Show simple item record

dc.contributor.advisorKibarer , Ayşe Günay
dc.contributor.authorGöçmen , Bayram Ali
dc.date.accessioned2018-02-20T12:16:14Z
dc.date.available2018-02-20T12:16:14Z
dc.date.issued2018-01-23
dc.date.submitted2018-01-12
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11655/4334
dc.description.abstractABSTRACT FABRICATION AND CHARACTERIZATION OF NOVEL POLYMER/ORGANO-MMT (ORGANO-SILICA)/BIOPOLYMER NANOCOMPOSITE BLENDS BY REACTIVE EXTRUSION Bayram Ali GÖÇMEN Doctor of Philosophy, Department of Nanotechnology and Nanomedicine Supervisor:Prof. Dr. Günay Kibarer (Prof. Dr. Z.M. O. Rzayev) January 2018, 136 pages Recently, polymer nanocomposites have attracted great attention of industrial and academic society to get different kind of enforced valuable material. Biodegradable nanocomposites of different polymers are also in focus during new product development due to environmental concerns and regulations. Material properties of polymers can be enhanced dramatically by incorporating layered silicates and biodegradation can be suited with lactic acid or caprolactone based polymers together with suitable compatibilizers and fillers. Different kinds of formation of layered nanocomposite typematerials frequently exhibits remarkable improvements, such as high storage modulus, tensile, and flexural properties, decrease in gas permeability and flammability or fire retardency and provide an increase in the biodegradability. In this study, novel isotactic polypropylene (PP) based multi-functional nanocomposites were fabricated in melt by a one-step reactive extrusion using a Rondol twin-screw extruder at preoptimized processing conditions and investigated in situ chemical and physical processes occurring during the extrusion of multifunctional polymer blend compositions. The compositions of reactive blends include PP as a matrix polymer,PP-g-MA graft copolymer as a reactive compatibilizer, copolymer covalently encapsulated silica nanoparticles (NPs) as reactive nanofiller-compatibilizer, and intercalated biodegradable poly (D, L-lactide) (PLA) or poly (ɛ-caprolactone) (PCL) silicate layers nanocomposites using ODA-MMT as a reactive or DMDA-MMT as a non-reactive nanofillers. The chemical and physical structures, morphology, thermal behaviors and mechanical and rheological properties (shear stress and viscosity) as well as effects of origin organoclay and polyester, and copolymer encapsulated silica NPs on the main properties of nanocomposites were investigated by FTIR, solid state 13C and 29Si NMR, XRD, SEM-TEM, DSC-TGA and DMA (shear stress and viscosity) analysis methods, respectively. There was demonstrated that the essential improvement of crystallinity, thermal stability, rheological and mechanical parameters, surface and internal morphologies of the nanocomposites as compared with those for a matrix polymer. Better results were observed for nanocomposites containing reactive organoclay and PCL polyester. Colloidal copolymer-silica NPs showed a well dispersion effect on structure of new polypropylene composites due to interactions of molecular bonds between different layers. Similarly, together with PP based pristine polymer, investigations made on multifunctional polymer blend nanocomposites (NCs) consisting EPDM elastomer as a matrix polymer, bioengineering polyesters (PLA and PCL), PP-g-MA compatibilizer and covalently encapsulated colloidal alternating reactive copolymer-g-APTS (-aminopropyl trimethoxysilane)-silica nanoparticles (NPs) as reactive compatibilizer-nanofillers, and organoclays (reactive ODA-MMT and complexable DMDA-MMT) nanofillers that were fabricated in melt by a one-step reactive extrusion nanotechnology. The chemical and physical structures, morphology, thermal behaviors, mechanical and rheological properties of NCs, as well as effects of origin organically and polyester, and colloidal copolymer-g-silica (NPs) on