Özet Kitabı - KMO Etkinlik

Transkript

IV th INTERNATIONAL POLYMERIC COMPOSITES SYMPOSIUM, EXHIBITION AND BROKERAGE EVENT
IV. ULUSLARARASI POLĠMERĠK KOMPOZĠTLER SEMPOZYUMU, SERGĠ VE PROJE PAZARI
CONTACT / İLETİŞİM
1441 SK NO:4/5 ALSANCAK-İZMİR-TURKEY TEL: 0 232 421 3535 FAX: 0232 464 5908 e-mail : [email protected]
http: www.kmoetkinlik.org
i
This book is published by
UCTEA Chamber of Chemical Engineers
Bu kitap
TMMOB Kimya Mühendisleri Odası
tarafından yayınlanmıĢtır.
7- 9 MAY 2015 IZMIR- TURKIYE
7-9 MAYIS 2015 ĠZMĠR- TÜRKĠYE
Preparation/ Hazırlık
Seren TÜRKER
“IV. Uluslararası Polimerik Kompozitler Sempozyumu, Sergi ve
Proje Pazarı” bildiri özetleri kitabı, tam metinlerin bulunduğu cd de
yer almayan bildiriler, etkinliğe katılamayanlar ve yazım hataları
dikkate alınarak tekrar düzenlenmiĢtir.
ISBN: 978-605-01-0724-1
Baskı: Can Dijital Baskı Hizmetleri Fotokopi&Kırtasiye Ltd.ġti.
ġehitler Cad. 1511 Sok.No: 121/A Alsancak ĠZMĠR
Tel: (232) 464 38 48
[email protected]
Basım Tarihi: 05.05 2015
Bu yayından 300 adet basılmıĢtır.
ii
We are grateful to the public organizations and following companies
for their contributions to the “ 4th International Polymeric
Composites Symposium, Exhibiton and rokerage Event” organized
by UCTEA Chamber of Chemical Engineers.
TMMOB Kimya Mühendisleri Odası koordinatörlüğünde
“IV.Uluslararası Polimerik Kompozitler Sempozyumu, Sergi ve
Proje Pazarı etkinliğine katkı ve destek veren aĢağıdaki kamu
kuruluĢlarına ve firmalara,
IZMIR
METROPOLITAN
BÜYÜKġEHĠR BELEDĠYESĠ
MUNICIPALITY
/
ĠZMĠR
AEGEAN REGION CHAMBER OF INDUSTRY /EGE BÖLGESĠ
SANAYĠ ODASI
IZMIR CHAMBER OF COMMERCE / ĠZMĠR TĠCARET ODASI
TURKISH COMPOSITE MANUFACTURERS ASSOCIATION /
KOMPOZĠT SANAYĠCĠLERĠ DERNEĞĠ
ISTANBUL CHEMICAL AND CHEMICAL PRODUCTS
EXPORTERS‟
ASSOCIATIONS
/ĠSTANBUL
KĠMYEVĠ
MADDELER ve MAMÜLLERĠ ĠHRACATÇILARI BĠRLĠĞĠ
AEGEAN EXPORTERS‟ ASSOCIATIONS / EGE ĠHRACATÇI
BĠRLĠKLERĠ
HERKĠM POLYMER CHEMISTRY INDUSTRY INC.(MAĠN
SPONSOR) / HERKĠM POLĠMER KĠMYA SANAYĠ VE TĠCARET
A.ġ. (ANA SPONSOR)
AKZO NOBEL KEMĠPOL INDUSTRY INC./ AKZO NOBEL
KEMĠPOL SAN. TĠC. A.ġ.
ANTON PAAR MEASURING INSTRUMENTS LIMITED
COMPANY / ANTON PAAR ÖLÇÜM ALETLERĠ TĠCARET LTD.
ġTĠ.
iii
BOYTEK RESINS, GELCOATS, PIGMENT PASTES /BOYTEK
REÇĠNE BOYA VE KĠMYA SAN. TĠC. A.ġ.
DYO DYES FABRICS INDUSTRY
FABRĠKALARI SAN. VE TĠC. A.ġ.
INC/
DYO
BOYA
ERENLĠ RUBBER AND PLASTICS INDUSTRY/ ERENLĠ
KAUÇUK VE PLASTĠK SANAYĠ
ESENLĠ TRANSPORTATION TOURISM INDUSTRY INC./
ESENLĠ TAġIMACILIK TURĠZM SANAYĠ VE TĠC. A.ġ.
FARPLAS INC./ FARPLAS A.ġ.
KORDSA GLOBAL INDUSTRIAL FIBRE AND CORD FABRIC
INDUSTRY INC./KORDSA GLOBAL ENDÜSTRĠYEL ĠPLĠK VE
KORD BEZĠ SAN. VE TĠC.A.ġ.
KOSSE COMPOSITE MARKETING/ KOSSE
MÜHENDĠSLĠK VE PAZARLAMA LTD. ġTĠ.
KOMPOZĠT
LITERATUR CHEMICALS / LĠTERATÜR KĠMYA
PETKIM PETROCHEMICAL
PETROKĠMYA HOLDĠNG A.ġ.
HOLDING
INC./
PETKĠM
POLUTEK POLYESTER AND POLYURATHANE LIMITED
COMPANY/ POLÜTEK POLYESTER VE POLĠÜRETAN LTD.ġTĠ.
STA COMPOSITES SÖNMEZ TEXTILES ADVANCED/ STA
KOMPOZĠT SÖNMEZ TEKSTĠL
TILA COMPOSITE AGENCY LIMITED COMPANY/ TĠLA
KOMPOZĠT TEMSĠLCĠLĠK ĠÇ VE DIġ TĠC. LTD.ġTĠ.
TURKISH AEROSPACE INDUSTRIES INC./ TUSAġ- TÜRK
HAVACILIK VE UZAY SANAYĠ A.ġ.
TeĢekkürlerimizi sunarız.
iv
INTRODUCTION
ÖNSÖZ
EXECUTIVE COMMITTE/ YÜRÜTME KURULU
SECRETERIAT/ SEKRETERYA
ORGANIZING COMMITTE/ DÜZENLEME
KURULU
SCIENTIFIC ADVISORY COMMITTEE/ BĠLĠMSEL
ve TEKNĠK DANIġMA KURULU
INVITED SPEAKERS/ ÇAĞRILI KONUġMACILAR
ORAL PRESENTATIONS/ SÖZLÜ BĠLDĠRĠLER
KEY NOTE SPEAKERS/ ANA ÆAĞRILI
KONUġMACILAR
AUTHOR/
SUBJECT/ KONU
YAZAR
POLYMER
NANOCOMPOSITES FOR
Emmanuel P.
ENERGY
GIANNELIS
AND ENVIRONMENTAL
APPLICATIONS
CHALLENGES IN
PREPARATION,
CHARACTERIZATION,
PROCESSING AND
Dilhan KALYON
CONTROL OF THE
FUNCTIONAL
PROPERTIES OF
NANOCOMPOSITES
MODELING OF THREEM. Cengiz ALTAN
DIMENSIONAL NONGörkem E.
FICKIAN MOISTURE
GÜLOĞLU
ABSORPTION OF
COMPOSITE LAMINATES
BIOCOMPOSITESRajesh
OPPORTUNITIES AND
ANANDJIWALA
THREATS
A REVIEW OF NATURAL
Anand R. SANADI
FIBER THERMOPLASTICS
COMPOSITES
v
Page
Sayfa
xxxiii
xxiv
xxxvi
xxxvi
xxxviii
xI
v
1
2
3
4
6
8
10
OVERVIEW TO POLYMERIC COMPOSITES
STRUCTURES/ POLĠMERĠK KOMPOZĠT YAPILARA
GENEL BAKIġ
THE EXFOLIATED
N. UYANIK*
STRUCTURES OF CROSSY. CAVUSOGLU
LINKED
13
POLYDIMETHYL SILOXANE
G. OZKOC
NANOCOMPOSITES
Kazım
ACATAY*
E. SAPANCI,
S. GUNGOR
Canan E.
YENĠOVA,
Güralp ÖZKOÆ,
Ülkü YILMAZER*
Pelin ACAR
Merve
KÜÆÜKÖZKAZ
Nagihan
YILMAZ,
Fatma
YEMĠġÆĠ,
AyĢe AYTAÆ
Ahmet ÜNAL
CARBON FIBER,
APPLICATIONS AND FUTURE /
KARBON ELYAF,
UYGULAMALARI VE GELECEĞĠ
THREE DIMENSIONAL (3D)
COMPOSITES IN DEFENSE
INDUSTRY/
SAVUNMA SANAYĠĠNDE ÜÇ
BOYUTLU KOMPOZĠTLER
USE OF COMPATIBILIZER FOR
POLY(LACTIC
ACID)/HALLOYSITE
NANOCOMPOSITES /
POLĠ(LAKTĠK ASĠT)/HALLOYSĠT
NANOKOMPOZĠTLERĠNDE
UYUMLAġTIRICI KULLANIMI
COMPATIBILIZING of
POLY(LACTIC ACID)/
POLYCARBONATE BLENDS
BY USING DIFFERENT TYPES
of COUPLING AGENTS /
FARKLI UYUMLAġTIRMA
AJANLARI KULLANARAK
POLĠ(LAKTĠK
ASĠT)/POLĠKARBONAT
HARMANLARININ
UYUMLAġTIRMASI
POLĠMERĠK
KOMPOZĠTLERĠN GELĠġĠMĠ
VE GERĠDÖNÜġÜMÜ
vi
15
17
19
24
28
FUNDAMENTAL COMPONENTS OF POLYMERIC
COMPOSITES / POLİMERİK KOMPOZİTLERİN TEMEL
YAPI MALZEMELERİ
M. Özgür
AFFORDABLE, RENEWABLE
SEYDĠBEYOĞLU
AND SUSTAINABLE
31
*
COMPOSITE MATERIALS
NEW TRENDS IN THE FIBER
REINFORCED POLYMERIC
COMPOSITES /
Aref CEVAHĠR*
32
ELYAF TAKVĠYELĠ POLĠMERĠK
KOMPOZĠTLERDE YENĠ
EĞĠLĠMLER
Ozcan ALTĠNTAS
Christopher
LIVING RADICAL
BarnerPOLYMERS UNDER MELT
34
KOWOLLĠK,
PROCESSING CONDITIONS
Manfred
WĠLHELM
THE SURFACE PROPERTIES
OF THE SURFACE COATED
PAPER WITH STYRENE-2Mehmet ÖZDEMĠR,
ETHYL HEXYL ACRYLATE
Mehlika ÖZDEMĠR
BASE COPOLYMER /
36
ALP,AyĢe AYTAÆ
STĠREN-2-ETĠL HEKZĠL
Veli DENĠZ
AKRĠLAT ESASLI KOPOLĠMER
KAPLI KÂĞIDIN YÜZEY
ÖZELLĠKLERĠ
POLYBENZOXAZINE BASED
NANOFIBERS FOR THE
PRODUCTION OF
Yelda ERTAġ
COMPOSITE MATERIALS /
40
Tamer UYAR
KOMPOZĠT MALZEMELERĠN
ÜRETĠMĠ ĠÇĠN
POLĠBENZOKZAZĠN ESASLI
NANOLĠFLER
POLYMERIC COMPOSITE STRUCTURES AND
APPLICATION AREAS / POLİMERİK KOMPOZİT YAPILAR
VE UYGULAMA ALANLARI
TEKSTĠL MADDELERĠNĠN
Yalın AYDIN*
KOMPOZĠTLERDEYERĠ VE
46
Güngör DURUR
ÖNEMĠ
vii
Faruk Altan
YILDIRIM*
Azade
CĠHANBEYLERD
EN,
BarıĢ AKGÜN,
Eylem ÖZEN,
Hasan HIZLI,
Ġbrahim YILMAZ
ADVANCED RESEARCH
STUDIES ON THERMOPLASTIC
COMPOSITES IN AUTOMOTĠVE
INDUSTRY / OTOMOTĠV
SEKTÖRÜNDE TERMOPLASTĠK
KOMPOZĠTLER VE ĠLERĠ
ARAġTIRMA ÇALIġMALARI
49
DEVELOPMENT OF A DOME
SHAPED CARBON COMPOSITE
ROCKET MOTOR CASE /
KUBBE GEOMETRĠLĠ KARBON
KOMPOZĠT ROKET MOTORU
GÖVDESĠ GELĠġTĠRĠLMESĠ
53
APPLICATION AREAS OF POLYMERIC COMPOSITE
STRUCTURES AND PRODUCTION TECHNOLOGIES /
POLİMERİK KOMPOZİT MALZEMELRİN UYGULAMA
ALANLARI VE ÜRETİM TEKNOLOJİLERİ
Serkan KANGAL,
RADAR DALGASI
MutluDevran
SOĞURABĠLEN KOMPOZĠT
YAMAN,Lütfi
59
YAPILARIN
GELĠġTĠRĠLMESĠ
ÖZYÜZER,
Metin TANOĞLU*
BIOCOMPOSITES FOR
BIOMEDICAL
APPLICATIONS:
Dilhan M.
63
APPLICATIONS TO
KALYON
FABRICATION OF TISSUE
ENGĠNEERING SCAFFOLDS
Yelda
KÜÆÜKGÖKSEL,ġ
eyma TAġDEMĠR,
Aylin ġENDEMĠR
ÜRKMEZ, Serap
CESURa
CELL PROLIFERATION
PERFORMANCE OF
POLYCAPROLACTONEHYDROXY APATITE
COMPOSITES IN TISSUE
ENGINEERING /
POLĠKAPROLAKTON-HĠDROKSĠ
APATĠT KOMPOZĠTLERĠNĠN
DOKU MÜHENDĠSLĠĞĠ
viii
65
UYGULAMALARINDA HÜCRE
ÇOĞALMASI PERFORMANSLARI
EFFECT OF USING
DIFFERENT BOUNDARY
AND FLOW CONDITIONS
ON PERMEABILITY
MEASUREMENT
EXPERIMENTAL RESULTS
ANDAPPROPRIATE MOLD
M. Akif
FILLING MODELINGOF
YALCINKAYA,
71
,
VARTM /
Baris CAGLAR
FARKLI SINIR VE AKIġ
E. Murat SOZER
KOġULLARININ
GEÇIRGENLĠK ÖLÇÜM
DENEY SONUÇLARINA
ETKĠSĠ VE UYGUN VARTM
KALIP DOLUM
MODELLEMESĠ
DESIGN OF POLYMERIC COMPOSITE MATERIALS,
PRODUCTION AND CHARACTERIZATION / POLİMERİK
KOMPOZİTLERİN TASARIMI, ÜRETİMİ VE
KARAKTERİZASYONU
RELEASE AGENTS: IN THE
SERVICE OF COMPOSITE
Thomasz
MATERIALS IN ORDER TO
76
KRAUSE*
OPTIMIZE QUALITY OF PARTS
AND TOOL PROTECTION
Hamdi BAL,
M.Burak
ġAMġUL,
Rahim Can
PEKER
Sinem
ÖZTÜRK, Tuba
ALPYILDIZ,
Bülent Murat
STRUCTURAL ANALYSIS
OF A COMPOSITE MARINE
PROPELLER BY FINITE
ELEMENT METHOD /
KOMPOZĠT GEMĠ
PERVANESĠNĠNSONLUELEM
ANLAR YÖNTEMĠ ĠLEYAPISAL
ANALĠZĠNĠN
GERÇEKLEġTĠRĠLMESĠ
TENSĠLE PROPERTĠES OF
KNITTED FABRIC
REINFORCEMENTS FOR
STRUCTURAL COMPOSĠTES:
ix
77
81
ĠÆTEN,
Arif KURBAK
Hüseyin Erdem
YALKIN,
Bulent Murat
ICTEN,
Tuba
ALPYILDIZ3
Bedriye Nur
YEġĠL,
Bağdagül
KARAAĞAÆ
Andreas
LEUTERĠTZ*,
Burak KUTLU,
Ines KÜHNERT
EFFECT OF FIBRE TYPE AND
FABRIC PROPERTIES /
YAPISAL KOMPOZĠTLER ĠÆĠN
ÖRME KUMAġ
TAKVĠYELERĠNĠN ÆEKME
DAVRANIġLARI: LĠF TĠPĠ VE
KUMAġ ÖZELLĠKLERĠNĠN
ETKĠLERĠ
ENHANCEMENT OF SHEAR
PERFORMANCES OF FOAM
CORE SANDWICH
COMPOSITES /
KÖPÜK ÇEKĠRDEK ĠÇEREN
SANDVĠÇ KOMPOZĠTLERĠN
KAYMA PERFORMANSININ
ARTTIRILMASI
RHEOLOGICAL AND
MECHANICAL PROPERTIES
OF NR AND NR/ENR BASED
RUBBER COMPOUNDS
REINFORCED WITH
CHOPPED AND SIZED /
CARBON FĠBER /
KAPLANMIġ KESĠKLĠ
KARBON ELYAF ĠLE TAKVĠYE
EDĠLMĠġ NR VE NR/ENR
ESASLI KAUÇUK
KARIġIMLARININ REOLOJĠK
VE MEKANĠK ÖZELLĠKLERĠ
DEVELOPMENT OF
THERMALLY CONDUCTIVE
HBN-POLYAMIDE-6
COMPOSITES
x
88
91
96
Umut YERLEġEN
Samet ġAHĠN
Faruk Altan
YILDIRIM
Mustafa ÖKSÜZ
M. Galip
ICDUYGU,
Meltem
ASILTURK,
M. Cengiz ALTAN
Levent AYDIN,
Burcu KARACA
UĞURAL,
Esen
ÖZDOĞAN
INVESTIGATION OF
CONTINUOUS FIBER
REINFORCED PA6 AND PP
MATRIX COMPOSITES
ASSTRUCTURALAUTOMOTĠV
E COMPONENTS /
SÜREKLĠ ELYAF TAKVĠYELĠ PA6
VE PP MATRĠSLĠ
KOMPOZĠTLERĠN YAPISAL
OTOMOTĠV KOMPONENT
UYGULAMALARINDA
ĠNCELENMESĠ
PREPARATION AND
CHARACTERIZATION OF
POLY(METHYL
METHARCYLATE)
MICROCAPSULES
CONTAINING EPOXY RESIN
AND MULTI WALL CARBON
NANOTUBES /
EPOKSI REÇINE VE ÇOK
DUVARLI KARBON
NANOTÜPLER ĠÇEREN
POLI(METIL METAKRILAT)
MIKROKAPSÜLLERIN
HAZIRLANMASI VE
KARAKTERIZASYONU
DESIGN OF
DIMENSIONALLY STABLE
FLAX/POLYPROPYLENE
COMPOSITE PLATES BY
USING STOCHASTIC
OPTIMIZATION /
STOKASTĠK OPTĠMĠZASYON
ĠLE BOYUTSAL KARARLI
KETEN / POLĠPROPĠLEN
KOMPOZĠT PLAKALARIN
TASARIMI
xi
98
101
104
Tijen PAMĠR,
Elif ERCAN
Hayrullah
ÆETĠNKAYA
EceTopağaç
GERMEN,
Begüm Dilhan
CAN, Arda
AYTAÆ,
Devrim
BALKÖSE*
Samet YAĞMUR,
Metin TANOĞLU
COMPARATIVE
INVESTIGATION ON THE
CHEMICAL PROPERTIES OF
COMPOSITE BASED DIRECT,
INDIRECT AND CAD/CAM
RESTORATIVES CURED VĠA
DIFFERENT POLYMERIZATION
TECHNIQUES: A
PRELIMINARY STUDY
FARKLI POLĠMERĠZASYON
TEKNĠKLER ĠLE
SERTLEġTĠRĠLENKOMPOZĠT
ESASLI DĠREKT, ĠNDĠREKT VE
CAD/CAM RESTORATĠFLERĠN
KĠMYASAL ÖZELLĠKLERĠNĠN
KARġILAġTIRMALI OLARAK
ĠNCELENMESĠ: BĠR ÖN
ÇALIġMA
COMPOSITION,
MORPHOLOGY, MELTING
AND DEGRADATION
BEHAVIOR OF A
PEARLESCENT BOPP FILM
WITH CALCITE FILLER/
109
113
KALSĠT KATKILI ÇĠFT YÖNLÜ
GERDĠRĠLMĠġ PERLĠZE
FĠLMĠN BĠLEġĠMĠ,
MORFOLOJĠSĠ, ERĠME VE
BOZUNMA DAVRANIġI
INVESTIGATION OF
ENVIRONMENTAL
DURABILITY OF CARBON
FIBER/EPOXY COMPOSITES/
KARBON ELYAF / EPOKSĠ
KOMPOZĠTLERĠN ÇEVRESEL
ETKĠLERE KARġI DAYANIMININ
ĠNCELENMESĠ
xii
117
Bestenur
YALÆIN,
Candan ERBĠL
EFFECT OF CATIONIC AND
ZWITTERIONIC
COMONOMERS ON
MECHANICAL PROPERTIES
AND SWELLING BEHAVIOURS
OF TRADITIONAL AND
COMPOSITE PNIAAM
HYDROGELS/ GELENEKSEL VE
KOMPOZĠT PNIPAAM
HĠDROJELLERĠNĠN MEKANĠK
ÖZELLĠKLERĠ VE ġĠġME
DAVRANIġLARI ÜZERĠNE
KATYONĠK VE ZWĠTTERĠYONĠK
KOMONOMERLERĠN ETKĠSĠ
119
Fatma YEMIġÆI,
Sertan YEġIL,
AyĢe AYTAÆ
EFFECTS OF THE
PHOSPHORUS BASED FLAME
RETARDANT ADDITIVES ON
THE FLAME RETARDANCY OF
POLY(LACTIC ACID)/
POLĠ(LAKTĠK ASĠT)’ĠN ALEV
DAYANIMINA FOSFAT BAZLI
KATKI MADDELERĠNĠN ETKĠSĠ
125
PREPARATION AND
CHARACTERIZATION OF
RECYCLED CARBON FIBER
REINFORCED PLA/PEG
BLENDS/ GERĠ KAZANILMIġ
KARBON ELYAF TAKVĠYELĠ
PLA/PEG KARIġIMLARININ
HAZIRLANMASI VE
KARAKTERĠZASYONU
129
PREPARATION OF IMIDE
CONTAINING AMIDES OF
ROSIN AND STUDY OF THEIR
MODIFYING PROPERTIES IN
THE COMPOSITION OF SBR
/ ĠMĠD ĠÇEREN KOLOFAN
AMĠDLERĠNĠN ALINMASI VE SBR
TEMELĠNDE MODĠFĠYE EDĠCĠ
132
Mehmet
ÖZDEMĠR,
Ezgi ALKAN,
Betül ÖZCAN,
AyĢe AYTAÆ,
Pirguliyeva M.S.
xiii
E. Sıddık ĠÆLĠ*
ÖZELLĠKLERĠNĠN
ARAġTIRILMASI
POLYMERS IN ORGANIC
PHOTOELECTRONIC
TECHNOLOGIES
135
M. Özgür
SEYDĠBEYOĞLU,
Volkan ACAR,
Farzin AZĠMPOUR
Hamit AKBULUT
THE EFFECTS OFGRAPHENE
AND CARBON NANOTUBE ON
FLEXURAL PROPERTIES OF
BASALT FIBER REINFORCED
EPOXY COMPOSITES/ GRAFEN
VE KARBON NANOTÜP
KATKISININ BAZALT ELYAF
TAKVĠYELĠ EPOKSĠ
KOMPOZĠTLERĠNĠN EĞĠLME
DAVRANIġLARINA ETKĠLERĠ
139
Funda
TIHMINLIOĞLU
BIOACTIVE AGENT
INCORPORATED
MICRO/NANOSPHERE
COMPOSITES FOR HEALTH
APPLICATIONS
SAĞLIK UYGULAMALARINA
YÖNELĠK BĠYOAKTĠFMADDDE
YÜKLÜ MĠKRO/NANO KÜRE
KOMPOZĠTLERĠ
142
M. E. OZTOKSOY,
A.LEUTERITZ,N.
