Tez Arşivi

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Bilim ve Teknolojisi Anabilim Dalı

Production and characterization of nanacomposite materials from recycled thermoplastics

Geri kazanılmış termoplastiklerden nanakompozit malzemelerinin üretilmesi ve karakterizasyonu

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 143215 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

Nanocomposites are a new class of mineral-field plastics that contain relatively small amounts (<10%) of nanometer-sized clay particles. The particles, due to their extremely high aspect ratios (about 100-15000), and high surface area (in excess of 750-800 m2/g) promise to improve structural, mechanical, flame retardant, thermal and barrier properties without substantially increasing the density or reducing the light transmission properties of the base polymer. Production of thermoplastic based nanocomposites involves melt mixing the base polymer and layered silicate powders that have been modified with hydroxyl terminated quaternary ammonium salt. During mixing, polymer chains diffuse from the bulk polymer into the van der Waals galleries between the silicate layers. In this study, new nanocomposite materials were produced from the components of recycled thermoplastic as the matrix and montmorillonite as the filler by using a co in rotating twin screw extruder. During the study, recycled poly(ethylene terepthalate), R-PET, was mixed with organically modified quaternary alkylammonium montmorillonite in the contents of 1, 2, and 5 weight %. Three types of clays were evaluated during the studies. For comparison, 2 weight % clay containing samples were prepared with three different clay types, Cloisite 15A, 25A, 30B. The nanocomposites were prepared at three different screw speeds, 150, 350, 500 rpm, in order to observe the property changes with the screw speed. Mechanical tests, scanning electron microscopy and melt flow index measurements were used to characterize the nanocomposites. The clay type of 25 A having long alkyl sidegroups gave the best results in general. Owing to its branched nature, in nanocomposites with 25A mixing characteristics were enhanced leading to better dispersion of clay platelets. This effect was observed in the SEM micrographs as higher degrees of clay exfoliation. Nearly all the mechanical properties were found to increase with the processing speed of 350 rpm. In the studies, it was seen that the highest processing speed of 500 rpm does not give the material performance enhancements due to higher shear intensity which causes defect points in the structure. Also the residence time is smaller at high screw speeds, thus there is not enough time for exfoliation. In general, the MFI values showed minimum, thus the viscosity showed a maximum at the intermediate speed of 350 rpm. At this processing speed, maximum exfoliation took place giving rise to maximum viscosity. Also, the clay type of 25A produced the lowest MFI value at this speed, indicating the highest degree of exfoliation, highest viscosity, and best mechanical properties. Key Words: Nanocomposite, Thermoplastic Nanocomposites, Recycled PET, Montmorillonite

Summary:

Nanokompozit malzemeler oldukça az miktarda (%<10) nano boyutlarda kil parçacıkları içeren mineral dolgu maddeli plastiklerdir. Parçacıklar çok yüksek boyut oranlarına (yaklaşık 100-15000) ve yüksek yüzey alanına (750-800 m2/g) sahip oldukları için baz polimerin yoğunluk ve ışık geçirme özelliklerini fazla etkilemeden mekanik, ateşe dayanıklılık, ısısal ve geçirmezlik özelliklerini iyi yönde etkilerler.Nanokompozit üretim işlemi polimeri ve hidroksil-sonlu kuarterner amonyum tuzu ile etkileştirilmiş silikat tabakalarını karıştırmakla yapılır. Karıştırma sırasında polimer zincirleri aralanmış silikat tabakaları arasına yerleşirler. Bu çalışmada resin olarak geri kazanılmış termoplastik ve katkı maddesi olarak montmorillonit kullanılarak yeni nanokompozit malzemeler üretilmiştir. Çalışma sırasında, geri kazanılmış poli (etilen tereftalat), PET, organik olarak modifiye edilmiş kil ile %1, 2, ve 5'lik oranlarda karıştırılmış ve çalışmalar sırasında üç tip kil örneği incelenmiştir. Karşılaştırma için ağırlıkça % 2'lik üç farklı kil örneği, Cloisite 15 A, 25 A, ve 30B, içeren numuneler hazırlanmıştır. Özelliklerdeki değişimin gözlenebilmesi için nanokompozit malzemeler üç farklı vida hızında, 150, 350, 500 rpm, hazırlanmıştır. Mekanik testler, taramalı elektron mikroskopu, ve akış indeksi ölçümleri nanokompozit malzemelerin karakterizasyonu için kullanılmıştır. Uzun alkil yan gruplarına sahip 25A kil tipi genellikle en iyi sonuçlan vermiştir. 25A kil tipi dallanmış yapısı nedeniyle, karıştırma özelliklerini arttırmakta ve kil tabakalarının daha iyi dağılabilmesine yol açmaktadır. Bu etki yüksek kil dağılımına sahip yapılar olarak taramalı electron mikroskobu fotoğraflarında gözlenmiştir. Neredeyse bütün mekanik özelliklerin 350 rpm vida hızında arttığı görülmüştür. Çalışmalarda, 500 rpm olan en yüksek İşleme hızının yapıya verdiği zarardan dolayı malzemede bir performans arttışı sağlamadığı görülmüştür. Ayrıca, yüksek işleme hızlarında geçiş zamanının daha düşük olması, kil dağılımı için yeterli zamanın olmamasına yol açmaktadır. Genelde, 350 rpm hızında MFI değerleri minimum gösterirken, viskozite maximum göstermiştir. Bu vida hızında maximum dağılım sonucu yüksek viskozite görülmüştür. Ayrıca, bu işleme hızında 25A kil tipi en düşük MFI değerini vererek, en yüksek dağılımı, en yüksek viskoziteyi, ve en iyi mekanik özellikleri göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Nanokompozit, Termoplastik Nanokompozitler, Atık PET, Montmorillonit