the main properties of the nanocomposites were confirmed again by FTIR, solid state 13C and 29Si NMR, XRD, SEM-TEM, DSC-TGA and dynamic rotary rheometric analysis methods. The effects of bioengineering polyesters and their molecular mass, origin of organology, and reactive PP-g-MA compatibilizer were evaluated. Moreover, colloidal copolymer-g-silica NPs as reactive compatibilizer-nanofiller play an important role in the formation fine dispersed morphology on nanocomposites structure of polymer blends. This structural occurrence is due to affective in situ physical and chemical interactions in multifunctional polymers/nanofillers blends. These interactions occur in the chosen lower temperatures of the five barrier zones at 120oC, 130oC and 130oC, 145oC and 145oC during aone-step cycle (around 5-10 min) of reactive extrusion processing. Chemistry and physics of in-situ interfacial interactions in multifunctional NCs during extruding process were also estimated. These interactions of bonds due to multifunctional groups of reactive compatibilizers and silica copolymers inside nanocomposite material show behaviourdifference on thermal, rheological properties compared to pristine polyesters/polymers. Keywords: PP, PP-g-MA, EPDM rubber, polyesters, silica NPs, organoclays, reactive extrusion, structure-composition-property relationships, morphology, thermal stability, shear stress, rheology, bioengineering polyesters, copolymer-g-silica NPs, nanocomposites, reactive extrusion nanotechnology, polymer compatibilizer, nanostructure-composition-properties relationships.tr_TR
dc.language.isoentr_TR
dc.publisherFen Bilimleri Enstitüsütr_TR
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccesstr_TR
dc.subjectPPtr_TR
dc.subjectPP-g-MA
dc.subjectEPDM rubber
dc.subjectPolyesters
dc.subjectSilica NPs
dc.subjectOrganoclays
dc.subjectReactive extrusion
dc.subjectStructure-composition-property relationships
dc.subjectMorphology
dc.subjectThermal stability
dc.subjectShear stress,
dc.subjectRheology
dc.subjectBioengineering polyesters
dc.subjectCopolymer-g-silica NPs
dc.subjectNanocomposites
dc.subjectReactive extrusion nanotechnology
dc.subjectPolymer compatibilizer
dc.subjectNanostructure-composition-properties relationships
dc.titleFabrication And Characterization Of Novel Polymer/Organo-Mmt (Organo-Silica)/ Biopolymer Nanocomposite Blends By Reactive Extrusiontr_eng
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesistr_TR
dc.description.ozetÖZET YENİ POLİMER/ORGANİK MMT (ORGANİK SİLİKA)/ BİYOPOLİMER NANOKOMPOZİT KARIŞIMLARININ REAKTİF EKSTÜZYON YÖNTEMİYLE ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU Bayram Ali GÖÇMEN Doktora, Nanoteknoloji ve Nanotıp Anabilim Dalı Tez Danışmanı: Prof. Dr. Günay Kibarer (2. Danışman: Prof. Dr. Z. M. O. Rzayev) Ocak, 2018, 136Sayfa Günümüzde polimer nanokompozitler endüstri ve akademik toplum için güçlendirilmiş farklı tip maddeleri elde etmede dikkat çekicidir. Farklı polimerlerin biyobozunur nanokompozitleri, çevresel sorunlar ve düzenlemeler dolayısıyla yeni ürün geliştirmelerinde ayrıca önem verilen konular arasındadır. Polimerlerin malzeme özellikleri, tabakalı silika eklenmesi, biyobozunurluğun sağlanması için polilaktik asit veya polikaprolaktonbazlı polimerlerin uygun uyumlaştırıcıları ve dolgu mazlemeleri ile kullanılmasıyla iyileştirilebilir. Katmanlı nanokompozit malzeme tiplerinin farklı formlarının oluşumu sıklıkla önemli gelişmeler gösterir örneğin yüksek depolama modulüsü, gerilme ve eğilme özellikleri, gaz geçirgenliğinin azalması ve yanıcılık veya yanmaya direnç özellikleri gibi. Ayrıca bu farklı formlar biyobozurnurluk artışı da sağlamaktadır. Bu çalışmada, yeni izotaktik polipropilen bazlı çok fonksiyonlu nanokompozit malzemeler eriyik bazlı tek aşamalı reaktif ekstruzyon sistemi ile üretilmiştir.Rondol tipi çift vidalıekipman ve önceden optimize edilmiş proses şartları kullanılmıştır. Çalışmada, eşanlı