UYANIK
Zeynep AY,
Kadriye
ERTEKĠN,
Erdal ÆELĠK,
Canan
VARLIKLI,
EFFECT OF DIFFERENT
(NANO-)ADDITIVES ON
BURNING PROPERTIES OF
POLYSTYRENE COMPOSITES/
FARKLĠ NANO KATKĠLAR
EKLENEREK HAZĠRLANMĠS
POLĠSTĠREN KOMPOZĠTLERĠN
YANMA ÖZELLĠKLERĠNĠN
INCELENMESĠ
OXYGEN SENSING
PROPERTIES OF NANO-SILVER
DOPED RUTHENIUM(II)
DERIVATIVES IN REFINERY
RELATED WORKPLACE
ENVIRONMENTS/
xiv
146
148
Æiğdem ġAHĠN
H. SIRIN, M.
KODAL, B.
KARAAGAC G.
ÖZKOÆ
RAFINERI ÇALIġMA ORTAMLARI
NDA NANO GÜMÜġ KATKILI
RUTENYUM (II) TÜREVLERĠNĠN
OKSĠJEN ALGILAMA
ÖZELLĠKLERĠNĠN ĠNCELENMESĠ
DEVELOPMENT OF SILICONE
RUBBER/POSS
NANOCOMPOSITE
FORMULATION TO IMPROVE
INTERFACIAL ADHESION
BETWEEN
KEVLAR AND SILICONE /
KEVLAR VE SĠLĠKON
ARASINDAKĠ
YAPIġMAYIARTTIRMAK
AMACIYLA SĠLĠKON
KAUÇUK/POSS NANOKOMPZĠT
FORMÜLLERĠNĠN
GELĠġTĠRĠLMESĠ
151
BIOBASED POLYMERIC COMPOSITES / BİYOESASLI
POLİMERİK KOMPOZİTLER
Manfred
WĠLHELM*
Nihal SARĠER,
Refik ARAT,
Ezgi Ceren BOZ,
Emel ONDER
NON-LINEAR RHEOLOGY
AND COMBINED METHODS
IN RHEOLOGY AND
PROCESSING
SYNTHESIS OF BIOBASED
OLEOCARBONATES AND
THEIR USE IN THE
PRODUCTION OF THERMALLY
ENHANCED NANOFIBERS BY
ELECTROSPINNING/
BĠYOESASLI
OLEOKARBONATLARIN
SENTEZLENMESĠ VE
ELEKTROEĞĠRME ĠLE TERMAL
OLARAK ĠYĠLEġTĠRĠLMĠġ
NANOLĠF ÜRETĠMĠNDE
KULLANILMALARI
xv
156
158
Göksenin KURT
ÆÖMLEKÆĠ,
Sevgi ULUTAN.
Dilek DÖNMEZ,
ġeyma AKGÜL
NilüferKONUK
ÆU,Gizem
CĠVAN
ENCAPSULATION OF LINSEED
OIL FOR SELF HEALING
COATINGS /
KENDĠNĠ ĠYĠLEġTĠREBĠLEN
KAPLAMALAR ĠÇĠN KETEN
TOHUMU YAĞININ
KAPSÜLLENMESĠ
165
ENVIRONMENTAL IMPACTS AND WASTE
MANAGEMENT / ÇEVRESEL ETKİ VE ATIK YÖNETİMİ
Karl E.
LORBER*,
Gernot
KREINDL
Ertuğrul ERDIN
WASTE MANAGEMENT
OPTIONS FOR BIOBASED
POLYMERIC COMPOSITES
171
O. OGUZ
Y. Z.
MENCELOGLU*
GREEN COMPOSITE
MATERIALS WITH ENHANCED
STIFFNESS AND IMPACT
RESISTANCE
173
Fatih
MENGELOGLU, ,
Ġbrahim
H.BAġBOGA,
Kadir KARAKUS,
UTILIZATION OF FURNITURE
PLANT RESIDUE AND WASTE
TIRE POWDER IN THE
MANUFACTURE OF HDPE
BASED COMPOSITES /
HDPE ESASLI KOMPOZĠTLERĠN
ÜRETĠMĠNDE MOBĠLYA
FABRĠKASI ATIKLARININ VE
ATIK LASTĠK TOZLARININ
DEĞERLENDĠRĠLMESĠ
175
Karl E.
LORBER,
Renato SARC
Ertugrul ERDIN
WASTE AS SOLID RECOVERED
FUEL (SRF) IN CEMENT
INDUSTRY
177
NOVEL APPROACHES AND RESEARCH INTERESTS/
YENİ YAKLAŞIMLAR VE ARAŞTIRMA ALANLARI
xvi
F. Nil ERTAġ*
Levent PELIT,
Füsun PELIT,
Hasan ERTAġ
Zekerya
DURSUN,
ġükriye
KARABĠBEROĞ
LU,
Æağrı Ceylan
KOÆAK,
MürĢide Ceren
KARAKAġ
APPLICATIONS OF
POLYMERIC COMPOSITES IN
CHROMAOGRAPHIC
ANALYSIS
PREPARATION AND
CHARACTERIZATION OF
METAL NANO PARTICLES CONDUCTIVE POLYMER
OR CARBON BASED
COMPOSITE ELECTRODES
AND THEIR
ELECTROCHEMICAL
APPLICATIONS /
METALNANO PARÇACIKPOLĠMER YA DA KARBON
ESASLI KOMPOZĠT
ELEKTROTLARIN
HAZIRLANMASI,
KARAKTERĠZASYONU
VEELEKTROKĠMYASAL
UYGULAMALARI
181
183
Yusuf DĠLGĠN,
Zekerya DURSUN,
Gürel NĠġLĠ, H.
Ġsmet GÖKÆEL,
Berrin YENĠGÜL
IMPORTANCE OF COMPOSITE
ELECTRODES IN
ELECTROANALYTICAL
APPLICATIONS /
ELEKTROANALĠTĠK
UYGULAMLARDA KOMPOZĠT
ELEKTROTLARIN ÖNEMĠ
189
Canan
NAKĠBOĞLU*
RECENT DEVELOPMENTS ON
STEM EDUCATION
AND INVESTIGATION OF
POLYMERIC COMPOSITE
EDUCATION AT UNDER
GRADUATE LEVEL
STEM EĞĠTĠMĠNDEKĠ SON
GELĠġMELER VE ÜNĠVERSĠTE
DÜZEYĠNDE POLĠMERĠK
KOMPOZĠT EĞĠTĠMĠNĠN
ĠNCELENMESĠ
193
xvii
Ġ. Hakkı
HACIALĠOĞLU
*
TÜRKĠYE KOMPOZĠT
SEKTÖRÜ 2014 YILI
DEĞERLENDĠRMESĠ
198
POSTER PRESENTATIONS / POSTER BİLDİRİLER
Oktay BAYKARA,
A. Alchekh wis,
ġ.Gozde ĠRĠM,
Fatih KULUÖZTÜRK,
Guralp OZKOC, Ahmet
AVCI, Mahmut
DOĞRU4
Ali AVCI,
Kamil ġĠRĠN
Ali AVCI,
Kamil ġĠRĠN
MECHANICAL, THERMAL
AND -RAY SHIELDING
PROPERTIES OF
HDPE/BN/Gd2O3 TERNARY
NAOCOMPOSITES:
“EFFECTS OF PARTICLE
CONCENTRATION”/
HDPE/BN/Gd2O3 ÜÇLÜ
NANOKOMPOZĠTLERĠN
MEKANĠK TERMAL VE IġINI ZIRHLAMA
ÖZELLĠKLERĠ:
“PARÇACIK
KONSATRASYONUNUN
ETKĠSĠ
THERMAL AND
MORPHOLOGICAL
PROPERTIES OF NEW
FLUORESCENT
POLYURETHANES
CONTAINING IMIDE
LINKAGE / ĠMĠD GRUBU
ĠÇEREN YENĠ FLORESAN
POLĠÜRETANLARIN TERMAL
VE MORFOLOJĠK
ÖZELLĠKLERĠ
THERMAL AND
PHOTOPHYSICAL
PROPERTIES OF NOVEL
POLYIMIDES CONTAINING
URETHANE GROUP /
ÜRETAN GRUBU ĠÇEREN
YENĠ TÜR POLĠĠMĠDLERĠN
TERMAL VE FOTOFĠZĠKSEL
ÖZELLĠKLERĠ
xviii
201
205
210
Alper KASGOZ
M. Begüm ALANALP,
Ali DURMUġ
Alper Tolga EKER,
Gözde AKTAġ,
Æağrı ALTUĞ,
Emir ÖZÆALIġKAN,
Sinan AKGÖL,
Erhan DĠNÆKAYA,
Adil DENĠZLĠ
Arzu YALÆIN
MELĠKOĞLU,
Sami SAYER,
Özlem KIZILIRMAK
ESMER
PREPARATION OF CARBON
FILLED THERMOPLASTIC
COMPOSITES AND
INVESTIGATION OF THEIR
ELECTROMAGNETIC
WAVE SHIELDING
PROPERTIES /
KARBON DOLGULU
TERMOPLASTĠK
KOMPOZĠTLERĠN
HAZIRLANMASI VE
ELEKTROMANYETĠK DALGA
KALKANLAMA
ÖZELLĠKLERĠNĠN
ĠNCELENMESĠ
TESTOSTERONE
ĠMPRINTED COMPOSITE
POLYMER APPLIED
ĠMPEDIMETRIC
BIOSENSOR: PRELIMINARY
STUDY /
TESTOSTERON MOLEKÜLÜ
BASKILANMIġ KOMPOZĠT
POLĠMERĠN BĠYOSENSÖR
UYGULAMASI: ÖNÇALIġMA
PRODUCTION WITH GASASISTED INJECTION
MOULDING TECHNOLOGY
IN THERMOPLASTIC
BASED MATERIALS /
TERMOPLASTĠK ESASLI
MALZEMELERDE GAZ
ENJEKSĠYON
TEKNOLOJĠSĠYLE ÜRETĠM
xix
215
219
222
Özlem
KIZILIRMAK
ESMER,
Arzu YALÆIN
MELĠKOĞLU
HEALTH AND SAFETY
CONCERNS FOR NANOBIOCOMPOSITE FOOD
PACKAGĠNG-MIGRATION/
NANO-BĠYOKOMPOZĠT
GIDA AMBALAJ
MATERYALLERĠNDE
SAĞLIK VE GÜVENLĠK
ENDĠġELERĠMĠGRASYON
225
Betül KARADOĞAN,
Zeynep TÜRK,
Seyfullah MADAKBAġ
THERMOPLASTIC
POLYURETHANE /
BARIUMMETABORATE
COMPOSITE FILMS
TERMOPLASTĠK
POLĠÜRETAN / BARYUM
METABORAT KOMPOZĠT
FĠLMLER
228
Burcu KARACA
UĞURAL,
M.Özgür
SEYDĠBEYOĞLU,
Seçkin ERDEN,
Levent AYDIN,
Esen ÖZDOĞAN
PHYSICAL
CHARACTERĠZATĠON OF
UNĠDĠRECTĠONAL
FLAX/POLYPROPYLENE
COMPOSĠTE PLATES
MANUFACTURED FROM
COMMINGLED YARNS/
KARIġIM ĠPLĠKLERDEN
ÜRETĠLEN TEK YÖNLÜ
KETEN/POLĠPROPĠLEN
KOMPOZĠT PLAKALARIN
FĠZĠKSEL
KARAKTERĠZASYONU
xx
231
Æiçek ENDEġAV,
Bestenur YALÆIN,
Candan ERBĠL
POLY (NISOPROPYLACRYLAMID
E) INTERPENETRATING
NETWORKS
REĠNFORCED WITH
LAPONITE RD/
LAPONĠT RD ĠLE
GÜÇLENDĠRĠLMĠġ POLĠ
(NĠZOPROPĠLAKRĠLAMĠD)
ĠÇ ĠÇE GEÇMĠġ AĞ
YAPILARI
236
Ece YAKKAN, Tuğçe
UYSALMAN, Metehan
ATAGÜR, Hilal
KARA, Altan
YILDIRIM, Burcu
GIRGINER,
M. Özgür
SEYDIBEYOĞLU,
Kutlay SEVER
INTERFACIAL ADHESION
AND MECHANICAL
PROPERTIES OF
NANOCELLULOSE–
POLYPROPYLENE
COMPOSITES REINFORCED
MAPP AND
FUSABOND®E265 / MAPP
VE FUSABOND®E265
KATKILI NANOSELÜLOZPOLĠPROPĠLEN
KOMPOZĠTLERĠNĠN ARAYÜZ
ETKĠLEġĠMĠ VE MEKANĠK
ÖZELLĠKLERĠ
242
Emel Ceyhun SABIR
Esra KABAK,
Kadriye ERTEKĠN,
Ozlem OTER ,
Serpil DENĠZALTI
,Engin
ÆETĠNKAYA,
Erdal CELĠK
NATURAL FIBERS AS
REINFORCED FOR
COMPOSITE/ KOMPOZĠTLER
ĠÇĠN DOĞAL LĠF KULLANIMI
SENSING OF INDOOR
ACID VAPORS WITH
NEW PH DYES IN
POLYMERIC NANO
FIBERS/
POLĠMERĠK
NANOFĠBERLERDE YENĠ
PH BOYALARIYLA
ĠÇMEKANLARDAKĠ ASĠT
xxi
246
254
Esra KABAK,
Kadriye ERTEKĠN,
Ozlem OTER ,
Serpil DENĠZALTI
,Engin
ÆETĠNKAYA,
Erdal CELĠK
Ferhat YILDIRIM,
Murat
KOYUNBAKAN
Salih Hakan
YETGĠN,
Osman ÖZTÜRK
Mustafa AYDIN,
Ali ÜNÜVAR
BUHARLARININ
ALGILANMASI
DESIGN OF NEW
NANOSILVER DOPPED
POLYMERIC
MEMBRANES FOR THE
SENSING OF ACIDIC
VAPORS IN
WORKPLACES/
ĠġYERLERĠNDE BULUNAN
ASĠDĠK BUHARLARIN
TAYĠNĠ ĠÇĠN
NANOGÜMÜġ ĠÇEREN
POLĠMERĠK
MEMBRANLARIN
GELĠġTĠRĠLMESĠ
INVESTIGATION OF
DRILLING OF GLASS
FIBER REINFORCED
POLYPHENYLENE
SULPHIDE POLYMER
MATERIAL: THRUST
FORCES AND SURFACE
DAMAGES/
CAM ELYAF KATKILI
POLĠFENĠLEN SÜLFĠT
POLĠMER
MALZEMELERĠN
DELĠNMELERĠNĠN
ĠNCELENMESĠ: ĠTME
KUVVETLERĠ VE YÜZEY
HASARLARI
xxii
255
259
Ferhat YILDIRIM,
Salih Hakan
YETGIN,
Hüseyin UNAL
INVESTIGATION OF
MECHANICAL
PROPERTIES OF
COMPATIBILIZER AND
NANOCLAY FILLED PP /
POLYMER
UYUMLAġTIRICI VE
NANO-KĠL KATKILI PP
POLĠMERĠNĠN MEKANĠK
ÖZELLĠKLERĠNĠN
ĠNCELENMESĠ
264
Fuat ÆELĠK,
Kerim GÜNAY, Berna
TOSUN
M. Faruk
EBEOĞLUGĠL
USING POLYMERIC
FLEXIBLE MAGNETIC
MATERIAL
PRODUCTION WASTE
TONER POWDER/
ATIK TONER TOZLARININ
ESNEK POLĠMEĠRK
MANYETĠK MALZEME
ÜRETĠMĠNDE
KULLANILMASI
267
Gözde AKTAġ,
Alper Tolga EKER,
Merve YAġAR,
Özge UYSAL,
Zeynep ÆELĠK,
Emir
ÖZÆALIġKAN,
Æağrı ALTUĞ,
Erhan
DĠNÆKAYA,
Sinan AKGÖL
MOLECULAR
IMPRINTED COMPOSITE
POLYMER BASED
BIOSENSOR
APPLICATIONS/
MOLEKÜLER
BASKILANMIġ KOMPOZĠT
POLĠMERLERĠN
BĠYOSENSÖR
UYGULAMALARI
269
xxiii
S. FILIZGÖK,
M. KODAL,
G. ÖZKOÆ
THE EFFECTS OF
NANOPARTICLE SHAPE ON
THE CRYSTALLIZATION
KINETICS OF
POLY(BUTYLENE
SUCCINATE) BASED
NANOCOMPOSITES
/POLĠ(BÜTĠLEN SUKSĠNAT)
NANOKOMPOZĠTLERĠNDE
PARTĠKÜL ġEKLĠNĠN
KRĠSTALĠZASYON
KĠNETĠĞĠNE
ETKĠLERĠ
272
Seyhan
BOYACIOGLU, Gizem
TURGUT, Aysun
YILDIRIM,
OzgeYOGURTCU,
Nilay KILIÆ,
Mehmet KODAL,
Guralp OZKOC
PRODUCTION OF
NANOCOMPOSITE
POLYSTYRENE/POSSMICR
O-BEADS/
NANOKOMPOZĠT
POLĠSTĠREN/POSS
MĠKROKÜRELERĠN ÜRETĠMĠ
276
Aydın H., Gören R
Ġlknur ÆAVUġOĞLU
Mustafa ÆAKIR
EFFECT OF
COLEMANITE ON
THERMAL AND
MINERALOGICAL
PROPERTIES OF
TRADITIONAL
MULLITE/ZIRCONIA
COMPOSITE
GELENEKSEL
MULLĠT/ZIRKONYA
KOMPOZĠTĠN TERMAL VE
MĠNERALOJĠK
ÖZELLĠKLERĠNE
KOLEMANĠT’ĠN ETKĠSĠ
THE OPTĠMĠZATĠON OF
DRĠLLĠNG PARAMETERS
OF SURFACE MODĠFĠED
GLASS FĠBER REĠNFORCED
xxiv
279
280
K.Banu SUGÖZÜ,
Behçet DAĞHAN
K. Banu SUGÖZÜ,
Ġlker SUGÖZÜ
K. Banu
SUGÖZÜ,Ahmet
AKDEMĠR
PLASTĠCS VĠA TAGUCHĠ
METHOD/
YÜZEYĠ MODĠFĠYE EDĠLMĠġ
CAM ELYAF TAKVĠYELĠ
KOMPOZĠTLERĠN DELME
PARAMETRELERĠNĠN
TAGUCHĠ METODUYLA
OPTĠMĠZASYONU
EFFECT OF HEAT
TREATMENT TIME ON
FRICTION AND WEAR IN
THE PRODUCTION OF
BRAKE PADS WITH
POLYMER MATRIX/
POLĠMER MATRĠSLĠ FREN
BALATASI ÜRETĠMĠNDE
ISIL ĠġLEM SÜRESĠNĠN
SÜRTÜNME VE AġINMAYA
ETKĠSĠ
EFFECT OF HOTPRESSING PRESSURE ON
THE FRICTION
PERFORMANCE OF
POLYMERIC
COMPOSITE MATERIALS
/
POLĠMERĠK KOMPOZĠT
MALZEMELERDE SICAK
PRESLEME BASINCININ
SÜRTÜNME
PERFORMANSINA ETKĠSĠ
INVESTIGATION OF
EFFECT OFHOT
PRESSING TIME ON
BRAKING
PERFORMANCE IN THE
PRODUCTION OF BRAKE
PADS WITH POLYMER
MATRIX/
POLĠMER MATRĠSLĠ FREN
BALATASI ÜRETĠMĠNDE
xxv
283
286
288
K. Banu SUGÖZÜ,
Behçet DAĞHAN
K. Banu SUGÖZÜ,
Necati ATABERK
SICAK PRESLEME
SÜRESĠNĠN FRENLEME
PERFORMANSINA
ETKĠSĠNĠN
ARAġTIRILMASI
THE EFFECT TO
BRAKING
PERFORMANCE OF
COLD PRESSING
PRESSURE IN THE
PRODUCTION BRAKE
PADS WITH POLYMERIC
COMPOSITE FRICTION
MATERIALS /
SÜRTÜNME
MALZEMELERĠ ĠLE
BALATA ÜRETĠMĠNDE
SOĞUK PRESLEME
BASINCININ FRENLEME
EFFECT OF POWDER
MIXING TIME TO
FRICTION
PERFORMANCE IN THE
PRODUCTION OF
POLYMERIC
COMPOSITE MATERIALS
MALZEMELERĠN
ÜRETĠMĠNDE TOZ
KARIġTIRMA SÜRESĠNĠN
SÜRTÜNME
xxvi
290
293
Kadir KARAKUS,
Fatih
MENGELOGLU,
Belgin SEKER,
Ġbrahim KILIC
THE MANUFACTURE OF
LIGNOCELLULOSIC
MATERIAL FILLED
POLYSTYRENE BASED
COMPOSITES /
ENJEKSĠYON KALIPLAMA
YÖNTEMĠYLE
LĠGNOSELÜLOZĠK
DOLGU MADDESĠ
KATKILI POLĠSTĠREN
ESASLI KOMPOZĠTLERĠN
ÜRETĠLMESĠ
296
Mehmet KODAL,
Hümeyra ġĠRĠN,
Güralp ÖZKOÆ
EFFECTS OF
HYDROXYL-POSS ON
THE NON-ISOTHERMAL
CRYSTALLIZATION
KINETICS OF
PLASTICIZED PLA/
HĠDROKSĠL POSS’UN
PLASTĠKLEġTĠRĠLMĠġ PLA
NANOKOMPOZĠTLERĠN
ĠZOTERMAL OLMAYAN
KRĠSTALĠZASYON
KĠNETĠĞĠNE ETKĠSĠ
299
Metehan ATAGÜR
Tuğçe
UYSALMAN,
Hilal KARA,
Ece YAKKAN,
M. Özgür
SEYDIBEYOĞLU
Uğur
MALAYOĞLU
PRODUCTION AND
CHARACTERIZATION OF
TPU NANOCOMPOSITES
REINFORCED WITH
CLAY MINERALS
WHICH HAVE
DIFFERENT
MICROSTRUCTURES /
FARKLI MĠKROYAPIYA
SAHĠP KĠL MĠNERALLERĠ
KATKILI TPU
NANOKOMPOZĠTLERĠNĠN
ÜRETĠMĠ VE
KARAKTERĠZASYONU
304
xxvii
Mürüvvet Begüm
ÖZEN,
Karl-Friedrich
RATZSCH,
Volker RÄNTZSCH,
Manfred WILHELM
Oktay BAYKARA,
A. Alchekh WIS,
ġ.Gozde Ġrim, Fatih
KULUÖZTÜR,
Guralp OZKOC,
Ahmet AVCI
Mahmut DOĞRU
Refik ARAT,
Tarık EREN, Nurseli
UYANIK
CORRELATING
CRYSTALLIZATION
KINETICS AND
RHEOLOGICAL
PROPERTIES OF
POLYETHYLENE USING A
NEW RHEO-NMR SETUP
SELF-ATTENUATION OF
GAMMA RAYS BY
HDPE/hBN COMPOSITES:
“ESTIMATION OF
PARTICLE SIZE
EFFECT”/
HDPE/BN
KOMPOZĠTLERĠNĠN
GAMA IġININI
YAVAġLATMA VE
MEKANĠK ÖZELLĠKLERĠ:
“PARÇACIK BOYUTU
ETKĠSĠNĠN
BELĠRLENMESĠ”
INVESTIGATION OF
MECHANICAL,
THERMAL AND
FLAMMABILITY
PROPERTIES OF
POLYSTYRENE
NANOCOMPOSITES
CONTAINING
FUNCTIONALIZED
HALLOYSITE/
FONKSĠYONLANDIRILMIġ
HALLOSĠT ĠÇEREN
POLĠSTĠREN
NANOKOMPOZĠTLERĠN
MEKANĠK, TERMAL VE
TUTUġMA
ÖZELLĠKLERĠNĠN
ĠNCELENMESĠ
xxviii
308
311
316
Rita
SHAHNAZARLI
Tuğçe
UYSALMAN,
Ece YAKKAN,
Metehan ATAGÜR,
Hilal KARA,
Altan YILDIRIM,
Burcu
GIRGINER,
M. Özgür
SEYDIBEYOĞLU
Kutlay SEVER
Berfu BĠLGE,
Türker YETĠK,
Tuba TUNA,
AyĢe AYTAÆ
ADDUCTS OF THIOLS WITH
VINYLCYCLOPROPYL
ETHERS – BIOCIDE
ADDITIONS TO SYNTHETIC
POLYMERS/
ALLILTSIKROPROPILMETIL
ESTERLERIN TIYOLLARLA
ADÜKTLERI – SENTETIK
POLIMERLER IÇIN
BIYOSIDAL KATKILAR
THE EFFECT OF TWO
DIFFERENT COUPLING
AGENTS ON THERMAL
AND MECHANICAL
PROPERTIES OF LIGNIN
REINFORCED
