplastik malzemelerin şekillendirilmesinde basıncın ve sürenin etkileri gözlemlenmiştir. Molekül ağırlığı, topoloji ve kompozisyonun şekillendirme üzerinde yarattığı etki, farklı düz ve yıldız blok kopolimerler karşılaştırılarak incelenmiştir. Yüzey enerjisinin şekillendirmeyle oluşan değişimine bakılmıştır. Ek olarak, geri dönüşüm çevrim sayısının etkileri araştırılmış, bozunma ve madde kaybı gerçekleşmeden %100 geri kazanım sağlanmıştır. Böylece sınırsız geri dönüşebilme olgusu ortaya çıkarılmıştır.

For melt processing of thermoplastics, relatively high temperature used causes both high-energy consumption and substantial degradation of polymer. Moreover, it causes limited performance and recyclability of plastics. Recently, many studies were undergone on alternative polymers as solution for the problems above. For this purpose special block copolymers were synthesized using immiscible pair of high Tg and low Tg polymers. Although they present microphase separation under ambient conditions, they show pressure-induced miscibility that leads melt like flow at room temperature. Thus, they are named “Baroplastics”. As part of developing studies on baroplastic materials, this project has the aim of investigating behaviors of these well defined block copolymers. Thermal, mechanical, morphological and surfacial measurements were performed, before and after processing under the pressure. As the featuring property of baroplastics is containing both ordered and disordered segments in a single structure after pressure application, observations were focused especially on this morphological behavior. Tg of the mixed domain (Tg,mix), doesn’t exist in unprocessed baroplastic having microphase separated structure, and appears after processing, and this was observed in the light of different measurements. Accordingly, effects of processing time and pressure were studied. The influences of molecular weight, topology and composition on processing were observed by comparing a range of block copolymers. Surface energy measurements were carried out for exposing the change after processing. Moreover, effects of baroplastic materials’ recycle number on morphology and surface were described and 100% recovery was achieved during the recycle. Moreover, the idea of infinite recyclable material was raised.