kimyasal ve fiziksel proseslerin oluşması, çok fonksiyonlu polimer karışım içeriklerinin extruzyonu ile araştırılmıştır. Reaktif karışımların içeriği şunlardan oluşmaktadır; ana matriks polimer, Polypropilen, uyumlaştırıcı olarak PP-g-MA aşılanmış kopolimer, reaktif dolgu ve ilave uyumlaştırıcı olarak kovalent bağlı sargılanmış silika nanopartiküllü kopolimer ve reaktif ODA-MMT ve reaktif olmayan DMDA-MMT kullanılarak hazırlanmış interkalasyonlu biyobozunur Polilaktik Asit(poli(D,L-lactide, PLA) veya Poli(ɛ-caprolactone) (PCL) silika katmanlı nanokompozitlerden oluşmaktadır. Nanokompozitlerin kimyasal ve fiziksel yapıları, morfolojileri, termal davranışları, mekanik/reolojik özellikleri(kesme gerilmesi ve viskozite) ve ayrıca organokil ve polyester yapı etkileri ile silika nanopartiküllerini içeren kopolimerin ana nanokompozite yapı üzerindeki etkileri, FTIR, katı fazlı 13C ve29Si NMR, XRD, SEM-TEM, DSC-TGA ve DMA(kesme gerilmesive viskozite) analiz metotları ile incelenmiştir. Nanokompozitin kristallenmede, ısıl stabilitede, reolojik ve mekanik parametrelerde, yüzey ve iç morfolojide, ham matriks polimere göre önemli gelişmeler olduğu gösterilmiştir. Reaktif organokil ve PCL polyester içeren kompozitler için daha iyi sonuçlar gözlemlenmiştir. Kolloidal kopolimer-silika Nanopartiküller-NPs, yeni polipropilen kompozit yapılarında faklı katmanlar arasındaki moleküler bağlanmaların etkileşiminden dolayı iyi karışım etkisi göstermiştir. Benzer şekilde, Polipropilen bazlı ham polimer çalışmanın yanında, martiks polimer olarak EPDM elastomer, biyomühendislik poliesterleri(PLA ve PCL), PP-g-MA uyumlaştırıcı ve reaktif uyumlaştırıcı-dolgu malzemesi olarak kovalent bağlı kolloidal yapıda değişken reaktif kopolimer-g- APTS(-aminopropyl trimethoxysilane)-silika nanopartikülleri(NPs) ve organokil (reaktif ODA-MMT ve kompleksleştrici DMDA-MMT) nanodolguları içeren çok fonksiyonlu polimer karışımlı nanokompozitler üzerinde çalışmalar yapılmış ve bu kompozitler eriyik fazda tek aşamalı reaktif ekstruzyon nanoteknolojisi ile üretilmiştir. EPDM bazlı nanokompozitlerin kimyasal ve fiziksel yapıları, morfolojileri, termal davranışları, nanokompozitlerin mekanik/reolojik özellikleri ve ayrıca organokil ve polyester yapı etkileri ile silika nanopartiküllerini içeren kopolimerin ana nanokompozit yapı üzerindeki etkileri, FTIR, katı fazlı 13C ve 29Si NMR, XRD, SEM-TEM, DSC-TGA ve dinamik döner reolojik analiz metotları ile incelenmiştir. YENİ POLİMER/ORGANİK MMT (ORGANİK SİLİKA)/ BİYOPOLİMER NANOKOMPOZİT KARIŞIMLARININ REAKTİF EKSTÜZYON YÖNTEMİYLE ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU Bayram Ali GÖÇMEN Doktora, Nanoteknoloji ve Nanotıp Anabilim Dalı Tez Danışmanı: Prof. Dr. Günay Kibarer (2. Danışman: Prof. Dr. Z. M. O. Rzayev) Ocak, 2018, 136Sayfa Günümüzde polimer nanokompozitler endüstri ve akademik toplum için güçlendirilmiş farklı tip maddeleri elde etmede dikkat çekicidir. Farklı polimerlerin biyobozunur nanokompozitleri, çevresel sorunlar ve düzenlemeler dolayısıyla yeni ürün geliştirmelerinde ayrıca önem verilen konular arasındadır. Polimerlerin malzeme özellikleri, tabakalı silika eklenmesi, biyobozunurluğun sağlanması için polilaktik asit veya polikaprolaktonbazlı polimerlerin uygun uyumlaştırıcıları ve dolgu mazlemeleri ile kullanılmasıyla iyileştirilebilir. Katmanlı nanokompozit malzeme tiplerinin farklı formlarının oluşumu sıklıkla önemli gelişmeler gösterir örneğin yüksek depolama modulüsü, gerilme ve eğilme özellikleri, gaz geçirgenliğinin azalması ve yanıcılık veya yanmaya direnç özellikleri gibi. Ayrıca bu farklı formlar biyobozurnurluk artışı da sağlamaktadır. Bu çalışmada, yeni izotaktik polipropilen bazlı çok fonksiyonlu nanokompozit malzemeler eriyik bazlı tek aşamalı reaktif ekstruzyon sistemi ile üretilmiştir.Rondol tipi çift vidalıekipman ve önceden optimize edilmiş proses şartları kullanılmıştır. Çalışmada, eşanlı