POLYPROPYLENE /
COMPOSITES
ĠKĠ FARKLI BĠRLEġTĠRĠCĠ
AJANIN LĠGNĠN KATKILI
POLĠPROPĠLEN
KOMPOZĠTLERĠNĠN ISIL
VE MEKANĠK
ÖZELLĠKLERĠNE ETKĠSĠ
INVESTIGATION OF THE
PROPERTIES OF TYRE
TREAD COMPOUNDS
WITH REINFORCED BY
USING DIFFERENT
TYPES OF CARBON
FIBERS/
FARKLI KARBON ELYAF
TÜRLERĠ ĠLE
DESTEKLENMĠġ LASTĠK
SIRT KARIġIMLARININ
ÖZELLĠKLERĠNĠN
ĠNCELENMESĠ
xxix
321
325
329
Ümit TAYFUN,
Mehmet DOĞAN,
Erdal BAYRAMLI
Ümit TAYFUN,
Mehmet DOĞAN,
Erdal BAYRAMLI
Yasemin GÜNDOĞDU
CEYLAN
MECHANICAL, FLOW
AND WATER UPTAKE
PROPERTIES OF RICE
STRAW/TPU ECOCOMPOSITES:
INFLUENCE OF
SURFACE
MODIFICATION OF RICE
STRAW /
ÇELTĠK SAPINA YÜZEY
MODĠFĠKASYONLARI
UYGULANMASININ
TPU/ÇELTĠK SAPI EKOKOMPOZĠTLERIN
MEKANĠK, AKIġ VE SU
EMME ÖZELLĠKLERĠNE
ETKĠLERI
INVESTIGATIONS ON THE
SHORT CARBON FIBER
REINFORCED
POLYURETHANE
ELASTOMER COMPOSITES
/
KISA KARBON
ELYAFTAKVĠYELĠ
POLĠÜRETAN ELASTOMER
KOMPOZĠTLER ÜZERĠNE
ÇALIġMALAR
REUSE OF THE RECYCLED
PLASTIC PARTS WHICH
ARE PRODUCED FROM ABS
AND PC/ABS BLENDS/ ABS,
PC/ABS
HAMMADDELERĠNDEN
ÜRETĠLMĠġ PLASTĠK
PARÇALARIN GERĠ
DÖNÜġÜMLERĠNĠN
SAĞLANARAK TEKRAR
KULLANIMLARININ
SAĞLANMASI
xxx
333
337
341
IMPORTANCE OF
DECOMPOSITION AND
Zahide ÖztaĢ
RECYCLING OF METALLIC
KAPLAN,
COATED PLASTICS /
M.Haluk TÜRKDEMĠR
KROM KAPLANMIġ
345
YaseminGÜNDOĞDU
PLASTĠKLERĠN
CEYLAN1
AYRIġTIRILARAK (PLASTĠKMETAL) EKONOMĠYE GERĠ
KAZANDIRILMASI
APPLIED WORKSHOP PRESENTATION/ UYGULAMALI
ÇALIŞTAY BİLDİRİLERİ
CAD DATASI MEVCUT
ÜRÜNÜN CNC ĠġLEME
Orhan ÆELEBĠ
351
MERKEZĠNDE MDF
MODELĠNĠN YAPILMASI.
Levent PELIT
USAGE OF POLYMERIC
Tuğberk N. DIZDAġ,
COMPOSITE AS ANALYSIS
Ġmran GÜNEY,
MATERIAL/
352
Füsun PELIT,
POLĠMERĠK KOMPOZĠTLERĠN
Hasan ERTAġ
ANALĠZ MATERYALĠ
F. Nil ERTAġ
OLARAK KULLANIMI
PREPARATION OF METAL
NANO PARTICLES –
POLYANILINE COMPOSITE
ELECTRODES AND THEIR
ELECTROCHEMICAL
Müge ġATIR,
APPLICATIONS/
Zekerya DURSUN
METAL NANO PARÇACIK355
POLĠMER KOMPOZĠT
ELEKTROTLARIN
HAZIRLANMASI,
KARAKTERĠZASYONU VE
ELEKTROKĠMYASALUYGU
LAMALARI
xxxi
INTRODUCTION
Since the first national Meeting held in 2006, International Polymeric
Composites Symposium, Exhibition and Brokerage Event is being
organized biennially. On behalf of the Organizing Committee, we
warmly welcome your participation in the 5th Biennial Meeting of the
IPC 2015. This time, we have chosen a beautiful location for this
meeting which is being held at the ÆeĢme Altın Yunus Hotel. This
conference covers the traditional and the new areas of polymeric
composites and short period workshops have also been organized to
meet the requests of the participants in particular areas.
We hope that this meeting will establish links between researchers with
common interests to facilitate the growth of new ideas in research and
an awareness of the scientific basis underlying these processes will
stimulate further developments and lead to new and more efficient
applications.
Polymeric composites are gradually drawing more attention in our
country as well as all around the world. Being a scientific and sectorial
material, Polymeric composites continue to evolve as the environmental
and economic challenges encountered in transforming science to
practice are unraveled with wise solutionsto share scientific and
technical knowledge in the fields of polymeric composite materials
production, usage and development in the national and international
platforms, as well as to identify and solve the encountered
We believe that with common sense and valuable discussions will
highly contribute to attain better solutions for our daily lives. Even
being scheduled in a short period of time, the workshops were designed
to involve applications and demonstrations and we would like to take
this opportunity to thank all the academicians and distinguished guests
from abroad who will contribute in both theoretical and experimental
basis.
In addition, the use of polymeric composites for analysis purposes on
scientific studies will be demonstrated by experiments and video
presentations. We thank the academicians for their effort. The
participants will be awarded with the certificates afterwards.
The oral and poster presentations will be evaluated in Brokerage upon
the admission of the corresponding authors.
xxxii
Exhibition, workshop and poster Hall are specially designed for the
occasion. There will be 25 companies including the sponsor
organizations. These companies are expected to greatly contribute to
the comprehension of the fundamental and applied aspects in each
particular domain of research disregarding the commercial aspects. We
thank in advance to all the companies for their kind contributions.
Symposium book covers all the abstracts of presentations and full
manuscripts will be handed over in CD form.
Oral presentations are scheduled in 13 sessions with one parallel
session in the afternoon session in 8th of May. Most of the participants
are from different part of Turkey and other participants from abroad
along with the distinguished guests will greatly contribute to the
scientific aspect of the meeting. We would like to thank all participants
for their contributions.
We would like to thank HERKĠM POLYMER CHEMISTRY
INDUSTRY INC. (Mr. Hasan Ömer) for his contributions from the
start, and the institutions ISTANBUL CHEMICAL AND CHEMICAL
PRODUCTS
EXPORTERS‟
ASSOCIATIONS,
AEGEAN
EXPORTERS‟ ASSOCIATIONS, DYO, TAI, AKZO NOBEL
KEMĠPOL, BOYTEK, PETKĠM, KOSSE COMPOSITES, ESENLĠ
TRANSPORTATION TOURISM INDUSTRY INC., LITERATUR
CHEMICALS, LITERATUR CHEMICALS, KORDSA GLOBAL
INDUSTRIAL FIBRE AND CORD FABRIC INDUSTRY INC,
SONMEZ
HOLDING,
POLUTEK
POLYESTER
AND
POLYURATHANE LIMITED COMPANY, FARPLAS INC.,
ERENLĠ RUBBER AND PLASTICS INDUSTRY, ANTONPAAR,
and AEGEAN REGION CHAMBER OF INDUSTRY for their
contributions.
We would also like to thank the members of the board of directors of
the Chamber of Chemical Engineers, the secretariat who prepared the
activity with their hard work, the personnel of the chamber, and all our
members and all of the organizations and institutions.
Symposium Executive and Organizing Committee
xxxiii
ÖNSÖZ
2006'dan günümüze bienal olarak gerçekleĢtirilen Polimerik
Kompozitler Sempozyum ve Sergisi bilimsel etkinliğinin ilki ulusal
olmak üzere 5.cisi "4. Uluslararası Polimerik Kompozit Sempozyumu
Sergi ve Proje Pazarı" olarak, bukez farklı bir mekanda ÆeĢme
Altınyunus Oteli'nde yapılmaktadır. Her etkinlikte katılımcıların
isteklerine yönelik kısa süreli çalıĢtaylarda düzenlenmiĢtir.
Umarız katılımcılar olarak hepimiz iyi bir ortamda bilimsel ve
teknolojik bilgi paylaĢımı, yeniliklerin izlenmesi, konuların tartıĢılması
ve çalıĢtayın, serginin verimliliği beklediğimiz ve istediğimiz yararı
sağlayabilir. Polimerik kompozit alanı bilindiği gibi dünyada ve
ülkemizde bilimsel ve sektörel olarak giderek artan ilgi ile çalıĢılıp
geliĢirken özellikle çevresel sorunlar ve ekonomik konumların değiĢken
olmaları sonucu zorluklar ortaya çıkarmakta ve bunların doğru
çözümleri ile daha sağlıklı bir geliĢmeye evrilmektedir.
Bu etkinliklerin ortak akıl ve tartıĢmalarla, ilgili kesimlerin varlığında,
daha iyiye ulaĢmada yararı büyük olacaktır. ÆalıĢtayın kısa sürede bile
olsa uygulamalı biçimde gerçekleĢmesi önerilerine yönelik çalıĢmalar
yapılmıĢtır. Bu amaç için sanayiden, üniversitelerimizden ve
yurtdıĢından uzmanlaĢmıĢ değerli elemanlar kuramsal ve deneysel katkı
vereceklerdir. Kendilerine çok teĢekkür ederiz.
Ayrıca bilimsel çalıĢmalarda da laboratuvar düzeyinde analiz
yöntemlerinde kompozit kullanımının nedenli yarar sağladığı deneyler
yapılarak ve video gösterimleriyle açıklanacaktır. Emek veren öğretim
üyelerine teĢekkür ederiz.
Bu etkinlikler sonrası çalıĢtay katılımcılarına katılım belgeleri
verilecektir.
Proje pazarında ise, bildiri olarak gerek sözlü gerek poster biçiminde
sunulan çalıĢmalar, bildiri sahiplerinin de onayı alınarak proje
pazarında değerlendirilecektir.
Sergi, çalıĢtay ve poster salonu özel olarak düzenlenmiĢtir. Sergi
alanında yeralanlar baĢta destek veren kuruluĢlar olmak üzere toplam
25 kuruluĢ bulunmaktadır. Bu kuruluĢlar ticari amaç gütmeden bu
alanda sunulan konuların daha etkin ve somut olarak anlaĢılmasını ve
xxxiv
uygulama alanlarının geniĢliğini göstermeleri açısında da yararları
büyük olacaktır.
Sergi alanı katılımcılarına bu duyarlı davranıĢları nedeniyle teĢekkür
ediyoruz.
Sempozyum ve çalıĢtayda sunulan bildiri özetleri özet kitapçığında
toplanmıĢ, tam metinler cd olarak iletilecektir.
Sözlü sunumlar 8 Mayıs öğleden sonraki oturumlar paralel olmak üzere
13 oturum da toplanmıĢtır.
Katılımcıların çoğu yurtiçinden değerli uzmanlardır. Ancak
yurtdıĢından gerek çağrılı gerek baĢvuru ile gelenler saygın nitelikli
olmaları yönüyle bu etkinliğe değer katacaklardır.
Tüm sunum yapan katkı veren katılımcılarımıza çok teĢekkür ederiz.
Bu etkinliğin ilk baĢlatılmasında fikir veren katkılarını tüm etkinlikler
sırasında esirgemeyen ana sponsor Herkim (Sayın Hasan Ömer) aynı
Ģekilde bu etkinliklerin sürdürülmesine katkılarıyla sağlayan
TÜBĠTAK, ĠSTANBUL KĠMYEVĠ MADDELER VE MAMÜLLERĠ
ĠHRACATÆI BĠRLĠĞĠ, EGE ĠHRACATÆI BĠRLĠKLERĠ, DYO, TAĠ,
AKZO NOBEL KEMĠPOL, BOYTEK, PETKĠM, KOSSE, ESENLĠ
TURĠZM, LĠTERATÜR KĠMYA, ĠZMĠR TĠCARET ODASI,
KORDSA, SÖNMEZ ASF PLASTĠK, POLĠTEK FARPLAS, ERENLĠ
SAÆ PROFĠL, ANTONPAAR, EBSO 'ya teĢekkür ederiz.
Ayrıca bu etkinliğin gerçekleĢmesinde KMO Yönetimi ve koordinatör
olarak görevi üstlenen Ege Bölge ġubesi Yönetim Kurulu'na emeği ile
gece gündüz çalıĢan sekreterya görevini yürüten sekreteryamıza, oda
çalıĢanlarımıza ve destek veren tüm üyelerimize kurum ve
kuruluĢlarımıza teĢekkür ederiz.
Saygılarımızla,
Sempozyum Yürütme ve Düzenleme Kurulu
xxxv
COMMITTEE/ KURULLAR
EXECUTIVE COMMITTEE/ YÜRÜTME KURULU
Cengiz ALTAN, Prof.Dr.
University of Oklahoma/ Oklahoma
Üniversitesi
Ferda ÖNEN
UCTEA Chamber of Chemical
Engineers/ TMMOB Kimya Mühendisleri
Odası
Gürel NĠġLĠ, Prof.Dr.
Engineers/ TMMOB Kimya Mühendisleri
Odası
Hasan ÖMER
Engineers/ TMMOB KimyaMühendisleri
Odası
Ġbrahim KÖSE
Chemist Society/Kimyagerler Derneği
Ġsmail Hakkı
HACIALĠOĞLU
Turkısh Composıte Manufacturers
Assocıatıon/ Kompozit Sanayicileri
Derneği
M. Özgür
SEYDĠBEYOĞLU, Doç.
Dr.
Katip Æelebi University/ Kâtip Çelebi
Üniversitesi
Nurseli UYANIK,
Prof.Dr.
Istanbul Technical University/ Ġstanbul
Teknik Üniversitesi
Ülkü YILMAZER,
Prof.Dr.
Middle East Technical University/
Ortadoğu Teknik Üniversitesi
SECRETERIAT / SEKRETERYA
Seren TÜRKER
UCTEA Chamber of Chemical Engineers/
xxxvi
ORGANIZING COMMITTEE/ DÜZENLEME KURULU
Ali UĞURLU, Dr.
TMMOB KimyaMühendisleri Odası
Arzu YALÆIN
MELĠKOĞLU
Aysu DALAN
BENLĠOĞLU
Ġstanbul
KimyeviMaddelerveMamulleriĠhracatçıları
Birliği/ Ġstanbul Chemicals and Chemical
Products’ Exporters Associations
Barbaros AKKURT,
Dr.
Turkish Chemical Society/ Türkiye Kimya
Derneği
Cengiz KOCAGĠL
Aegean Region Chamber of Industry/ Ege
Bölgesi Sanayi Odası
Ekin TAġKIN
Aegean Associations ofImporters/ Ege
Ġhracatçı Birlikleri
Erdinç ĠKĠZOĞLU
Ege University/ Ege Üniversitesi
Erkan ERSÖZ, Dr.
Ertuğrul ERDĠN,
Prof.Dr.
Esen Leyla ĠMREN
UCTEA Chamber of Textile Engineers/
TMMOB Tekstil Mühendisleri Odası
Filiz
KARAOSMANOĞLU
Prof.Dr.
Gökdeniz NEġER,
Prof.Dr.
UCTEA The Chamber of Turkish Naval
Architects & Marine Engineers/ TMMOB
Gemi Mühendisleri Odası
xxxvii
Hasan SARPTAġ,
Yrd.Doç.Dr.
Hüseyin DAĞLAR
Dağlar Chemicals Company/ Dağlar
Kimya Ltd.ġti.
Ġbrahim AKYÜREK
Ġbrahim KÖSE
Kosse Composite Marketing/ Kosse
Kompozit Ltd. ġti
Ġhsan YaĢar ÖZTÜRK
UCTEA Chamber of Chemical Engineers /
Ġsmail DARCAN
Boytek Resins Company / Boytek Reçine
A.ġ.
Mesut YENĠGÜL,
Prof.Dr.
Metehan ATAGÜR,
ArĢ.Gör.
KatipÆelebi University / Kâtip Çelebi
Üniversitesi
Metin TANOĞLU,
Prof. Dr.
Ġzmir Institute of Technology/ Ġzmir Yüksek
Teknoloji Enstitüsü
Misir AHMEDZADE,
Fırat University/ FıratÜniversitesi
Prof. Dr.
Mustafa BAĞAN
Turkish Chemical Manifacturers
Association / Türkiye Kimya Sanayicileri
Derneği
Mustafa
DEMĠRCĠOĞLU,
Prof. Dr.
xxxviii
Necmi SADIKOĞLU
Ġstanbul Kimyevi Maddeler ve Mamulleri
Ġhracatçıları Birliği /Istanbul Chemicals
and Chemical Products’ Exporters
Associations
Nuran TURGUT
DUNFORD
Oklahoma State University/ Oklahoma
Devlet Üniversitesi
Rasim ĠPEK,
Prof. Dr.
Saadet ÆAĞLIN
Safinur ALTINER
Izmir Chamber of Commerce/ Ġzmir
Ticaret Odası
Sakin ALTINDĠġ
Sönmez Holding Company/ Sönmez
Holding
Selahattin SERĠN,
Prof.Dr.
Æukurova University / Çukurova
Üniversitesi
Sevgi ULUTAN,
Prof.Dr.
Sinan SÖNMEZ, Doç. Marmara University / Marmara
Dr.
Üniversitesi
Tayfun EYĠEL
Izmir Chamber of Commerce / Ġzmir
Ticaret Odası
Tuğçe UYSALMAN
KatipÆelebi University/ Kâtip Çelebi
Üniversitesi
Yusuf
MENCELOĞLU,
Prof. Dr.
Sabancı University/ Sabancı Üniversitesi
xxxix
SCIENTIFIC ADVISORY COMMITTEE/ BİLİMSEL ve
TEKNİK DANIŞMA KURULU
A.Binnaz HAZAR
YORUÆ, Doç. Dr.
Yildiz Technical University/ Yıldız Teknik
Üniversitesi
Altan YILDIRIM,
Dr.
Farplas Inc./Farplas A.ġ.
Aref CEVAHĠR, Dr.
Glass Fiber Industry Inc./ Cam Elyaf
Sanayii A.ġ.
Anand Ramesh
SANADĠ, Doç. Dr.
University of Copenhagen / Kopenhag
Üniversitesi
Aysun AKġĠT,
DokuzEylül University/ Dokuz Eylül
Üniversitesi
Doç. Dr.
Baki Hazer,
Bülent Ecevit University/ Bülent Ecevit
Üniversitesi
Prof.Dr.
Berin YENĠGÜL,
Prof. Dr.
Birkan
YURDAKUL
Aegean Associations ofImporters/ Ege
Ġhracatçı Birlikleri
Burcu ALP, Dr.
Canan
NAKĠBOĞLU,
Prof.Dr.
Balıkesir University/ Balıkesir Üniversitesi
xl
Cengiz ALTAN,
Prof. Dr.
University of Oklahoma/ Oklahoma
Üniversitesi
Cengiz KOCAGĠL
EgeBölgesiSanayiOdası/ Aegean Region
Chamber of Industry
Devrim BALKÖSE,
Prof. Dr.
Dilhan KALYON,
Prof. Dr.
Stevens Institute of Technology/ Stevens
Emür HENDEN,
Prof.Dr.
Engin ÆÖRÜġLÜ,
Dr.
Aegean Region Chamber of Industry &
AKZO NOBEL Kemipol Inc./ Eg eBölgesi
Sanayi Odası& AKZO NOBEL Kemipol
A.ġ.
Erhan PĠġKĠN,
Prof.Dr.
Hacettepe University/ Hacettepe
Üniversitesi
Ertuğrul ERDĠN,
Prof.Dr.
DokuzEylül University/ Dokuz Eylül
Üniversitesi
F.Nil ERTAġ,
Prof.Dr.
Funda
TIHMINLIOĞLU
Prof.Dr.
Fuzuli NASĠROV,
Dr.
PETKIM Petrochemicals Inc./ PETKĠM
Petrokimya Holding A.ġ.
xli
Gürel NĠġLĠ,
Prof.Dr.
Hasan ÖMER
Ġsmail DARCAN
BOYTEK Resins Company/ BOYTEK
Reçine A.ġ.
K.Emrah
ERGĠNER, Yrd.
Doç. Dr.
Dokuz Eylül University/ Dokuz Eylül
Üniversitesi
Karl E.LORBER,
Prof.Dr.
Uniloben University/ Uniloben
Üniversitesi
Kazım ACATAY,
Dr.
DowAksa Inc./ DowAksa A.ġ.
Kerim
DURAN,Prof.Dr.
M.Özgür
SEYDĠBEYOĞLU,
Doç. Dr.
Katip Æelebi University/ Kâtip Çelebi
Üniversitesi
Martin KRANERT,
Prof.Dr.
Stuttgart University/ Stuttgart Üniversitesi
Mesut YENĠGÜL,
Prof.Dr.
Metin TANOĞLU,
Prof.Dr.
Metin BAġBUDAK
Tongun Group/ Tongün Grubu
xlii
Mustafa
DEMĠRCĠOĞLU,
Prof.Dr.
Nergis ARSU
Prof.Dr.
Yildiz Technical University/
YıldızTeknikÜniversitesi
Nurseli UYANIK,
Prof.Dr.
Ömer MERMER,
Yrd. Doç. Dr.
Rajesh
ANANDJIWALA,
Dr.
Council of Scientific and
IndustrialResearch, India/ Bilimsel ve
Endüstriyel AraĢtırmalar Enstitüsü,
Hindistan
Rasim ĠPEK,
Prof.Dr.
Sıddık ĠÆLĠ,
Prof.Dr.
S.A.R. HASHMI,
Prof.Dr.
Council of Scientific and
IndustrialResearch, India/ Bilimsel ve
Endüstriyel AraĢtırmalar Enstitüsü,
Hindistan
Sacide ALSOY
ALTINKAYA,
Prof.Dr.
Selahattin SERĠN,
Prof.Dr.
Æukurova University/ Çukurova
Üniversitesi
xliii
Serap CESUR,
Doç. Dr.
Sevgi ULUTAN,
Prof.Dr.
Veli DENĠZ,
Prof.Dr.
Kocaeli University/Kocaeli Üniversitesi
Yalın AYDIN
Spinteks Inc./Spinteks A.ġ.
Yusuf
MENCELOĞLU,
Prof.Dr.
Sabancı University/ Sabancı Üniversitesi
INVITED SPEAKERS / ÇAĞRILI KONUŞMACILAR
*Emmanuel P.
GIANNELIS
Cornell University/ Cornell
Üniversitesi
*Dilhan KALYON
Stevens Institute of Technology/
Stevens Teknoloji Enstitüsü
*Cengiz ALTAN
University of Oklahoma/
Oklahoma Üniversitesi
*Rajesh
ANANDJIWALA
The Council for Scientific and
Industrial Research
*Anand R. SANADI
University of Copenhagen /
Kopenhag Üniversitesi
Altan YILDIRIM
Farplas Inc./ Farplas A.ġ.
Andreas LEUTERITZ
Leibniz-Institut für
Polymerforshung Dresden
xliv
Canan NAKĠBOĞLU
Balıkesir University/ Balıkesir
Üniversitesi
Ertuğrul ERDĠN
Fatma Nil ERTAġ
Ġsmail Hakkı
HACIALĠOĞLU
Turkish Composite Manufacturers
Associations / Kompozit
Sanayicileri Derneği
Karl E. LORBER
Leoben University / Leoben
Üniversitesi
Kazım ACATAY
DowAksa INC./ DowAksa A.ġ.
Manfred WILHELM
KIT Polymer Science
Mehmet Özgür
SEYDĠBEYOĞLU
Izmir Katip Æelebi University /
Ġzmir Katip Çelebi Üniversitesi
Metin TANOĞLU
Izmir Institute of Technology /
Ġzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
Nurseli UYANIK
Istanbul Technical University /
Ġstanbul Teknik Üniversitesi
Sıddık ĠÆLĠ
Ege University / Ege Üniversitesi
Thomasz KRAUSE
Chem Trend Mold Release Agent
Ülkü YILMAZER
Middle East Technical University /
Orta Doğu Teknik Üniversitesi
Yalın AYDIN
Spinteks Inc. / Spinteks A.ġ.
Yusuf MENCELOĞLU
Sabancı University / Sabancı
Üniversitesi
*Key Note Speakers / Ana Çağrılı KonuĢmacılar
xlv
INVITED SPEAKERS (APPLIED WORKSHOP) /
ÇAĞRILIKONUŞMACILAR (UYGULAMALI ÇALIŞTAY)
Colin Leatham LOCKE
Ilium Composites
Giampietro GALLO
Nord Composite
Orhan ÆELEBĠ
Form GeliĢtirme Kalıp San. Ve
Tic. Ġth. Ġhr. Ltd. ġti.
Levent PELĠT
Metin TANOĞLU
Izmir Institute of Technology /
Ġzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
Sadık ASLITÜRK
Polkima A.ġ.
Serhat KARABAĞ
Aero Rüzgar Endüstrisi A.ġ.
Seyit Ali GÜLER
Kosse Composite Marketing
/Kosse Kompozit Ltd. ġti.
Æanakkale 18 Mart University/
Çanakkale 18 Mart Üniversitesi
Yusuf DĠLGĠN
Zekerya DURSUN
xlvi
ORAL
PRESENTATIONS /
SÖZLÜ BİLDİRİLER
1
KEY NOTE
SPEAKERS/
ANA ÇAĞRILI
KONUŞMACILAR
2
POLYMER NANOCOMPOSITES FOR ENERGY
AND ENVIRONMENTAL APPLICATIONS
Emmanuel P. Giannelis
Department of Materials Science and Engineering
Cornell University
[email protected]
ABSTRACT
The prosperity and wealth of any nation significantly depend on its
energy resources. Making good investments in energy production
and its uses will become even more critical in the future as the
population grows, the economy expands and demands for
sustainability intensify. However, in recent years “storm clouds”
have been forming at the interface of energy resources, environment,
and climate change that demand concerted action by scientists,
engineers, and policy makers. In this talk I will discuss how
materials innovation can provide unique technological (and
business) opportunities for addressing some of these challenges. In
particular, I will focus on nanocomposites with applications in the
following sectors:




Energy Conversion and Storage
CO2 Capture and Conversion
Water Purification
Oil and Gas Exploration and Production
3
CHALLENGES IN PREPARATION, CHARACTERIZATION,
PROCESSING AND CONTROL OF THE FUNCTIONAL
PROPERTIES OF NANOCOMPOSITES
Dilhan M. Kalyon
Stevens Institute of Technology
Hoboken, NJ 07030
dkalyon@stevens. Edu
ABSTRACT
Polymer nanocomposites (PNCs) consist of a polymeric binder into
which various particles of nanoscale dimensions,including single
and multi-walled carbon nanotubes, graphene and nanoclays, are
incorporated. The different functionalities of the polymeric binder
and the nanoinclusions and the possibility of heterogeneous
structuring at multiscales enable the use of PNCs in myriad
industrial applications, i.e., scaffolds for tissue engineering,
nanomedicine, membranes, intumescent and other functional
coatings, solar cells, electronic devices, sensing and high-strength
applications. The promises of PNCs are especially encouraging
since their ultimate properties are superior to those of conventional
composites even at relatively low concentrations of the
nanoinclusions. However, there are significant challenges associated
with the processing of the PNCs and especially the dispersion
control of the nanoinclusions within the polymer phasethat severely
limit their utilities. Furthermore, the incorporation of nanotubes
introduces very substantial changes in the development of
crystallinity and crystalline morphologies for semi-crystalline
polymers and alter the rates of curing for thermosetting polymers, to
in turn significantly affect the ultimate properties. The various
properties including the viscoelasticity, swelling behavior, and
flammability of the shaped PNCs are intimately related to the
dispersion state of the nanoinclusions and the processing methods
and procedures need to be selected accordingly. In this presentation
4
a number of case studies involving the compounding of multiwalled nanotubes and nanoclays into various engineering and
commodity plastics, i.e., poly(butylene terephthalate), poly(ether
ether ketone), poly(vinylidene fluoride), Nylon 11, poly(ethylene
glycol monoacrylate) and epoxies and the development of structure
and ultimate properties of the resulting PNCs will be presented.
5
MODELING OF THREE-DIMENSIONAL NON-FICKIAN
MOISTURE ABSORPTION OF COMPOSITE LAMINATES
Gorkem E. Guloglu, M. Cengiz Altan
School of Aerospace and Mechanical Engineering
University of Oklahoma, Norman, OK 73019 USA
[email protected]
ABSTRACT
Susceptibility of polymeric composites to moisture absorption has
been well known for several decades. Most high performance epoxy
or bismaleimide (BMI) resins may absorb up to 5% wt. moisture
which could lead to 10-30% reduction in critical mechanical
properties. For composite laminates, fiber-matrix interface and
process-induced microvoids may act as storage sites for moisture,
thus increasing maximum amount of moisture intake. It has been
common practice to use a one-dimensional Fickian model to
characterize and predict the diffusion of moisture into polymeric
composite laminates. However, in several high-performance and
mission critical applications more sophisticated models accounting
for the edge effects and anisotropy of moisture absorption are
required to fully describe the absorption dynamics.
In this study, a comprehensive absorption model that combines the
diffusion hindrance effects and the three-dimensional anisotropy
will be presented. The hindered diffusion model is shown to predict
both short term Fickian and long term anomalous, non-Fickian
moisture absorption behavior often observed in laminated
composites. The total amount of moisture intake is shown to be the
sum of bound and unbound water which are coupled through a
differential diffusion and a temporal storage model. The accuracy of
the model predictions is discussed by comparing the experimentally
measured total mass gain for a number of material systems,
including quartz/BMI and nanoclay/epoxy laminates. The effect of
6
microvoids on moisture absorption is also identified. It is shown that
the anomalous moisture absorption dynamics observed in all
laminate sizes and thicknesses can be accurately predicted by the
hindered diffusion model.
7
BIOCOMPOSITES – OPPORTUNITIES AND THREATS
Rajesh D. Anandjiwala1,2
1Chief Researcher, CSIR Materials Science and Manufacturing,
Nonwovens and Composites Research Group, P.O. Box 1124, Port
Elizabeth 6000, South Africa,
[email protected]
2Department of Textile Science, Faculty of Science, University of
Port Elizabeth, P.O. Box 1600, Port Elizabeth 6000, South Africa,
[email protected]
ABSTRACT
Natural fibres, such as flax, hemp, kenaf and jute, are gaining
increasing importance in automotive, aerospace, packaging, fibrereinforced composites and other technical and industrial
applications. This is due to the fact that natural fibres offer
competitive specific tensile properties, in some cases even better
than glass fibres. Moreover, other advantages of the natural fibres
include carbon dioxide sequestration, ease and flexibility of
manufacturing and environmental friendliness besides derived from
the renewable resources. The market scenario for composite
applications is changing due to the introduction of newer biodegradable polymers, such as PLA synthesized from corn,
development of composite manufacturing techniques and new
stringent environmental laws requiring improved recyclability or
biodegradability for industrial applications where stress bearing
capacities and micro-mechanical failures dictate serviceability. Bast
fibre reinforced composites, made from bio-degradable polymers,
will have to compete with conventional composites in terms of their
mechanical behaviour. Bio-composites, in which natural fibres, such
as kenaf, jute, flax, hemp, sisal, corn stalk, bagasse or even grass are
embedded in a biodegradable matrix, made as bioplastics from
soybean, corn and sugar, have opened-up new possibilities for
applications in automotive and building products. Obviously, new
8
approaches to research and development will be required to improve
their mechanical properties, such astensile, bending and impact
resistance to match their performance and commercial
competitiveness against petroleum based products. The research
community has to look at the various possibilities of combining
natural fibers, such as sisal, flax, hemp and jute with polymer
matrices from non-renewable and renewable resources to develop
cost effective biocomposites. This paper will review the newer
products and techniques that can improve the properties of bast fibre
based composites as well as potential structural and non-structural
applications which can increase their market share. Furthermore,
emerging threats to natural fibres from new “green chemistry”
initiative will be highlighted and discussed.
9
A REVIEW OF NATURAL FIBER THERMOPLASTICS
COMPOSITES
Anand R. Sanadi,
Biomass Science and Technology Group IGN, Faculty of Science
University of Copehagen, Rolighedsvej 23,1958 Frederiksberg,
Denmark
[email protected]
ABSTRACT
Considerable interest has been generated in the use of
lignocellulosic fibers and wastes (both agricultural and wood based)
as fillers and reinforcements in thermoplastics. In general, present
technologies limit fiber loading in thermoplastics to about 60% by
weight of fiber. This lecture will review the present art of the above
technology and will mainly deal with polyolefins and reinforcing
fibers, coupling agents and mechanical properties.
To produce high fiber content composites for commercial
use while maintaining adequate mechanical properties requires
innovative processing techniques. A new technique has been
developed that allows very high fiber loading. We have processed
composites up to about 85 % by weight of fiber in polypropylene
(PP). The process involves some additional processing steps, in
addition to conventional compounding techniques, to achieve such
high fiber content in PP.
Studies on about 85 % kenaf-PP composites indicate that
properties such as flexural modulus and strength are superior to
most types of wood particle, low and medium density hardboards.
The fiber orientation is predominantly two dimensionally random
for the kenaf-PP composite. The range for the flexural strength
(MOR) of medium density fiber-boards (MDF) using phenol
formaldehyde as the binding system is typically from 13 MPa to 42
MPa. The flexural stiffness (MOE) range for MDF boards is from
10
2.24 GPa to about 4.9 GPa. The high range for flexural strength of
high-density fiberboards is typically about 70 MPa and the flexural
stiffness about 7.58 GPa. The 85 % kenaf-fiber polypropylene
composite, with an MOR of 75 MPa and an MOE of 6.4 GPa has
comparable properties to conventional formaldehyde based
fiberboards. Thermal analysis of the kenaf composites indicates that
the crystallinity of the PP in the composites is not affected by the
processing.
11
OVERVIEW TO
POLYMERIC
COMPOSITE
STRUCTURES
POLİMERİK
KOMPOZİT
YAPILARA GENEL
BAKIŞ
12
THE EXFOLIATED STRUCTURES OF CROSS-LINKED
POLYDIMETHYL SILOXANE NANOCOMPOSITES
N. Uyanik1, Y. Cavusoglu2,G. Ozkoc3
1
Istanbul Technical University, Chemistry Department, 34469 MaslakIstanbul, Turkey
2
Flokser Textile Inc., Urguplu Cd. No.7 Arnavutkoy- Istanbul, Turkey
3
Kocaeli University, Department of Chemical Engineering, 41380
Kocaeli, Turkey
[email protected]
ABSTRACT
In the last decades, the field of layered silicates (clays) based polymer
nanocomposites has gained significant interest due to improved
physical performance of nanocomposite materials at a low loading
levels (1-5wt%) of clays.Thearrangement of the silicate layers in a
polymer matrix determines the types of morphology that can be
achieved in a nanocomposite. The two important nano-morphologies
are intercalation and exfoliation. However, exfoliation is difficult to
achieve. Due to its hydrophilic nature, clay is generally modified by
ammonium or phosphonium surfactants to achieve enough
hydrophobicity to ensure the compatibility with the polymers.
Silicone rubber (SR) is one of the most important multifunctional
synthetic rubbers with excellent flexibility, good thermal, oxidative and
UV stability, high gas permeability, hydrophobicity and low surface
free energy. In order to answer the performance requirements for many
industrial applications, SR is reinforced by inorganic particles.
In this study, the cross-linked poly(dimethyl siloxane) nanocomposites
(PDMSNC) were prepared by using organically modified bentonite.
The organic modifiers were two phosphonium based surfactants;
tributylhexadecylphosphonium
bromide
and
(4carboxybutyl)triphenylphosphonium bromide. The idea of selection of
phosphonium based modifiers is not to deteriorate the thermal stability
of silicone rubbers, because their better thermal stability in comparison
13
to ammonium based modifiers. PDMSNC were prepared by solution
intercalation and in-situ crosslinking with varying organoclay
concentrations such as 3-5-10%. The neat cross-linked PDMS rubber
and its nanocomposites were characterized by morphological, thermal
and mechanical analysis. Surface properties such as surface
hydrophobicity and surface free energy were investigated by contact
angle measurements.
The scanning electron microscopy with P mapping (FE-SEM) results
showed that these organoclays are homogeneously dispersed in PDMS
matrix independentlyfrom the modifier type. Thermal and mechanical
tests results also support this exfoliation morphology result by
enhancing the properties of PDMS nanocomposites.
Keywords
Cross-linked PDMS, Nanocomposite,Bentonite
Acknowledgement
The authors would like to thank to EczacıbaĢı ESAN Group for
providing Bentonite.
14
CARBON FIBER, APPLICATIONS AND FUTURE
KARBON ELYAF, UYGULAMALARI VE GELECEĞĠ
Kazım Acatay
DowAksa Ġleri Kompozit Malzemeler
Denizçalı Köyü Yalova-Ġzmit Yolu Cad. No:34 77600 Yalova, Türkiye
[email protected]
ABTRACT
Carbon Fiber is a product that is about five times lighter and four times
stronger than steel, resistant to corrosion, electrical conductive, heat
sealant, and compatible with energy and environmental regulations.
Carbon Fiber production technology, which requires challenging and
accurate processing, is mostly based on polyacrylonitrile (PAN) based
polymers. In the first step, by using PAN based polymer, the precursor
fiber is spun by a process similar to acrylic fiber spinning process.
Then, the precursor fibers are burned under control and tension in
ovens/furnaces ranging between 200-1600oC. At the end of this
process, the fiber consisting of 95% carbon atom is generated, and its
surface needs to be treated according to its application area/resin. After
the surface treatment, the Carbon Fibers are wound to cartoon bobbins,
as product, between 1-4 kg.
Carbon Fiber is used in the industry to introduce innovative and
strategic solutions to several important problems such as to increase the
energy production of wind blades, to decrease the fuel consumption of
automobiles, to reinforce the buildings and infrastructure to elongate
their life and make them stronger to resist earthquakes.
Today, global production of Carbon Fiber is around 50,000 ton/year.
However, within only 5-6 years it is expected to exceed 100,000
ton/year with recently developing application areas. Even Carbon
Fibers have been developed in 20thCentury, Carbon Fibers are
15
introducing many opportunities both for industrial and academic fields
in the early 21st Century.
ÖZET
Karbon elyaf çelikten yaklaĢık beĢ kat hafif, dört kat daha dayanıklı,
elektrik iletken, ısı yalıtkan, korozyona dayanıklı, enerji ve çevre
yönetmeliklerine uygun bir üründür.