kimyasal ve fiziksel proseslerin oluşması, çok fonksiyonlu polimer karışım içeriklerinin extruzyonu ile araştırılmıştır. Reaktif karışımların içeriği şunlardan oluşmaktadır; ana matriks polimer, Polypropilen, uyumlaştırıcı olarak PP-g-MA aşılanmış kopolimer, reaktif dolgu ve ilave uyumlaştırıcı olarak kovalent bağlı sargılanmış silika nanopartiküllü kopolimer ve reaktif ODA-MMT ve reaktif olmayan DMDA-MMT kullanılarak hazırlanmış interkalasyonlu biyobozunur Polilaktik Asit(poli(D,L-lactide, PLA) veya Poli(ɛ-caprolactone) (PCL) silika katmanlı nanokompozitlerden oluşmaktadır. Nanokompozitlerin kimyasal ve fiziksel yapıları, morfolojileri, termal davranışları, mekanik/reolojik özellikleri(kesme gerilmesi ve viskozite) ve ayrıca organokil ve polyester yapı etkileri ile silika nanopartiküllerini içeren kopolimerin ana nanokompozite yapı üzerindeki etkileri, FTIR, katı fazlı 13C ve29Si NMR, XRD, SEM-TEM, DSC-TGA ve DMA(kesme gerilmesive viskozite) analiz metotları ile incelenmiştir. Nanokompozitin kristallenmede, ısıl stabilitede, reolojik ve mekanik parametrelerde, yüzey ve iç morfolojide, ham matriks polimere göre önemli gelişmeler olduğu gösterilmiştir. Reaktif organokil ve PCL polyester içeren kompozitler için daha iyi sonuçlar gözlemlenmiştir. Kolloidal kopolimer-silika Nanopartiküller-NPs, yeni polipropilen kompozit yapılarında faklı katmanlar arasındaki moleküler bağlanmaların etkileşiminden dolayı iyi karışım etkisi göstermiştir. Benzer şekilde, Polipropilen bazlı ham polimer çalışmanın yanında, martiks polimer olarak EPDM elastomer, biyomühendislik poliesterleri(PLA ve PCL), PP-g-MA uyumlaştırıcı ve reaktif uyumlaştırıcı-dolgu malzemesi olarak kovalent bağlı kolloidal yapıda değişken reaktif kopolimer-g- APTS(-aminopropyl trimethoxysilane)-silika nanopartikülleri(NPs) ve organokil (reaktif ODA-MMT ve kompleksleştrici DMDA-MMT) nanodolguları içeren çok fonksiyonlu polimer karışımlı nanokompozitler üzerinde çalışmalar yapılmış ve bu kompozitler eriyik fazda tek aşamalı reaktif ekstruzyon nanoteknolojisi ile üretilmiştir. EPDM bazlı nanokompozitlerin kimyasal ve fiziksel yapıları, morfolojileri, termal davranışları, nanokompozitlerin mekanik/reolojik özellikleri ve ayrıca organokil ve polyester yapı etkileri ile silika nanopartiküllerini içeren kopolimerin ana nanokompozit yapı üzerindeki etkileri, FTIR, katı fazlı 13C ve 29Si NMR, XRD, SEM-TEM, DSC-TGA ve dinamik döner reolojik analiz metotları ile incelenmiştir. Reaktif uyumlaştırıcı ve dolgu malzeleri olarak kullanılan nanopartiküller nanokompozitlerde, dağılmış bir morfoloji oluşturulmasında önemli rol oynamaktadırlar. Bu yapısal oluşum, çok fonksiyonlu yapıdaki polimer ve nanodolgu karışımlarında eşanlı gerçekleşen etkili fiziksel ve kimyasal etkileşimlerden kaynaklanmaktadır. Bu etkileşimler, tek çevrim zamanlı(5-10 dakika) reaktif extruzyon prosesi sırasında, seçilmiş ve optimize edilmiş beş adet düşük bariyer sıcaklığında, 120 oC, 130 oC, 130 oC, 145 oC ve 145 oC, oluşmaktadırlar. Ektruzyon prosesi sırasında oluşan çok fonksiyonlu nanokompozitlerde gerçekleşen yüzeyler arası etkileşimlerinin kimyasal ve fiziksel detayları tahmin edilmiş ve raporlanmıştır. Nanokompozit yapıdaki reaktif uyumlaştırıcılar ve silika kopolimerlerindeki çok fonksiyonlugrupların etkileşimleri yine termal ve reolojik özelliklerinde, ham polimer ve poliesterlere göre büyük davranışsal farklılıklar göstermektedir. Anahtar Kelimeler: PP, PP-g-MA, EPDM kauçuk, poliesterler, silika Nanopartiküller NPs, organokiller, reaktif extruzyon, yapısal-içeriksel-özelliksel ilişkiler, morfoloji, termal stabilite, kayma gerilimi, reoloji, biyomühendislik poliesterleri, kopolimer-g-silika NPs, nanokompozitler, reaktif extruzyon nanoteknolojisi, polimer uyumlaştırıcılar, nanoyapı-içerik-özellik ilişkileri.tr_TR
dc.contributor.departmentNanoteknoloji ve Nanotıptr_TR


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record