Teknolojik olarak hassas ve zor bir üretim prosesi olan karbon
elyafının, geleneksel hammaddesi Poliakrilonitril (PAN) bazlı
polimerlerdir. Bu polimerlerden ilk aĢamada, akrilik elyaf çekim
prosesine benzer bir proses ile, beyaz elyaf diye de adlandırılan
precursor elyafı çekilmektedir. Akabinde, beyaz elyaflar 200-1600oC
arası sıcaklıklarda olan fırınlarda, gergi altında geçirilirken, aynı
zamanda kontrollü olarak yakılmaktadır. Son olarak, %95‟den fazla
karbon atomu içerir hale gelen bu elyafların yüzeyi, kompozit
sanayinde birlikte kullanılacağı malzemeye/reçineye göre iĢlenmekte ve
1-4 kg arası ağırlıktaki karbon bobinler halinde sarılarak satılmaktadır.
Karbon elyaf, rüzgâr türbinlerinin enerji üretiminin artırılması,
otomobillerdeki yakıt tüketiminin azaltılması, altyapı ve yapıların
güçlendirilerek çevresel faktörlere karĢı ömürlerinin uzatılması ve
deprem bölgesi olan ülkemizin yapılarının daha güçlü ve dayanıklı hale
getirilmesi gibi alanlara yönelik inovatif çözümler sunması sebebiyle
stratejik öneme sahiptir.
ġu an global tüketimi 50,000 ton/yıl civarında olan karbon elyafının,
geliĢmekte olan yeni uygulama alanları ile önümüzdeki 5-6 yıl içinde
tüketiminin yıllık 100,000 ton‟u aĢması beklenmektedir. Kısa sürede
gerçeklemesi beklenen bu büyüme nedeniyle, 20. yüzyılda geliĢtirilen
fakat asıl ilerlemesini 21. yüzyılda yapacağı açıkça görülen bu elyaf,
hem akademik hem de endüstriyel alanda birçok fırsat sunmaktadır.
Anahtar Sözcükler: Karbon Elyaf, Karbon Elyaf Uygulamaları
Keywords: Carbon Fiber, Carbon Fiber Applications
16
THREE DIMENSIONAL (3D) COMPOSITES IN DEFENSE
INDUSTRY
SAVUNMA SANAYĠĠNDE ÜÇ BOYUTLU KOMPOZĠTLER
E. Sapanci1,,S. Gungor1
RoketsanRoketSanayiiveTicaret A.ġ. Elmadağ 06780 Ankara,
TÜRKĠYE
[email protected]
ABSTRACT
Aim of Study
Composites made from three-dimensional (3D) textile preforms can
reduce both the weight and manufacturing cost of advanced composite
structures within e.g. defense, aerospace, and many civil applications.
The aim of this study is to focus on the benefits and latest developments
in 3D composite structures withthe explanation of related literature
survey.
Materials and Methods
Many reinforcements are available to be used in 3D preforms with
varying thermoset matrices. Different 3D preforms can be obtained
according to desired shape and property of different textile
architecturing techniques such as weaving, knitting, braiding, and
stitching.
Discussion and Suggestions
The inherent toughness of these structures, the weight savings and the
ability to get near net shapes were key drivers in the selection of 3D
composites. In this study, these advanced materials will be compared
with conventional composite structures especially with the ones used in
defense industry. Stitched of preforms will be reviewed and discussed
in detail.
Keywords: Advanced composites, 3D composites, stitching.
17
ÖZET
Amaç
Üç boyutlu tekstil önĢekilleri kullanılarak savunma, havacılık ve birçok
sivil uygulamaya yönelik olarak üretilen ileri kompozit yapıların ağırlık
ve maliyeti azaltılabilir. Bu çalıĢmanın amacı, ilgili konudaki literatürar
aĢtırması ile üç boyutlu kompozit yapıların faydaları ve son geliĢmeleri
hakkında bilgi sunmaktır.
Materyal-Yöntem
Üç boyutlu önĢekillerde, birçok takviye malzemesinin kullanımı farklı
termoset matrisleri ile mümkündür. Æok çeĢitli üç boyutlu ön Ģekiller,
istenilen geometri ve özelliğe göre dokuma, örme, saç örgüsü,
dikiĢleme gibi farklı tekstil yapıları ile elde edilebilir.
TartıĢmaveÖneriler
Yapıların tokluğu, ağırlık avantajı ve son parça geometrisinde imalat üç
boyutlu yapıların seçiminde temel etkenlerdir.Bu çalıĢmada, üç boyutlu
yapıların, özellikle savunma sanayinde kullanılanların, geleneksel
kompozit yapılar ile mukayesesi gerçekleĢtirilecektir. DikiĢli ön Ģekiller
hakkında bilgi sunularak,detaylı bir Ģekildet artıĢılacaktır.
Anahtar Sözcükler: Ġleri kompozitler, üç boyutlu kompozitler,
dikiĢleme.
18
USE OF COMPATIBILIZER FOR POLY(LACTIC
ACID)/HALLOYSITE NANOCOMPOSITES
POLĠ(LAKTĠK ASĠT)/HALLOYSĠT
NANOKOMPOZĠTLERĠNDE UYUMLAġTIRICI KULLANIMI
Canan E. Yeniovaa, Güralp Özkoçb, Ülkü Yılmazera
a
METU,Department of Chemical Engineering, Ankara, 06800
KOÜ, Department of Chemical Engineering, Kocaeli, 41380
b
[email protected]
ABSTRACT:
In this study characterization of Halloysite nanotube (HNT)/PLA
nanocomposites was performed. Without addition of a suitable impact
modifier, the constituents were observed to be incompatible. In order to
provide compatibilization between PLA and HNT, two types of blends
were processed: PLA plasticized with poly(ethylene glycol) (PEG), PPLA, and PLA toughened with elastomeric thermoplastic polyurethane
(TPU), T-PLA. Addition of HNT was observed to highly contribute to
the improvement of the elongation at break of T-PLA polymers owing
to the relatively better compatibilization effect of TPU.
Objective
Concerns about the resistance of petrochemical based polymers for
degradation, declining raw material resources, etc. bring questions
about their extensive usage. At this point, biopolymers present an
alternative solution to these concerns. PLA is one of the most widely
used biodegradable polymers. However, its mechanical and thermal
properties may need to be enhanced. For this purpose, PLA/HNT
composites were prepared in this study. In addition, the main drawback
that restricts the application of PLA is its low fracture toughness. In
order to overcome this problem, impact modification of PLA is
commonly applied. For improvement of PLA toughness and
19
compatibilization of PLA/HNT interface, two different polymers were
used in this study: PEG and TPU.
Material and Method
The local source raw Halloysite Nanotube (ESAN HNT) was provided
by ESAN EczacıbaĢı – Turkey. As the polymer matrix, poly(lactic acid)
manufactured by Natureplast (PLI005) was used. Two types of impact
modifiers were used: PEG with molecular weight of 8000 g/mole and
Estane® 2102-90A TPU. PLA based nanocomposites were prepared by
using a co-rotating twin screw laboratory scale compounder (15 mL
Micro-compounder, DSM Xplore). The extrudate was subsequently
injection molded by 12 ml DSM Xplore Microinjection molder.
Results and Discussion
When melt mixing method was applied to PLA/HNT composites, it was
seen that HNT particles form agglomerates in the matrix. Hence,
addition of HNT mineral into PLA matrix results in a reduction of the
mechanical properties of the polymer matrix. Although there is
insignificant interaction between PLA and HNT, they can be designated
to be incompatible. To provide an improvement in the physical
properties, the use of third material as impact modifier and
compatibilizer was performed. In this study, two types of materials with
different characteristics were used as the impact modifier for PLA: Poly
(ethylene glycol) (PEG) and Thermoplastic polyurethane (TPU). The
blends are designated as: PEG plasticized PLA (P-PLA) and TPU
toughened PLA (T-PLA).
The aim of using these types of materials is to toughen the matrix by
preventing crazes from developing into cracks. As expected, TPU
results in a stiffer material compared to the blend prepared with PEG.
Although no significant improvement could be observed with PPLA/HNT composites, addition of HNT was observed to highly
contribute to the elongation at break improvement of T-PLA blend
without deteriorating the tensile strength. This was attributed to the
relatively better compatibilization effect of TPU and the role of
20
nanotubes to act as bridges between the cracks formed in the interphase
between TPU and PLA.
According to the DSC analysis, for P-PLA blends HNT minerals form
dominated enthalpy relaxation peaks suppressing crystallinity peaks
and act as β-nucleating agents. However, for T-PLA blends, addition of
HNT has no significant negative effect on the thermal characteristics.
Hence, considering both mechanical and thermal properties, TPU acts
as a better impact modifier for PLA/HNT composites.
Keywords:Poly(lactic acid), Halloysite, Impact Modifier
ÖZET
Bu çalıĢmada Poli(laktik asit) (PLA)/Halloysit nanotüp (HNT)
nanokompozitlerinin karakterizasyonu gerçekleĢtirilmiĢtir. Uygun bir
darbe dayanımı iyileĢtirici kullanılmadığı sürece bileĢenlerin uyumsuz
olduğu gözlenmiĢtir. ÆalıĢmada, PLA ve HNT arasında uyum
sağlanabilmesi için iki çeĢit karıĢım hazırlanmıĢtır: Poli(etilen glikol)
(PEG) ile plastikleĢtirilmiĢ PLA (P-PLA), Termoplastik Poliüretan
(TPU) ile tokluğu arttırılmıĢ PLA (T-PLA). TPU‟nun uyumlaĢtırıcı
etkisi sayesinde HNT eklenen T-PLA karıĢımlarının kopmadaki uzama
değerlerinde oldukça iyi bir artıĢ sağlanmıĢtır.
Amaç
Petrokimyasal polimerlerin bozunmaya karĢı gösterdikleri direnç ve
azalan hammadde kaynakları gibi konularda yarattıkları endiĢeler bu
polimerlerin yaygın kullanımının gerekli olup olmadığı konusundaki
soruları gündeme getirmektedir. Bu noktada biyobozunur polimerler bu
sorunlara alternatif bir çözüm sunmaktadır. PLA en yaygın kullanılan
biyobozunur polimerlerden bir tanesidir. Ancak bu polimerler mekanik
ve termal özellikler açısından iyileĢtirilmeye ihtiyaç duymaktadırlar. Bu
amaçla bu çalıĢmada PLA/HNT kompozitleri hazırlanmıĢtır. PLA‟nın
uygulama alanını kısıtlayan temel sorunu düĢük tokluğa sahip
olmasıdır. Bu problemin ortadan kaldırılması için en sık kullanılan
yöntem darbe dayanımı iyileĢtirici kullanılmasıdır. Bu çalıĢmada PLA
21
tokluğunun arttırılması ve PLA/HNT arayüzünde uyum sağlanabilmesi
için iki çeĢit polimer kullanılmıĢtır: PEG ve TPU
Malzeme ve Yöntem
Yerel ham Halloysit Nanotüpleri (ESAN HNT) ESAN EczacıbaĢı –
Turkiye firmasından temin edilmiĢtir. Polimer matrisi olarak kullanılan
poli(laktik asit) ise Natureplast firmasından satın alınan PLI005‟tir. Ġki
çeĢit darbe dayanım iyileĢtirici kullanılmıĢtır: 8000g/mol PEG and
Estane® 2102-90A TPU. Nanokompozit hazırlanması sırasında vidaları
aynı yönde dönen ve iç içe geçmiĢ çift vidalı laboratuvar ölçekli
karıĢtırıcı (15 ml Micro-compounder, DSM Xplore) kullanılmıĢtır.
Eriyik haldeki karıĢım, 12 ml DSM Xplore Microinjection kalıplama
cihazıyla kalıplanmıĢtır.
Sonuçlar ve TartıĢma
Eriyik karıĢtırma metodu ile hazırlanan PLA/HNT kompozitlerinde
HNT parçacıklarının matris içerisinde topaklanma meydana getirdiği
gözlenmektedir. Buna bağlı olarak HNT minerali eklenen PLA‟nın
mekanik özelliklerinde düĢüĢ meydana gelmektedir. PLA ve HNT
arasında bir etkileĢim olmasına rağmen bu iki malzemenin birbirleriyle
uyum içerisinde olmadığı söylenebilir. Fiziksel özelliklerde bir artıĢ
sağlamak amacıyla hem darbe dayanımı iyileĢtirici hem de
uyumlaĢtırıcı görevi görecek üçüncü bir malzeme kullanılması
öngörülmüĢtür. Bu çalıĢmada PLA için iki farklı darbe dayanımı
iyileĢtirici kullanılmıĢtır: Poli(etilen glikol) (PEG), Termoplastik
Poliüretan (TPU). Hazırlanan karıĢımlar PEG ile plastikleĢtirilmiĢ PLA
(P-PLA), TPU ile tokluğu arttırılmıĢ PLA (T-PLA) olarak
adlandırılmıĢtır.
Bu malzemelerin amacı matrisi toklaĢtırarak ufak çatlakların
büyümesini engellemektir. TPU ile hazırlanan malzemeler PEG ile
hazırlananlara kıyasla daha sert malzemeler ortaya çıkarmıĢtır. PPLA/HNT kompozitlerinde belirgin bir geliĢme gözlenmezken HNT
eklenen T-PLA karıĢımlarının kopmadaki uzama değerlerinde önemli
bir geliĢme olduğu ve bunun gerilme dayanımını negatif yönde
22
etkilemediği saptanmıĢtır. Bu sonuç TPU‟nun daha iyi uyumlaĢtırıcı
etkisi görmesine ve nanotüplerin TPU ve PLA arafazındaki çatlaklarda
köprü görevi görmelerine bağlanmıĢtır.
DSC analiz sonuçlarına göre, HNT minerali, P-PLA karıĢımlarında
oluĢan entalpi rahatlamasının kristallenme pikini bastırmasına ve βçekirdeklenmesine neden olmaktadır. Ancak T-PLA karıĢımlarına
eklenen HNT termal özelliklerde negatif bir etki yaratmamıĢtır. Hem
mekanik hem de termal özellikler göz önüne alındığında TPU‟nun
PLA/HNT kompozitleri için çok dahi iyi bir uyumlaĢtırıcı olduğu
söylenebilir.
Anahtar Kelimeler:
arttırıcı
Poli(laktik asit), Halloysit, Darbe dayanımı
23
COMPATIBILIZING of POLY(LACTIC ACID)/
POLYCARBONATE BLENDS BY USING DIFFERENT TYPES
of COUPLING AGENTS
FARKLI UYUMLAġTIRMA AJANLARI KULLANARAK
POLĠ(LAKTĠK ASĠT)/POLĠKARBONAT HARMANLARININ
UYUMLAġTIRMASI
Pelin Acar1, Merve Küçüközkan1, Nagihan Yılmaz1, Fatma YemiĢçi1,
AyĢe Aytaç1,2
1
Kocaeli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği
Bölümü 41380, Umuttepe- KOCAELĠ,
2
Polimer Bilimi ve Teknolojisi Programı, Kocaeli Üniversitesi, 41380
Umuttepe- KOCAELĠ
[email protected],
ABSTRACT
Poly (lactic acid)(PLA) is up and coming biodegradable polymer which
is aliphatic polyester with high biodegradability and good mechanical
properties such as tensile strength for all industrial applications.
However, PLA has been limited for wide application because of
toughness due to its brittleness and processability [1].Polycarbonates
(PC) has been extensive usage as an engineering plastic that has high
thermal stability, impact resistance, and compatibility with aliphaticaromatic copolyesters and epoxy (EP) resins [3]. Recently, blends of
biodegradable PLA and engineering plastics such as PC has attracted
attention in industrial application such as production of mobile phones,
notebooks and automotive parts. However this blend is not compatible
and using coupling agents in the blend is one of the methods to improve
the mechanical strength or interfacial adhesion of the blends [1,3]
Although a lot of important industrial application areas of PLA/PC
blends, there is limited number of studies in the literature. In fact, the
searches of the rheological and morphological properties of polymer
blends have been performed not only theoretically but experimentally
over the last decades. In the first part of study, PLA/PC blend (90/10,
24
80/20, 70/30) were prepared in order to investigate the effects of
mechanical properties addition of PC in PLA and then the mechanical
test were applied these blends. After that, PLA/PC (70/30) was selected
as control sample which has the lowest strength value. For the second
part of the study, four types coupling agents commercial styrene acrilic
emulsion Joncryl®, styren maleic anhydride copolymer Joncryl® ADR,
tetrasilanol phenyl POSS (T-POSS) ve glycidyll isooctyl POSS (GPOSS) at 1wt. % loading level was added in the selected
composition.The compounding of PLA/PC blends and composites was
performed in a laboratory scale co-rotating twin screw mini extruder
(DSM Xplore 15 cc Microcompounder®). The barrel temperature and
rotor speed were set to 200°C and 100 rpm. In order to obtain standard
test samples, compounds were molded by using injection molding. The
mechanical, thermal and morphological properties were characterized
by using tensile tests, differential scanning calorimeter (DSC), dynamic
mechanical analyzer (DMA) and scanning electron microscopy (SEM).
DSC results revealed that maximum increase in the crystallinity value
was observed as 10% with the addition of the PC in the PLA matrix. In
addition to this, glass transition and melting temperature of the blends
didn‟t change significantly with addition of coupling agents. Tensile
test results show that the highest tensile strength was obtained with the
including 1wt. % commercial styrene acrylic emulsion Joncryl® blend.
ÖZET
Alifatik poliesterlerden poli(laktik asit) (PLA), yüksek biyobozunurluk
derecesi ve çekme dayanımı gibi iyi mekanik özellikleri nedeniyle, çok
çeĢitli endüstriyel uygulamalar için gelecek vaat eden bir biyobozunur
polimerdir. Ancak, PLA ‟nın yüksek kırılganlığına bağlı düĢük tokluğu
ve iĢlenebilirliği gibi bazı fiziksel özellikleri, daha geniĢ bir yelpazede
kullanılabilirliğini sınırlamaktadır [1].Polikarbonatlar ise alifatik veya
aromatik kopoliesterler ve epoksi reçineler ile uyumlu, aynı zamanda
darbe direnci ve yüksek ısıl kararlılığa sahip, geniĢ kullanım alanı
bulunan bir mühendislik plastiğidir [2]. Son zamanlarda, biyobozunur
olan PLA ve üstün mekanik özelliklere sahip olan PC‟nin
harmanlanması, cep telefonu, dizüstü bilgisayar ve araba parçaları
25
üretimi gibi bazı endüstriyel uygulamalarda kullanılması ilgi çekmiĢtir
[1]. Ancak PLA ve PC uyumlu polimerler değildir ve bu karıĢımın
mekanik dayanımının geliĢtirilmesi ve karıĢımların morfolojik
özelliklerinin kontrol edilmesi için kullanılan bir yöntem, karıĢıma
uyumlaĢtırıcıların eklenmesidir [1,3].
Endüstriyel alanda PC/PLA karıĢımlarının önemli bir yeri olmasına
rağmen, PLA/PC karıĢımlarıyla ilgili literatürde sınırlı sayıda çalıĢma
bulunmaktadır. Bu çalıĢmada, öncelikle ilk bölümde PLA ‟ya PC
eklenmesinin mekanik özelliklere etkisini incelemek amacıyla %10-2030 PC içeren PLA/PC karıĢımları hazırlanmıĢ ve bu karıĢımlara çekme
testi uygulanmıĢtır. Daha sonra en düĢük çekme dayanımı değeri veren
PC/PLA (70/30) karıĢımı uyumlaĢtırma çalıĢması için seçilmiĢ ve
kontrol numunesi olarak kullanılmıĢtır. ÆalıĢmanın ikinci bölümünde
ise seçilen karıĢıma %1 oranında ticari stiren akrilik emülsiyonu
Joncryl®, stiren maleik anhidrit kopolimeri Joncryl® ADR, tetrasilanol
fenil POSS (T-POSS) ve glisidil isooktil POSS (G-POSS)
uyumlaĢtırıcıları eklenmiĢtir. PLA/PC karıĢımları ve kompozitler
laboratuvar tipi çift vidalı mini ekstruderde (DSM Xplore 15 cc
Microcompounder®) hazırlanmıĢtır. KarıĢtırma sırasında kovan
sıcaklığı 200°C ve karıĢtırma hızı 100 rpm olarak belirlenmiĢtir.
KarıĢımların mekanik, termal ve morfolojik özellikleri çekme testi,
diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC), dinamik mekanik analiz
(DMA) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiĢtir. DSC
analizinde, kristalinite değerlerinde en yüksek artıĢ PLA matrise PC
eklenmesi ile gözlenmiĢtir. Buna ek olarak, karıĢımların camsı geçiĢ
sıcaklıklarının ve erime sıcaklıklarının uyumlaĢtırıcı eklenmesi ile
önemli derecede etkilenmediği görülmüĢtür. Æekme testi sonucunda ise
en yüksek çekme dayanımı değeri %1 ticari stiren akrilik emülsiyonu
Joncryl® içeren karıĢımda elde edilmiĢtir.
26
REFERENCES
[1] Lee, J. B. , Lee, Y. K. , Choi, G. D. , Na, S. W. , Park, T. S. , Kim,
W. N., Polymer Degradation and Stability, 96, 553-560, 2011.
[2] Wang, Y., Chiao, S., Hung, T.F., Yang, S.-Y., Journal of Applied
Polymer Science, Vol. 125, E402–E412 2012.
[3] Chen, Y., Peng Y., Liu W., Zeng G., Li X.G., Xuehui Y.,
Advanced Material Research, Vol 741, 28-32, 2013.
27
POLĠMERĠK KOMPOZĠTLERĠN GELĠġĠMĠ VE GERĠ
DÖNÜġÜMÜ
Ahmet Ünal
Yıldız Teknik Üniversitesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği
Bölümü, DavutpaĢa Kampüsü
Esenler Ġstanbul
[email protected]
ÖZET
Bu çalıĢmada birinci aĢamada; polimer matrisli kompozitlerin geliĢim
süreci izlenerek, dünyada kullanım alanları ve türlerine göre üretim
yöntemlerini de içerecek Ģekilde bir çalıĢma hazırlanmıĢtır. Buradan
hareketle üretim miktarları ve dağılımları istatistiksel sonuçları ile
değerlendirilmiĢtir.
Plastik matrislerin kullanımında, termoplastik matrislerin yaygınlık
kazanması ile yeni alanların açılması sonucu ara yüzey bağlantı
problemleri konunun ilk araĢtırma adımını oluĢturmuĢtur. Daha sonra
poliolefin matrisli cam fiber takviyeli kompozitlerin geri dönüĢümü ile
ilgili Yıldız Teknik Üniversitesinde yapılmıĢ özgün bir çalıĢma
sonuçları verilmiĢtir. Bilindiği gibi Ģu an için plastik matrisli
kompozitler ne tehlikeli ne de tehlikesiz atık grubunda
değerlendirilmediğinden, atıkları büyük sorun oluĢturmaktadır. Bu
nedenle geri dönüĢüm hakkında ciddi çalıĢmalar yapılmakta ve geri
dönüĢmüĢ ürünlerin ilk aĢamada otomotiv endüstrisinde kullanımı
hedeflenmektedir.
ÆalıĢmada PE ve PP matrisli E-Camı destekli kompozitlerin
orijinalinden baĢlayarak 8 geri dönüĢümü için proje ve uygulama
çalıĢması yapılmıĢtır. Geri dönüĢüm için çift vidalı ekstruder
kullanılmıĢ, buradan elde edilen granüllerin ürüne dönüĢmesi amacı ile
de izotermal ve izostarik pres kullanılmıĢtır. Daha sonra da numuneler
karakterize edilmiĢ sonuçlar sayısal ve analitik olarak elde edilmiĢtir.
28
Karakterizasyona ek olarak numunelerin kırılmaya karĢı bir ölçütü olan
kırılma toklukları da saptanmıĢ ve sonuçlar kırık yüzey SEM resimleri
ile de desteklenmiĢtir. Bu çalıĢmalardan elde edilen datalarla çevrim
sayısına bağı olarak geri dönüĢmüĢ ürünlerin orijinal numuneye göre
farkları da belirlenerek, otomotiv sektöründe örneğin darbe emici
eleman veya motor karteri gibi yerlerde kullanımı araĢtırılmıĢtır.
ÆalıĢma sonuçların karĢılaĢtırılması ve maliyet analizi ile birlikte
sonuçlandırılmıĢtır.
Sempozyumun amacına uygun olarak ta bu çalıĢmanın sonucunda
Yıldız Teknik Üniversitesi Metalurji ve Malzeme mühendisliği
Bölümünde, yazar tarafından yapılmıĢ, her biri uluslar arası bir proje
olan diğer çalıĢmalardan da özetle bahsedilecektir.
29
FUNDAMENTAL
COMPONENTS OF
POLYMERIC
COMPOSITES /
POLİMERİK
KOMPOZİTLERİN
TEMEL YAPI
MALZEMELERİ
30
AFFORDABLE, RENEWABLE AND SUSTAINABLE
COMPOSITE MATERIALS
M.Özgür Seydibeyoğlu
Ġzmir Katip Æelebi University, Materials Science and Engineering
[email protected]
ABSTRACT
Rapid developments in materials technologies help the society to
design novel structures, machine elements, biomedical materials and
electronic materials. In todays technology, the role of composite
materials is of no question but the price and sustainability of these
advanced materials is of great importance that limits the use of
composite materials. Our research is dedicated on developing new
affordable, low cost composite materials made from sustainable
resources. The talk will highlight important research findings on
replacement of carbon fiber composites with hybrid woven cloth
composites, thermoplastic composites with natural fibers as long
fiber composites and short fiber composites. The talk will also
highlight new research findings on nanofibers made from lignin.
Furthermore, our talk will highlight some recent work on
nanoenhanced composites to improve the properties of the current
composites.
31
NEW TRENDS IN THE FIBER REINFORCED POLYMERIC
COMPOSITES
ELYAF TAKVĠYELĠ POLĠMERĠK KOMPOZĠTLERDE YENĠ
EĞĠLĠMLER
Aref Cevahir
ġiĢecam Science And Technology Center
Cumhuriyet Mah., ġiĢecam Yolu, 41400 Gebze- Kocaeli- Turkey
[email protected]
ABSTRACT
Reinforcing of plastics with fibers and manufacturing of composites
were started from 1940‟sand it has grown continously up to now.
Improvements in the technology and polymer industry caused wide
spread production of composites in various forms. Specially in 21‟st
century , glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, boron fiber and natural
fibers are widely used in the manufacturing of composites.
The role of the interphase region between reinforcing element and
matrix in the composites were clearely observed by scientists.
Consequently, the phenomena of energy transfer from matrix polymer
to the reinforcing elements is the crucial point that were the subject of a
lots of researches.
Improvement in the surface analysis techniques of materials like AFM
(Atomic Force Microscoopy) and XPS (X-ray Photoelectron
Spectroscopy) showed the new chemical and physical aspects of the
composites interphases. On the other hand, using of Nanoclays and
synthesis of Nanotubes and Graphene opened up the new era for
research focused on the effects of nanoparticlesin the interphase region.
In this review fiber reinforced composites are explained, trends in the
development of composites are described, interphase phenomena in
composites are shown and finally consumption and utilizing trends of
the nanomaterials in the composites are discussed.
32
ÖZET
Elyaf ile güçlendirilmiĢ Polimerik Kompozit üretimi 1940 yıllarında
baĢlamıĢtır ve bugüne kadar sürekli artıĢ eğiliminde olmuĢtur. Polimer
teknolojilerindeki geliĢmeler,Kompozitsektörüne de yansımıĢ, farklılığı
ve çeĢitliliği artırmıĢtır.21‟inci yüzyılda cam elyafı, karbon elyafı,
aramid elyafı, boron elyafı ve doğal elyafları yaygın bir Ģekilde
kompozitlerin üretiminde kullanılmaktadırlar.
Yapılan çalıĢmalarda, güçlendirme malzemesi ve matris arasındaki ara
fazın (bölge) Kompozit malzemenin performansını direk olarak
etkilediği açıkça görülmektedir. Bu nedenle, elyaf takviyeli
kompozitlerde, polimerik matristen güçlendirme malzemesine aktarılan
enerji araĢtırmacıların ilgi odağı olarak önemli bir araĢtırma konusu
haline gelmiĢtir.
AFM (Atomik KuvvetMikroskobu) ve XPS (X-ıĢınları Fotoelektron
Spektroskobisi) gibi yüzeyi analiz yöntemlerinin geliĢtirilmesi
kompozitlerin ara fazlarında yeni fiziksel ve kimyasal bir bakıĢ
sağlamıĢtır. Öte yandan, Nanokil‟in kompozitte kullanımı, Nanotüp ve
Graphen‟in sentezlenmesi, ara fazlarda nano partiküllerin kullanımının
etkisi araĢtırma konularında yeni ufuklar açmıĢtır.
Bu literatür çalıĢmasında, baĢlıca elyaf takviyeli kompozitlerde geliĢme
eğilimleri, ara faz yüzeylerininincelenmesi ve nanomalzemelerin
kullanımı değinilecek konulardır.
33
LIVING RADICAL POLYMERS UNDER MELT PROCESSING
CONDITIONS
Ozcan Altintas,a,b Christopher Barner-Kowollik,*,aManfred Wilhelm*,b
a
Preparative Macromolecular Chemistry and bPolymeric Materials
Institut für Technische Chemie und Polymerchemie, Karlsruhe Institute
of Technology (KIT), Engesserstr. 18, 76128 Karlsruhe, Germany.
[email protected], [email protected],[email protected]
ABSTRACT
In last decade, the academic use of living radical polymerization (LRP)
techniques for the synthesis of well-defined narrow polydispersity
polymers (e.g. PDI< 1.5) has rapidly increased due to the variety of
applicable monomers and the more tolerant experimental conditions
compared to living ionic polymerization routes.iOur activities are
designed to develop a detailed understanding of the mechanistic
changes occurring during thermomechanical and thermal stress of
precision polymeric materials, while concomitantly understanding
changes in their rheological and melt processing properties. ii, iii,
iv
Although the synthesis of LRP polymers as well as polymers with
variable conjugation units with varied topology has been widely
employed, there is no systematic knowledge regarding the stability of
the functional groups of LRP polymers at elevated temperatures and
under processing conditions. In the present study, thermomechanical
stress was applied to the polymers via small scale extrusion as well as a
rheological
assessment
(G'(t),
G"(t))
under
processing
conditions.Detailed knowledge regarding the thermal and
thermomechanicalstability of thepolymeric materials under industrially
relevant processing conditions (e.g. melt extrusion) is provided. For
instance, polymers synthesized via ATRP without bromine at critical
points seem to be stable under melt processing conditions.
34
Figure 1.Comparison of the molecular weight distribution of the
polystyrene before and after extrusion in a twin screw extruder at 200
°C with a total residence time of 20 min.
References
Braunecker, W. A.; Matyjaszewski, K. Prog. Polym. Sci.2007,
32, 93.
Altintas, O.; Riazi, K.; Lee, R.; Lin, C. Y.; Coote, M. L.;
Wilhelm, M.; Barner-Kowollik,
C. Macromolecules 2013, 46,
8079
Altintas, O.; Abbasi, M.; Riazi, K.; Goldmann, A. S.;
Dingenouts, N.; Wilhelm, M.; Barner-Kowollik,
C. Polym.
Chem. 2014, 5, 5009-5019.
Altintas, O.; Josse, T.; Abbasi, M.; De Winter, J.; Trouillet, V.;
Gerbaux, P.; Wilhelm, M.;
Barner-Kowollik, C.Macromolecules2015, submitted.
35
THE SURFACE PROPERTIES OF THE SURFACE COATED
PAPER WITH STYRENE-2-ETHYL HEXYL ACRYLATE
BASE COPOLYMER
STĠREN-2-ETĠL HEKZĠL AKRĠLAT ESASLI KOPOLĠMER
KAPLI KÂĞIDIN YÜZEY ÖZELLĠKLERĠ
Mehmet Özdemir, Mehlika Özdemir Alp, AyĢe Aytaç
Veli Deniz
[email protected],
[email protected],[email protected],vdeniz@kocael
i.edu.tr
ABSTRACT
Recently, there is an increasing interest concerning the quality of
printing and writing paper grades. The performance of the paper
depends on the properties of the fibrous matrix and on the
characteristics of the surface, which are affected by the quality of
the pulp fibers, the chemicals added in the composition, the
operations at the paper machine, and the modifications of the paper
surface. These modifications include calendering and/or chemical
treatments such as coating and surface sizing. Today, commonly
used methods to improve the surface of the paper to make chemical
modifications [1]
Styrene-acrylate emulsion based copolymers are important materials
used in many industrial applications due to the possibility of
obtaining a large number of polymer products. The aging resistance
and processing properties of Styrene-acrylate copolymers are very
good because of the acrylate elastomers do not have double bonds or
the degree of unsaturation is very low. The industrial importance of
Styrene-acrylate copolymers has been explained by many research
scientists in the literature [2]. In this study, styrene-2-ethyl hexyl
36
acrylate copolymer based surface sizing materials were developed
by emulsion polymerization
and applied to paper. On
polymerization four different emulsifier (E-1, E-2, E-3 and E-4)at
different feed rates (10%, 7% and 3%) and two different initiator
(potassium
persulfate
(K)
and
2,
2‟-Azobis
(2methylpropionamidine) dihydrochloride (A)) were used and twentyfour different copolymers were obtained. The produced samples
were named by type and amount of emulsifier and type of initiator.
For example, E-2/10/K, it was produced by using E-2 emulsifier
amount of 10% and potassium per sulphate initiator. Papers which
were used in tests were produced by using Estanit (GmbH) paper
machine. Produced papers were cut in 12x12 cm sizes for
characterization tests. Coating process was performed by using
Mathis SVA-IR-B 605 size press. In contact angle measurements,
samples with coated copolymers with initiator A had more
hydrophobic surface than samples with coated copolymers with
initiator K (θc > 90o). The highest contact angle was 108.92o , it was
found when using copolymer sample E-3/7/A. When Cobb test
results were examined, it was found that the lowest Cobb results
were obtained when using emulsifier E-3 with initiator A. When
SEM results were analyzed paper did not lose its fibrous structure
and E-3/7/K samples had a smoother surface than the other coated
paper.
Key words:Emulsion Polymerization,styrene-acrylate, paper
ÖZET
Günümüzde baskıda kullanılacak yazı kâğıdının kalitesinin
artırılması talebi giderek artmaktadır.
Bu çeĢit ürünlerin
performansı lif yapılı ortama (matrix) ve kağıt yüzeyinin
özelliklerine çok bağlıdır. Kâğıt yüzeyi de, kâğıt hamurunu lifli
yapısıyla iliĢkili olup, kâğıt hamuru hazırlanmasında ilave edilen
kimyasallara, kâğıt makinesindeki iĢlemlere ve kâğıt yüzeyinin
modifikasyonlarına bağlıdır. Bu modifikasyonlar perdahlama ve/ya
da kaplama, yüzey tutkallama gibi kimyasal iĢlemleri içermektedir.
Günümüzde baskı kalitesini arttırmak için yaygın olarak kullanılan
37
yöntem kağıt yüzeyine kimyasal modifikasyonlar yapmaktır[1].
Stiren-akrilat kopolimerleri; kopolimer bileĢimi ve polimerizasyon
iĢlemi çeĢitlendirilerek çok farklı polimer ürünleri elde edilebilen
endüstriyel uygulamaları olan önemli bir malzeme sınıfıdır. Akrilik
elastomerlerin çift bağlarının olmaması ya da doymamıĢlık
derecesinin az olması sebebiyle stiren-akrilat kopolimerlerinin
yaĢlanma direnci ve iĢleme özellikleri çok iyidir. Stiren-akrilat
kopolimerlerinin endüstriyel önemi bir çok araĢtırmacı tarafından
ortaya konulmuĢtur [2]. Bu çalıĢmada emülsiyon polimerizasyonu
ile üretilen stiren-2-etil hekzil akrilat kopolimeri esaslı yüzey
tutkallama
malzemesi
üretilip,
kağıda
uygulanmıĢtır.
Polimerizasyonda, 4 farklı emülgatör (E-1, E-2, E-3 ve E-4) farklı
besleme oranlarında (%10, %7, %3) ve 2 farklı baĢlatıcı
(Potasyumpersülfat(K),
2,2‟-Azobis(2
methylpropionamidine)
dihydrochloride (A)) kullanılarak 24 adet kopolimer sentezlenmiĢtir.
Üretilen numuneler emülgatör çeĢidi ve miktarı, baĢlatıcı çeĢidi
olacak Ģekilde isimlendirilmiĢtir. Örneğin E-2/10/K, E-2
emülgatöründen %10 miktarda kullanılarak, potasyüm persülfat
baĢlatıcısıyla üretilmiĢtir. ÆalıĢmada kullanılan kağıtlar Estanit
(GmbH) kağıt makinesinde hazırlanmıĢtır. Hazırlanan kağıtlar
karekterizasyon testleri için 12x12 cm boyutlarında kesilmiĢtir.
Kaplama iĢlemi Mathis SVA-IR-B 605 kaplama presi kullanılmıĢtır.
Yüzey kaplaması yapılan kâğıtlarda temas açısı ölçümleri, mekanik
testler, Cobb testleri ve SEM analizleri gerçekleĢtirilmiĢtir. Temas
açısı ölçümlerinde A baĢlatıcılı kopolimerler ile kaplı örnekler, K
baĢlatıcılı kopolimer ile kaplı örneklerine göre daha su itici
(hidrofobik) özellik göstermektedir (θc > 90o). En yüksek temas
açısı E-3/7/A kopolimerinde 108,92o olarak bulunmuĢtur. Cobb testi
ölçümlerinde en az su emilimi E-3 emülgatörü ve A baĢlatıcısı ile
yapılan kopolimerde bulunmuĢtur. SEM sonuçlarına göre kâğıt lifli
yapısını korumaktadır. E-3/7/K kopolimeriyle kaplı kağıt örneğinde
yüzey diğer örneklere göre daha pürüzsüz bir yüzeye sahiptir.
Anahtar kelimeler: Emülsiyon polimerizasyonu, stiren-akrilat,
kâğıt
38
Referanslar
[1]Isabel M. T. Moutinho, Paulo J. T. Ferreira, Margarida L.
Figueiredo, “Impact of Surface Sizing on Inkjet Printing
Quality”,Ind. Eng. Chem. Res., 6183-6188,2007
[2]M. N. Satheesh Kumar, Z. Yaakob, Siddaramaiah,”Poly(styreneco-butyl acrylate) Latex-Reinforced Polyester Nonwoven Fabric
Composites: Thermal and Morphological Studies” Journal of
Applied Polymer Science ,467-474,2009
39
POLYBENZOXAZINE BASED NANOFIBERS FOR THE
PRODUCTION OF COMPOSITE MATERIALS
Yelda ErtaĢ,1 Tamer Uyar2
1 Institute of Materials Science & Nanotechnology, Bilkent
University, Ankara, 06800, Turkey
2 UNAM-National Nanotechnology Research Center, Bilkent
University, Ankara, 06800, Turkey
[email protected], [email protected]
ABSTRACT
Purpose
The purpose of this study is to produce nanofibrous materials from
main-chain polybenzoxazine (MCPBz) resins by using
electrospinning technique. Polybenzoxazines are recently developed
class of phenolic resins which have outstanding properties, such as
near-zero volumetric change upon curing, low water absorption,
high glass transition temperature, high char yield and no by-products
without any catalysts during curing. In addition, the molecular
structure of polybenzoxazines facilitates immense design ﬂexibility
which enables tailoring the properties of the cured material for a
wide range of applications. Electrospinning of polybenzoxazine
resins is a quite new concept and to the best of our knowledge, the
first report on the production of nanofibers from polybenzoxazines
without blending with any other polymer was given by our group.
Since nanoﬁbers produced by electrospinning have several
appreciable features such as a very large surface area to volume ratio
and nanoscale pores, they exhibit distinctive chemical, physical and
mechanical properties when compared to their bulk or film forms.
We aim to combine these properties of nanofibers with fascinating
properties of polybenzoxazines by electrospinning techbique to
obtain more useful materials which can be applicable in electronics,
filtration, aerospace and composites.
40
Materials And Methods
Two different types of MCPBz (PBA-ad6 and PBA-ad12) resins
were synthesized from 1, 6-diaminohexane (25 mmol), 1, 12diaminododecane (25 mmol), bisphenol-A (25 mmol),
and
paraformaldehyde (100 mmol), by using solvent method. Structure
of the synthesized MCPBz resines were confirmed by FTIR and 1H
NMR spectroscopies. Homogenous solutions of PBA-ad6 (30-40%
w/v) and PBA-ad12 (15-20% w/v) were prepared in
chloroform/DMF(4:1, v/v) mixture solvent system to produce
nanofibers through electrospinning technique. Electrospinning
parameters were optimized to obtain bead free and uniform
nanofibers by varying the flow rate of the polymer solution (0.5 to
1.5 mL/h), applied voltage (10 to 20 kV) and tip-to-collector
distance (10 to 20 cm).Morphological properties of the obtained
nanofibers were investigated by SEM.In order to obtain cross-linked
polybenzoxazines, curing experiments were performed for PBA-ad6
and PBA-ad12 nanofibrous mats at different temperature steps (50220 °C). Structural changes with the termal treatment was studied
by FTIR spectroscopy and thermal properties of nanofibrous mats
were investigated by DSC and TGA methods.
Results And Discussions
FTIR and 1H NMR spectra of the PBA-ad6 and PBA-ad12 resins
illustrate the successful synthesis of these novel resins.Bead free and
uniform nanofibers were obtainedfrom PBA-ad6 and PBA-ad12
resins after optimizing the electrospinning parameters. Both
nanofibrous MCPBzmats were obtained as free-standing material,
but, PBA-ad12 mat was more flexible than PBA-ad6 mat as shown
in figure.
41
Figure Schematic representation of the formation of nanofibers by
electrospinning technique and the photograph of the PBA-ad6 and
PBA-ad12 nanofibrous mats.
SEM images of nanofibrous mats after the thermal treatment and
DSC thermograms show that these materials have very low melting
temperatures (). On the other hand their curing temperatures are very
high (), therefore when curing completed at 220°C, cross-linked and
very fine films were obtained with flexible characteristic. This study
revealed that thermal curing itself is not sufficient to obtain crosslinked MCPBz nanofibrous mats. Further investigations continue to
overcome this drawback.
Keywords: main-chain polybenzoxazine, resin, electrospinning,
curing
ÖZET
Amaç
Bu çalıĢmanın amacı ana-zincir polibenzokzazin (MCPBz)
reçinelerinden elektroeğirme yöntemi ile nanolifli malzemeler
üretmektir. Polibenzokzazinler son yıllarda geliĢtirilen bir tür
fenolik reçinedir ve yüksek camsı geçiĢ sıcakları, tavlama (curing)
için güçlü asitlere ihtiyaçları olmamaları, tavlama sırasında herhangi
bir toksik yan ürün oluĢturmamaları, düĢük su absopsiyonları ve
yüksek kömürleĢme verimleri gibi dikkat çeken özelliklere
sahiptirler. Ayrıca polibenzokzazinlerin moleküler dizayn
esnekliğine sahip olmaları, tavlanan malzemelerin çok geniĢ
uygulama alanlarına göre tasarlanabilmelerine imkan sağlamaktadır.
Polibenzokzazin
reçinelerinden
elektroeğirme
yöntemiyle
nanoliflerin üretilmesi oldukça yeni bir konudur ve taĢıyıcı matriks
kullanılmadan sadece polibenzokzazin reçinelerinden nanolifler
üreten çalıĢma ilk defa grubumuz tarafından yayınlanmıĢtır.
Elektroeğirme yöntemi ile üretilen nanolifler yüksek yüzey alanına
ve nano boyutta gözenekli yapıya sahip olmaları gibi üstün
özelliklerinden dolayı, yığın ya da film halleriyle kıyaslandıklarında
42
ayırt edici kimyasal, fiziksel ve mekanik özellikler
göstermektedirler. Elektroeğirme yöntemiyle üretilen nanoliflerin bu
özellikleri ile polibenzokzazin reçinelerinin üstün özellikleri bir
araya getirilerek, filtrasyon, elektronik, uzay ve kompozit
alanlarında kullanılabilecek daha etkili malzemelerin üretilmesi
hedeflenmektedir.
Materyal Ve Yöntem
1, 6-diaminohegzan (25 mmol), 1, 12-diaminododekan (25 mmol),
bisfenol-A (25 mmol), ve paraformaldehit(100 mmol), baĢlangıç
maddeleri kullanılarak iki çeĢit MCPBz (PBA-ad6 and PBA-ad12)
reçine sentezlenmiĢtir. Sentezlenen bu reçinelerin molekül yapıları
FTIR ve1H NMR spektroskopileri ile doğrulanmıĢtır. Elektroeğirme
yöntemi ile bu reçinelerden nanolifler üretmek için
kloroform/DMF(4:1, v/v) solvent karıĢımı içerisinde farklı
konsantrasyonda PBA-ad6 (30-40% w/v) ve PBA-ad12 (15-20%
w/v) solüsyonları hazırlanmıĢtır ve elektroeğirme yönteminin
parametreleri, uygulananvoltaj (10 - 20 kV), polimer solüsyonun
akıĢ hızı (0.5 - 1.5 mL/h), ve iğne ucu ile kollektör arasındaki
uzaklık (10 - 20 cm) optimize edilmiĢtir. Elde edilen nanoliflerin
morfolojik özellikleri ve ortalama lif çapları SEM ile incelenmiĢtir.
Æapraz-bağlı polibenzokzazin reçineleri elde edebilmek için PBAad6 ve PBA-ad12 nanolifleri için farklı sıcaklıklarda (50-220 °C)
tavlama çalıĢmaları gerçekleĢtirilmiĢtir. Termal muamele ile
MCPBz reçinelerinde gerçekleĢen yapısal değiĢiklikler FTIR
spektroskopisi ile incelenmiĢtir ve termal özellikleri DSC and TGA
yöntemleri ile araĢtırılmıĢtır.
TartıĢma Ve Öneriler
PBA-ad6 ve PBA-ad12 reçinelerinin FTIR ve1H NMR spektrumları
bu iki yeni reçinenin baĢarılı bir Ģekilde sentezlendiğini göstermiĢtir.
Elektroeğirme yönteminin parametreleri optimize edilerek
boncuksuz ve düzgün morfolojide nanolifler üretilmiĢtir. Her iki
MCPBz‟den de elle tutulabilen nanolifli malzemeler üretilmiĢtir,
43
ancak, PBA-ad12 nanolifleri Ģekilde görüldüğü gibi PBA-ad6
nanoliflerine göre daha esnek yapıya sahiptirler.
ġekil PBA-ad6 ve PBA-ad12 nanolifli malzemelerin üretiminin
Ģematik gösterimi ve bu malzemelerin fotoğrafları.
PBA-ad6 ve PBA-ad12 nanolifli malzemelerinin termal
muameleden sonraki SEM görüntüleri ve DSC termogramları bu
malzemlerin çok düĢük erime sıcaklığına sahip olduklarını
göstermiĢtir. Diğer taraftan tavlama sıcaklıklarının oldukça yüksek
olmasından
dolayı,
tavlama
iĢlemlerinin
220°C'de
tamamlanmasından sonra bu malzemelerden çaprazbağlı nanolifler
yerine çok ince ve esnek yapıda çapraz-bağlı MCPBz filmler elde
edilmiĢtir. Bu çalıĢma termal tavlama yönteminin tek baĢına çaprazbağlı MCPBz nanolifler elde edebilmek için yeterli olmadığını
göstermiĢtir. Bu eksikliği gidermek için araĢtırmalar devam
etmektedir.
Anahtar
kelimeler:
elektroeğirme, tavlama
ana-zincir
44
polibenzokzazin,
reçine,
POLYMERIC
COMPOSITES
STRUCTURES AND
APPLICATION AREAS
/ POLİMERİK
KOMPOZİT YAPILARIN
TEMEL BİLEŞENLERİ
VE UYGULAMA
ALANLARI
45
TEXTILE STRUCTURES OF COMPOSITES
KOMPOZĠTLERDE TEKSTĠL YAPILARI
Yalın Aydin1, Güngör Durur2
1 Spinteks Tekstil ĠnĢaat A.ġ –
2 Pamukkale Üniversitesi Tekstil Mühendisliği Bölümü
[email protected]
ABSTRACT
One of the recently developed technological materials, composites can
be examined under two categories as a raw material. While the first
category is fiber structures forming the strength of the material, the
second category is matrix structures. Besides, it is also known fiber
structured composite materials are produced by combining raw
materials with different implementation methods.
As a good example of multidisciplinary practices, fiber-based
composite materials are concerning textile-chemistry science as a raw
material while the implementations are concerning engineering science.
Each branch of science affects the characteristic of composite material
produced as a result.
Textile products examined in two main areas as natural and chemical
fiber-based include every kind of textile raw materials, intermediates
and end-used items ranging from textile fibers to yarn and fabric.
Textile structures for composites are woven (dokuma), knitting (örme),
non-crimp (kıvrımsız), brading (kordon) and 3D reinforced (3D
takviyeli) fabrics. Textile structures are fabrics between producing
composite materials and textile fibers. There are factors to be
considered in woven fabrics for composite in addition to textile fibers‟
usage of the known methods. The first one of these methods is the
negative affection of the harms textile fibers may suffer, the second one
is the sizing‟s critical importance for the fabrics, and the final one is the
46
main factors affecting fabric sensitivity which are shedding and
beating-up.
As a result, textile products and materials have an important part in the
production and usage of composite materials. While the numbers of
scientific practices about composite are increasing in recent years, it is
remarkable that the practices are focusing on textile fibers-based
composite materials.
Keywords: Textile structures, 3D fabrics, fabric coating, carbon fabric
ÖZET
Son yıllarda geliĢen teknolojik malzemelerdenkompozitler hammadde
olarak 2 grup altında incelenebilir. Mukavemeti oluĢturan lif yapıları
bir grup iken diğer grupmatriks yapılardır. Ayrıca farklı uygulama
yöntemleri ile hammaddeler bir araya getirilerek lif kompozit yapılı
malzemeler üretildiği de bilinmektedir.
Multidisiplin çalıĢmaların iyi bir örneği olan lif bazlıkompozit
malzemeler, hammadde olarak tekstil-kimya bilimini, uygulamalar ise
mühendislik bilimini ilgilendirmektedir. Her bir bilim dalı sonuç olarak
ortaya konulacak kompozit malzemenin özelliğini etkilemektedir.
Doğal ve kimyasal lif bazında iki temel alanda incelenen tekstil
ürünleri; tekstil liflerinden ipliğe, iplikten kumaĢ yapılarına kadar her
türlü tekstil hammaddeleri, ara maddeleri ve son kullanım ürünlerini
içermektedir.
Kompozitler için tekstil yapıları dokuma (woven), örme (knitting),
kıvrımsız (non-crimp), kordon (brading) ve 3D takviyeli (3D
reinforced) kumaĢlardır. Tekstil yapıları, kompozit ürün üretilmesi ile
tekstil lifleri arasında yer alan kumaĢlardır.Tekstil liflerinin kullanımı
bilinen yöntemlerin yanı sıra kompozit için dokuma kumaĢlarda dikkat
edilmesi gereken unsurlar vardır. Bu unsurlardan ilki;tekstil liflerinin
uğrayabileceği zararlarınkompozit ürünlerin özelliklerine olumsuz
etkilemesi, diğeri kumaĢlarda kaplamanın (sizing) kritik bir faktör
47
olması, son olarak dokuma kumaĢlardaki hassasiyeti etkileyen
faktörlerin baĢında ağızlık açılması ve tefeleme iĢleminin yer almasıdır.
Sonuç olarak tekstil maddeleri ve ürünlerinin kompozit ürünlerin
üretilmesinde ve kullanılması önemli bir payı vardır. Son yıllarda
kompozit alanında yapılan bilimsel çalıĢmaların sayısı hızla artarken,
bu çalıĢmaların içerisinde tekstil elyaf bazlıkompozit ürünler üzerindeki
incelemelerin yoğunlaĢması dikkat çekicidir.
Anahtar kelimeler: Tekstil yapıları, 3D kumaĢlar, kumaĢ kaplama,
karbon kumaĢ
48
ADVANCED RESEARCH STUDIES ON THERMOPLASTIC
COMPOSĠTES IN AUTOMOTIVE INDUSTRY
OTOMOTĠV SEKTÖRÜNDE TERMOPLASTĠK
KOMPOZĠTLER VE ĠLERĠ ARAġTIRMA ÇALIġMALARI
Faruk Altan Yıldırım
Farplas Oto Yedek Parçaları Ġml. Ġth. Ve Ġhr. A.ġ.
[email protected]
ABSTRACT
Aim
High volume producable, recycling thermoplastic composites has
gained much attention in the automotive in recent years. There were
considerable improvements in material properties and processability.
Weight reduction, usage of natural materials, hybrid components
and innovative polymer processing technologies are among the
research topicsrelated to thermoplastic composites at our institute.
Different research studies that are explored will be reviewed in this
presentation. Main aim is to utilize new materials and processed to
meet the sustainability requirements of automotive industry along
with high performance expectation,
Material And Method
In our studies continuous fiber reinforced thermoplastic (CFRT)
composite components were used to compare with and replace high
density steel materials. A special process was developed in order to
use composite prepreg sheets and injection molding simultaneously.
In order to match the high stiffness, strength and toughness of steel,
45% woven continuous glass fiber reinforced polyamide-6 matrix
composites were selected.
Long natural fiber reinforced (NRFP) polypropylene (PP) matrix
composites were explored instead of mineral filled PP materials to
49
be used for large area components in the automotive. NFRP
materials possess approximately 30% more stiffness and impact
toughness with respect to their talc filled counterparts.
Thermoforming the composites require high precision in
temperature and pressure. In this study, these parameters were
optimized in addition to special material selection.
Physical plastic foaming during the injection molding process
results in a total weight reduction of around 25% per part. Injection
molding materials affect the kinetics of the foaming process and
therefore the extent to which the foaming percentage climbs. Talc
and glass fiber filled materials were investigated for their foaming
properties.
Discussion
Materials selection, design and processing of CFRT composites
result in up to 35% weight reduction depending on the component.
NFRP materials on the other hand can replace mineral filled
polymeric composites, contributing to lightweight and material
sustainability.Managing this material replacement, approximately
20% weight reduction of the component was achieved. Component
design-for-material and fiber-matrix interactions play an important
role on the performance.of both composites. Filler type and size
optimized injection molding compounds and physical foaming
methods, on the other hand, offer the possibility of weight reduction
by relatively low efforts.
Key Words: Thermoplastic Composites, Automotive plastics,
Plastics processing, Structural Automotive Components.
50
ÖZET
Amaç
Otomotiv sektöründe yürütülen araĢtırmalar arasında özellikle geri
dönüĢümlü ve yüksek adetli seri üretime uygun olan termoplastik
kompozitlerson yıllarda öne çıkmaktadır. Araç ağırlıklarının
azaltılması, çevreci ve yenilenebilir malzemelerin kullanımı, hibrit
komponentlerin kullanımı ve yenilikçi polimer iĢleme teknolojileri
otomotiv
plastiklerindeki
baĢlıca
araĢtırma
konularını
oluĢturmaktadır. Bu çalıĢmalardaki amaç yeni ve daha üstün
özelliklere sahip malzemeler ve bunların iĢleme proses
yöntemlerinin otomotiv endüstrisindeki sürdürülebilirlik Ģartlarını
karĢılaması ve yüksek performans ve verimle çalıĢmaları.
Materyal Ve Yöntem
ÆalıĢmalarımızda sürekli elyaf takviyeli termoplastik kompozitler
(SETK) daha yüksek yoğunluklu ve ağır çelik araç
komponentlerinin yerine kullanılmak üzere geliĢtirilmiĢtir.
Kompozit levhaları Ģekillendirmek ve çoklu kalıplama yönteminde
kullanmak amacıyla özel bir proses kullanılmıĢtır. Æelik
malzemelerin yüksek elastik modül, dayanım ve tokluk özelliklerini
yakalayabilmek amacıyla %45 dokuma cam elyaf takviyeli poliamid
6 matrisli malzemeler seçilmiĢtir.
Uzun doğal elyaf katkılı polipropilen (PP) matrisli Kompozit
malzemeler (DETK) büyük yüzeyli araç komponentlerinde mineral
katkılı polimer kompozitlerin yerine kullanılmak üzere
araĢtırılmıĢtır. DETK malzemeler, günümüzde kullanılan talc katkılı
malzemelere oranla %30 daha yüksek elastisite modülü
sergilemektedir. Bu kompozitlerin termoform yöntemi ile
Ģekillendirilmeleri oldukça hassas sıcaklık ve basınç parametrelerine
bağlanmaktadır. Bu çalıĢmada kritik malzeme seçimi ve proses
iyileĢtirme çalıĢmaları yürütülmüĢtür.
Plastik enjeksiyonda fiziksel köpürtme prosesi de mikrogözenekli
polimer yapıları oluĢturduğundan parça baĢına %25 ağırlık
51
azaltılmasına olanak vermektedir. Plastik enjeksiyon prosesi ile
iĢlenebilen polimer kompozitler de malzemelerin köpürme
kinetiklerini değiĢtirerek % gözenek oranına etki etmektedir. Bu
nedenle mineral ve cam elyaf katkılı malzemeler kullanılarak bu
proseste iyileĢtirilmesi çalıĢmaları yürütülmüĢtür.
TartıĢma
SETK malzemeler çeliklerin yerine kullanılarak araçlarda önemli
hafifletme avantajları sağlamaktadır. Malzeme seçimi, tasarım ve
proses iyileĢtirilmesisonucunda araç komponentine bağlı olmak
üzere %35‟e varan hafifletme sağlanmıĢtır. DETK malzemeler ise
mineral katkılı polimer kompozitler yerine kullanılarak ağırlık
avantajı sağlamakta ve sürdürülebilirliğe önemli katkı sunmaktadır.
Malzemeye özel tasarımlar yapılması ve elyaf-matris etkileĢiminin
iyileĢtirilmesi sonucu %20 ağırlık hafiflemesi gözlenmiĢtir.Dolgu
malzemeleri optimize edilmiĢ polimer compoundları ve plastik
köpürtme prosesi de parça hafifletme amaçlı daha basit ve farklı
fırsatlar olarak görünüyor.
Anahtar Sözcükler: Termoplastik Kompozitler,
plastikleri, plastik iĢleme teknolojileri, Yapısal
Komponentleri.
52
otomotiv
Otomotiv
DEVELOPMENT OF A DOME SHAPED CARBON
COMPOSITE ROCKET MOTOR CASE
KUBBE GEOMETRĠLĠ KARBON KOMPOZĠT ROKET
MOTORU GÖVDESĠ GELĠġTĠRĠLMESĠ
Azade Cihanbeylerden(A), BarıĢ Akgün(B), Eylem Özen(B), Hasan
Hızlı(A), Ġbrahim Yılmaz(A)
(a)
Sevk Sistemleri Tasarım Müdürlüğü, ROKETSAN A.ġ., Ankara,
Malzeme ve Balistik Koruma Teknolojileri Müdürlüğü,
ROKETSAN A.ġ., Ankara,
(b)
[email protected], [email protected],
ibrahim.yı[email protected]
ABSTRACT
Aim
Principally, rocket motor cases are light weight pressure vessels
which are subjected to high pressure loads from inside and
aerodynamic flight loads from outside. Composite pressure vessels
are used as rocket motor cases due to their high stiffness,high
specific strength andgood insensitive munitions properties together
withtheir low weight, high corrosion resistance and easy degradation
under heat. In this study,design, prototype production,development
and verification phases of a carbon composite rocket motor case
having dome shaped ends withinsensitivity and low weight
characteristics are briefly introduced.
Method
Following the design phase, hydrostatic burst tests, environmental
tests and static firings that were carried out in the scope of
development and design verification studies of composite motor
cases manufactured by wet filament winding process. Related
process flow chart is given in Figure 1.
53
Desing
Prototyping
Developm
ent and
Verificatio
n
Developme
nt
Tests
Verification
Tests
Hydrostatic
Burst Tests
Static Firing
Tests-1
Environment
al Tests
Static Firing
Test-2
Figure 1Development Process Flow Chart






In the design of composite motor case, method of Netting
Analysis was used. The front and back openings of the
composite motor case were supported by metal domes.
Additionally, to prevent effects of hot gases on structure of
the case, inside of the case was insulated by EPDM rubber.
In the scope of study, a number of 10 composite motor cases
were manufactured by using filament winding method. Two
of themwere used for hydrostatic burst tests, propellant
casting and curing operations were performed to the others.
Then, assembling processes were carried out.
At hydrostatic pressure tests, composite motor cases were
pressurized until they loose their structural integrity.
Pressure and strain data were recorded throughout the tests.
Development phase was finalized by static firing testsin
which structural and ballistic performance data collected.
In the scope of environmental tests, cases are subjected to a
test series which simulates the limit environmental
conditions/loadings that a rocket motor experiences
throughout its lifecycle.
Following
the
environmental
tests,
static
firingswereperformed to obtainstructural and ballistic data.
54
In this study, iIt is discussed if the configuration developed during
the insensitive and light-weight rocket motor case development
study complies with the desired performance requirements after
being subjected to aforementioned tests. At the end of the test series,
itwasshown that all the prototypes satisfy ballistic and
mechanical/structural performance requirements.The development
and verification studywas evaluated to be succesfull.
Keywords: Rocket Motor Case, Carbon Composite, Filament
Winding, Dome Geometry, Hydrostatic Burst Test, Environmental
Tests, Static Firings
ÖZET
Amaç
Roket motoru gövdeleri temelde, içeriden yüksek basınç yüklerine,
dıĢ taraftan da basma ve bükme tipi uçuĢ yüklerine maruz kalan ince
cidarlı basınçlı kaplardır. Ġnce cidarlı kompozit basınçlı kaplar,
yüksek bükülmezlik değerleri ve yüksek özgül mukavemetlerinin
yanı sıra düĢük ağırlık, yüksek korozyon direnci ve sıcaklık altında
kolayca bozunmaları sebebiyle bulundukları motora kazandırdıkları
duyarsızlık özellikleri sayesinde roket motorlarında gövde olarak
kullanılmaktadır. Bu çalıĢmada, duyarsız ve düĢük ağırlıklı motor
gövdesi geliĢtirme çalıĢmaları kapsamında gerçekleĢtirilen, her iki
ucunda metal arayüzlere sahip, yerli karbon elyaf ile üretilmiĢ kubbe
geometrili kompozit roket motoru gövdesinin tasarım, prototipleme
vetestlerle doğrulama çalıĢmaları sunulmuĢtur.
Yöntem
Tasarım faaliyetlerini takiben, ıslak filaman sargı yöntemiyle
üretilmiĢ prototipleringeliĢtirme ve doğrulama çalıĢmaları
kapsamındahidrostatik patlatma testleri, çevresel testler ve statik
ateĢleme testleri gerçekleĢtirilmiĢtir.Söz konusu çalıĢmanın
akıĢıġekil 1‟de gösterilmiĢtir.
55
GeliĢtirme
Testleri
Tasarım
GeliĢtirme
Prototipleme
ve
Doğrulama
Doğrulama
Testleri
Hidrostatik
Patlatma
Testleri
Statik
AteĢleme
Testleri-1
Æevresel
Testler
Statik
AteĢleme
Testleri-2
ġekil 1GeliĢtirme Süreci AkıĢı





Kompozit motor gövdesi tasarımında, literatürde Ağ Teorisi
(ing. Netting Analysis) olarak bilinen yöntem kullanılmıĢtır.
Kompozit motor gövdesinin ön ve arka açıklık bölgeleri
metal kubbeler kullanılarak takviye edilmiĢtir. Bunun
yanısıra, ateĢleme esnasında motor içerisinde oluĢan sıcak
gazların gövdeyi yapısal olarak etkilememesi için motor
gövdesinin içi EPDM ile yalıtılmıĢtır.
ÆalıĢma kapsamında filaman sargı yöntemi ile 10 adet
kompozit motor gövdesi üretilmiĢtir. Üretilen motor
gövdelerinin iki tanesi hidrostatik patlatma testleri için
ayrılmıĢ, diğerlerine ise yakıt dökümü ve olgunlaĢtırması
gerçekleĢtirilmiĢtir.
Hidrostatik patlatma testleri esnasında kompozit motor
gövdeleri yapısal bütünlüklerini kaybettikleri noktaya kadar
basınçlandırılmıĢ ve patlama basıncı değeri ile gerinim ölçer
verileri kaydedilmiĢtir.
GeliĢtirme dönemi, statik ateĢleme tesleri ile sonlandırılmıĢ,
yapısal ve balistik performans verileri toplanmıĢtır.
Bunu takiben çevresel testler kapsamında; roket motorunun
yaĢam döngüsü boyunca maruz kalacağı limit çevresel
56

etkileri benzeĢtiren, ısıl ve mekanik testleri de içeren bir test
grubu uygulanmıĢtır.
Æevresel testleri takiben prototiplerin statik ateĢlemeleri
gerçekleĢtirilmiĢ,bu testler esnasında da yapısal ve balistik
performans verileri toplanmıĢtır.
TartıĢma ve Öneriler
Bu çalıĢmada, duyarsız ve düĢük ağırlıklı kompozit motor gövdesi
geliĢtirme ve doğrulama faaliyetleri kapsamında geliĢtirilen roket
motorunun,gerçekleĢtirilen testler sonrasında tasarım aĢamasında
öngörülen performans isterlerini karĢılayıp karĢılamadığı
değerlendirilmiĢtir.Test edilen tüm prototiplerin beklenen mekanik
ve balistik performans isterlerini karĢıladığı, böylece geliĢtirme ve
doğrulama çalıĢmalarının baĢarıyla tamamlandığı görülmüĢtür.
Anahtar Kelimeler: Roket Motoru Gövdesi, Karbon Kompozit,
Filaman Sargı, Kubbe Geometrisi, Hidrostatik Patlatma Testi,
Æevresel Test, Statik AteĢleme
57
APPLICATION AREAS
OF POLYMERIC
COMPOSITE
STRUCTURES AND
PRODUCTION
TECHNOLOGIES /
POLİMERİK
KOMPOZİT
MALZEMELERİN
UYGULAMA
ALANLARI VE ÜRETİM
TEKNOLOJİLERİ
58
THE DEVELOPMENT OF COMPOSITE STRUCTURES
CAPABLE OF ABSORBING RADAR WAVES
RADAR DALGASI SOĞURABĠLEN KOMPOZĠT
YAPILARIN GELĠġTĠRĠLMESĠ
Serkan Kangal(A), MutluDevran Yaman(B),Lütfi Özyüzer(B),
Metin Tanoğlu(A)
(a)
ĠYTE, Makine Müh. Böl.,35430, Ġzmir,
(b)
ĠYTE, FizikBöl., 35430, Ġzmir,
[email protected],
[email protected]@iyte.edu.tr,
[email protected]
ABSTRACT
Polymer composites have found increasing number of applications
in many areas such as defence, automotive, aerospace, energy,
infrastructure, etc. In applications such as aerospace vehicles or
wind turbine blades, composites can be employed to serve as a
structural element, in addition to serve as Radar Absorbing
Sturctures (RAS) with increased bandwidth of absorbance. In this
study, radar absorbing continuous fiber reinforced polymeric
composites that can be also utulized in structural applications were
developed. Radar absorbing composites were designed, their radar
absorbing properties were modelled, composites that have radar
absorbing properties were manufactured and both model and
experimental results were compared. RTM (resin transfer moulding)
and vacuum infusiın techniques were employed for the processing of
the composites.
Radar absorbing materials (RAMs) are dielectric or magnetic
materials that hve capacity for absorbing electromagnetic waves.
Objective of this study is to design, fabricate and characterize RAMs
59
based on glass fiber reinforced epoxy composites within 2-18 GHz
frequency range.
For achieving radar wave absorbance, several structures such as
Dallenbach layer, Salisbury screen and Jaumann absorber were
designed and manufactured from polymeric composites. Glass fiber
/ epoxy system were employed as a base structure. Some special
particulates were used as a filler for electromagnetic wave absorber
in epoxy matrix. In Salisbury screens and Jaumann absorbers
resistive sheets are used to increase the bandwidth of absorbance.
Glass fabric surfaces were cotaed with thin layer of metallica
conductor with surface resistances up to 1000  to act as a resistive
layers.
within the composite structure. Coatings were done by a large scale
magnetron sputtering unit. Resulting structures achieve 12 dB
reflection loss with thicknesses varies from 2.65 to 3.15 mm and the
resonant frequency detected as 7 GHz.
Since it is expected from the developed Radar Absorbing Sturctures
(RAS) that they will not only increase the bandwidth of absorbance,
but also serve as a structural element, structural and physical
performance of RAMs has been one of great importance. In this
study, mechanical and thermomechanical properties of developed
RAMs were also characterized to evaluate the structural
performances. Theeffects pf the addition of fillerson the mechanical
properties were investigated. Microstructural, mechanical, thermal
and impact properties of the developed composites were
characterized.
Keywords:radar absorbing materials, RAM, radar absorbing
structures, modelling, thin film, fiber reinforced composites, RTM
and vacuum infusion techniques.
60
ÖZET
Polimer kompozitler, savunma sanayi, otomotiv, havacılık, enerji,
altyapı v.b. pekçok sektörde giderek artan oranda uygulama yeri
bulmaktadır. Hava araçları veya rüzgar türbin kanadı gibi bir çok
uygulamada, kompozitler yapısal eleman olarak entegre edilmesi
yanında,geniĢ soğurma aralığına sahip Radar Soğurabilen Yapılar
(RSY) olarak da iĢlevsellik göstermesi beklenebilmektedir. Bu
çalıĢmada, radar dalgası soğurabilen ve yapısal uygulamalarda
kullanılabilecek nitelikte sürekli elyaf takviyeli polimerik
kompozitler geliĢtirilmiĢtir. Radar dalgası soğurabilen kompozitler
tasarlanmıĢ, tasarlanan yapıların radar soğurabilme özelliği
modellenmiĢ, bu özelliğe sahip kompozit plakalar üretilmiĢ, elde
edilen sonuçların karĢılaĢtırması gerçekleĢtirilmiĢtir. Kompozitlerin
üretimi için RTM (reçine transfer kalıplama) ve vakum infüsyon
teknikleri kullanılmıĢtır.
Radar soğurabilen malzemeler (RSM)ler dielektrik veya manyetik
malzemeler olup, elektromanyetik dalgaları soğurma özelliğine
sahiptir. Bu çalıĢmada, 2-18 GHz frekans aralığında, cam elyaf
takviyeli epoksi kompozit esaslı Radar Soğurabilen Malzemeler
(RSM)lerin tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu temel hedeftir.
Radar dalgalarının soğurulmasının baĢarılabilimesi için Dallenbach
katmanı, Salisbury ekranı ve Jaumann soğurucusu gibi özel yapılar
polimerik kompozitlerden tasarlanmıĢ ve üretilmiĢtir. Cam fiber /
epoksi sistemi temel yapı olarak kullanılmıĢtır. Belli özellikte
partiküller epoksi matriksinin içinde elektromanyetik dalga
soğurucu katkı olarak kullanılmıĢtır. Salisbury ekranları ve Jaumann
soğurucularında soğurma bant geniĢliğini artırmak için direnç
katmanları kullanılmaktadır. Cam elyaf yüzeyleri kompozit yapı
içinde 1000  yüzey direncine kadar direnç katmanı görevi görmek
amacıyla ince metalik iletken katmanı ile kaplanmıĢtır. Kaplamalar,
büyük ölçekli manyetik saçtırma ünitesi ile yapılmıĢtır. Ortaya çıkan
yapılar 2.65 ve 3.15 mm arasında kalınlıklara sahip olup, 7 GHz‟de
rezonant frekansı tespit edilmiĢt ve 12 dB‟e kadar yansıma kayıpları
elde edilmiĢtir.
61
GeliĢtirilen kompozitlerden radar absorblama özelliği yanında
yapısal performans da beklenmesi nedeni ile bu malzemelerin
yapısal ve fiziksel performansları önem taĢımaktadır. Bu çalıĢmada
geliĢtirilen RSM‟lerin aynı zamanda mekanik ve termomekanik
özellikleri de karakterize edilerek yapısal performansları da
değerlendirilmiĢtir. Dolgu malzemelerinin yapıya eklenmesinin
mekanik ve fiziksel özelliklere etkisi incelenmiĢtir. Kompozit
yapıların mikroyapı, mekanik, termal ve darbe özellikleri karakterize
edilmiĢtir.
Anahtar Kelimeler:radar absorblama (soğurma),radar absorblayan
malzemeler, radar absorblayan yapılar,modelleme, ince film, fiber
takviyeli kompozit, RTM ve vakum infüsyon teknikleri.
62
BIOCOMPOSITES FOR BIOMEDICAL APPLICATIONS:
APPLICATIONS TO FABRICATION OF TISSUE
ENGINEERING SCAFFOLDS
Dilhan M. Kalyon
Institute Professor, Stevens Institute of Technology
Hoboken, NJ 07030
dkalyon@stevens. Edu
ABSTRACT
Our approach in bone tissue engineering is to provide synthetic
porous biocompatible bone graft substitutes from biodegradable
polymers (FDA approved) incorporated with bioactives that can be
shaped precisely into biocomposites. Novel fabrication methods
were developed to facilitate the formation of gradients of porosity
and mediator concentrations to enable the requisite vascularization
and matrix/cell interactions for healthy tissue regeneration. Three
new processes were developed to generate realistic and reproducible
biocomposite scaffolds for use in tissue engineering, i.e., hybrid
twin screw extrusion and electrospinning, co-extrusion and twin
screw extrusion and spiral winding. These technologies were applied
to fabricate scaffolds with interconnected porosity principally from
melts and solutions of various bioresorbable polymers incorporated
with concentration distributions of nanoparticles of hydroxyapatite,
HA, and -tricalcium phosphate, -TCP, for osteo-conductivity and
various bioactives for cell proliferation and differentiation. Tissue
constructs were generated by seeding the scaffolds with osteoblasts
and adipose derived stem cells which were then
proliferated/differentiated in bioreactors. In vitro experiments for
analysis of cell growth and migration, histology and mechanical
properties revealed that the novel biocomposite scaffolds are
promising for repair of critical bone repair and arthrodesis for spine
applications.
63
*The reported studies are the results of four PhD theses at Stevens,
i.e., theses of Dr. S. Ozkan, Dr. C. Erisken, Dr. A. Ergun and Dr. X.
Chen and collaborations with Professors Wang, Yu, Ritter, and
Valdevit.
64
CELL PROLIFERATIONPERFORMANCEOF
POLYCAPROLACTONE-HYDROXY APATITE
COMPOSITES IN TISSUE ENGINEERING
POLĠKAPROLAKTON-HĠDROKSĠ APATĠT
KOMPOZĠTLERĠNĠN DOKU MÜHENDĠSLĠĞĠ
UYGULAMALARINDA HÜCRE ÇOĞALMASI
PERFORMANSLARI
Yelda Küçükgöksela, ġeyma TaĢdemirb,
Aylin ġendemir Ürkmezb, Serap Cesura
Ege University, Faculty of Engineering, Chemical Engineering
Departmenta, Bioengineering Departmentb, Bornova, Ġzmir
ABSTRACT
Aim
The aim of this study is to investigate the cell proliferation
performance of polycaprolactone (PCL, hydrophobic and long
biodegradation time) and hydroxy apatite (HA, high
biocompatibility, weak mechanical properties) scaffolds combined
with oleic acid and glycerol monooleate for improved composite
properties for tissue engineering purposes. When they are used
alone, the product properties are not sufficient.
Material-Method
Polymeric scaffolds were prepared by solvent casting-salt leaching
method. Polycaprolactone (PCL) (Aldrich; Mn: 70000-90000) and
dichloromethane (DCM) (Merck) were used for the preparation of
the polymeric scaffolds. Hydroxyapatite (HA) (Aldrich) was used as
the inorganic additive. Oleic acid (O) (Riedel) and glycerol
65
monooleate (G) (Kimpeks A.ġ) as organic additives (OA) were
selected to provide a homogeneous distribution of the ceramic
material in the polymeric matrix and improve the product properties.
Sodium chloride (NaCI) (Applichem) was used as the porogen. The
prepared scaffolds were coded as PCL_HAwt%_OAwt%.
Results
BET analyses and mechanical tests were performed on 8 scaffolds
(PCL_HA0_OA0, PCL_HA3_OA0, PCL_HA3_G1, PCL_HA3_G5,
PCL_HA3_O5,
PCL_HA20_OA0,
PCL_HA20_G5
and
PCL_HA20_O5) to determine the pore size, total pore volume,
surface area and mechanical properties of these scaffolds.
PCL_HA3_G5 has the highest total pore volume and standard
deviation. The high standard deviation value shows the existence of
macro and micro pores obtained by solvent casting-salt leaching
method. Neat PCL and PCL_HA3_O5 have the lowest pore size
values. The addition of 3 wt % HA caused a high increment in
average pore diameter, total pore volume and surface area. From the
mechanical tests, scaffolds which contain 20 wt% HA and 5 wt%
organic additive (G or O) have the highest Young‟s modulus (E)
value. Oleic acid addition causes an increment in E and stiffer
material is obtained. These values are similar those of the tissues of
smooth muscle, cerebral vein, myocardium, skin and cancellous
bone. Elongation at break% values decrease with high load of
organic additives possibly because of increasing pore sizes.
Considering these results, four scaffolds were selected and extracts
were prepared for the cytotoxicity and cell proliferation testsin vitro
as neat PCL, PCL with 3wt% HA and 5wt% G or O and PCL with
20 wt% HA and 5wt% O. Smooth muscle cells (SMC) of sheep and
L929 fibroblast cells of rat were used.
There is no sign of cytotoxicity for the selected scaffolds in both
SMC and L929 cells. Some samples showed higher cell viability
than 100%, suggesting that these scaffolds might have proliferative
properties. Only for non-diluted PCL_HA3_O5 and PCL_HA3_G5
66
in L929 cells, cell viability values are less than 70%. In SMC, when
the samples were diluted, proliferation could be seen. High amount
of G inhibits the proliferative effect. On PCL_HA3_O5 scaffold,
both cell types start to proliferate quickly. After 48 hours, this
activity stops prohibiting any conclusive decision on proliferative
activity of O. There is also no accelerated proliferation on neat PCL
scaffolds. For PCL_HA20_O5 scaffolds, the presence of HA buffers
pH (acidity) so the proliferative effect of oleic acid can be seen
clearly. High concentration of O induces apoptosis in various cell
types, it is suggested that O might modulate signal transduction to
enhance cell proliferation at low and nontoxic concentrations, but G
has negative effect on proliferation of SMC. When the samples
except for neat PCL were diluted, there is more proliferation for all
scaffolds in SMC. Average cell viability after 24 hours was
statistically analyzed by one sample t-test using SPSS Statistics 22
programme. There are statistically significant terms (p<0.05) except
for PCL_HA3_G5 scaffolds in L929 cells.
Discussion And Recommendations
None of the tested composites showed any sign of cyto-toxicity.
Addition of both O and HA significantly increased cell proliferation
properties for both tested cell types. These new composites are
promising candidates as tissue engineering scaffolds. Tissue
regeneration
properties, phenotypic
characterization
and
functionality of in vitro produced tissues on these scaffolds must be
tested as further evaluation for clinical use.
Key Words: Polycaprolactone, Hydroxy apatite, Oleic acid,
Glycerol Monooleate, Scaffold, Cell proliferation, Tissue
engineering.
ÖZET
Amaç
Doku mühendisliğinde tek baĢlarına yeterli olamayan hidroksi apatit
(HA, yüksek biyo uyumluluk, zayıf mekanik özellikler) ve
polikaprolaktonun (PCL, hidrofobik ve uzun biyobozunma süresi),
67
oleik asit ve gliserol monooleat ile birlikte kullanımı ile üretilen yapı
iskelelerinin özelliklerinin geliĢtirilmesi ve hücre çoğalması
performanslarının incelenmesidir.
Malzeme-Yöntem
Polimerik yapı iskeleleri tuz ilaveli-çözelti döküm yöntemi ile
hazırlanmıĢtır. Polimer olarak polycaprolactone (Aldrich; Mn:
70000-90000), çözücü diklorometan(DCM) (Merck), inorganik
katkı olarak ise hidroksi apatit (Aldrich) kullanılmıĢtır. Seramik
malzemenin polimer matrisi içinde homojen dağılımını sağlamak ve
ürün özelliklerini geliĢtirmek için organik katkı (OA) olarak oleik
asit (O) (Riedel)ve gliserol monooleat (G) (Kimpeks A.ġ) seçilmiĢ
ve porojen olarak sodyum klorür (NaCI) (Applichem) kullanılmıĢtır.
Hazırlanan iskeleler PCL_%ağrHA_%ağrOA Ģeklinde kodlanmıĢtır.
Sonuçlar
Dokuların yenilenmesi ya da değiĢtirilmesi için kullanılabilecek,
hazırlanan 8 yapı iskelesinin (PCL_HA0_OA0, PCL_HA3_OA0,
PCL_HA3_G1, PCL_HA3_G5, PCL_HA3_O5, PCL_HA20_OA0,
PCL_HA20_G5 ve PCL_HA20_O5) gözenek boyutu, toplam
gözenek hacmi, yüzey alanı ve mekanik özelliklerin belirlenmesi
için BET analizleri ve mekanik testler yapılmıĢtır. PCL_HA3_G5 en
yüksek gözenek hacmine ve standart sapma değerine sahip iskeledir.
Yüksek standart sapma değeri, tuz ilaveli-çözelti döküm
yönteminden kaynaklanan makro ve mikro gözeneklerin varlığını
göstermektedir. Katkısız PCL ve PCL_HA3_O5 en düĢük gözenek
boyutuna sahip iskelelerdir. Ağırlıkça % 3 HA ilavesi ortalama
gözenek hacmi, toplam gözenek hacmi ve yüzey alanında yüksek bir
artıĢa neden olmuĢtur. Mekanik testlerden, ağırlıkça % 20 HA ve %
5 organik katkı (G veya O) içeren yapı iskelelerinin en yüksek
Young modülü (E) değerlerine sahip olduğu görülmektedir. O
katkısı E değerlerinde artıĢa sebep olmuĢ, daha sert malzemeler elde
edilmiĢtir. Bu değerler düz kas, beyin damarları, kalp kası, deri ve
süngerimsi kemik dokunun E değerleri ile benzerdir. Yüksek
miktarda organik katkı ile gözenek çapları arttığından, % kopmada
68
uzama değerleri düĢmüĢtür. Bu sonuçlar göz önüne alınarak,
sitotoksisite ve in vitro hücre çoğalması testleri için 4 yapı iskelesi
(katkısız PCL, PCL_HA3_G5, PCL_HA3_O5 ve PCL_HA20_O5)
seçilmiĢtir. Koyun düz kas hücreleri ve sıçan L929 fibroblast
hücreleri ile çalıĢılmıĢtır. Ġki hücre hattı için de sitotoksik etkiye
rastlanılmamıĢtır. Proliferatif özelliklere sahip örneklerin canlılık
değerlerinin % 100‟ün üzerinde olduğu görülmüĢtür. Yalnızca L929
hücrelerinde seyreltilmemiĢ PCL_HA3_O5 ve PCL_HA3_G5
iskelelerinde, canlılık değerleri % 70„in altındadır. SMC
hücrelerinde,
örnekler
seyreltildiğinde
proliferasyon
görülebilmektedir. Buradan yüksek miktarda G‟nin proliferatif
etkiyi engellediği söylenebilir. Hücreler PCL_HA3_O5 yüzeyi ile
karĢılaĢtığında hızlı bir Ģekilde üremeye baĢlamaktadır. 48 saat sonra
bu aktivite durmuĢtur. Bu da O‟nun proliferatif aktivitesi hakkında
kesin bir karar verilmesini engellemektedir. Katkısız PCL için, iki
hücre tipinde proliferasyon olmadığı görülmektedir. PCL_HA20_O5
iskeleleri için ortamdaki HA varlığının pH‟ı (asiditeyi) tamponladığı
ve bu Ģekilde O‟nun proliferatif etkisinin net olarak görüldüğü
söylenebilir. O‟nun yüksek deriĢimlerde kullanımı hücre ölümüne
neden olduğundan, O, düĢük ve toksik olmayan deriĢimlerde, hücre
çoğalmasını arttırmak için sinyal aktarımını ayarlamak amacıyla
önerilebilir. Fakat SMC hücrelerinin proliferasyonunda G‟nin
negatif etkisi olduğu söylenebilir. Katkısız PCL hariç diğer örnekler
seyreltildiğinde, 48 saat sonra SMC hücrelerinde daha fazla
proliferasyon görülmektedir. 24 saat sonraki % canlılık değerleri iki
hücre tipi için de SPSS Statistics 22 programı kullanılarak tek örnek
t-testi ile istatistiksel olarak analiz edilmiĢ, L929 hücrelerinde
PCL_HA3_G5 hariç, anlamlı değerler (p<0.05) hesaplanmıĢtır.
Test edilen kompozitler sitotoksik etki göstermemiĢtir. PCL ile O ve
HA birlikte kullanıldığında, iki hücre tipi için de hücre çoğalması
özelliklerini büyük ölçüde arttırmıĢtır. Bu yeni kompozitler doku
mühendisliği iskelelerine aday olarak gösterilebilir. Klinik kullanım
için; doku yenilenme özellikleri, fenotipik karakterizasyon ve bu
69
iskeleler üzerinde in vitro koĢullarda üretilen dokuların
fonksiyonelliği test edilmelidir.
Anahtar Kelimeler: Polikaprolakton, Hidroksi apatit, Oleik asit,
Gliserol Monooleat, Yapı iskelesi, Hücre çoğalması, Doku
mühendisliği
70
EFFECT OF USING DIFFERENT BOUNDARY AND FLOW
CONDITIONS ON PERMEABILITY MEASUREMENT
EXPERIMENTAL RESULTS ANDAPPROPRIATE MOLD
FILLING MODELINGOF VARTM
FARKLI SINIR VE AKIġ KOġULLARININ GEÇĠRGENLĠK
ÖLÇÜM DENEY SONUÇLARINA ETKĠSĠ VE UYGUN
VARTM KALIP DOLUM MODELLEMESĠ
M. Akif Yalcinkaya1, Baris Caglar1, E. Murat Sozer1
Koç University, RumelifeneriYolu, 34450 Sariyer, Istanbul, Turkey
[email protected], [email protected], [email protected]
ABSTRACT
Permeability of a fiber preform is repeatedly measured within a
domain of fiber volume fraction by varying the gap thickness of a
material characterization mold. These continuous permeability
measurement experiments are conducted with different injection
boundary conditions (constant injection pressure and constant
injection flowrate) and under different flow conditions (unsteady
resin flow where the fiber preform is through unsaturated fiber
preform and steady flow through saturated fiber preform).
 BV
Thediscrete results are then fitted by using a power law, K  Ae f
to define a relationship between the permeability, Kand fiber volume
fractionVf.A model based on Darcy law is developed and
numerically solved to simulate1D resin flow and fiber compactionin
VARTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding). The model
requires permeability and compactioncharacterization of the preform
as inputs. The results of the modelare compared with VARTM mold
filling experiments.
71
Aim
The aim of this study is to demonstrate how the VARTM mold
filling simulation results are affected by the use of different
permeability values obtained under different experimental
conditions (resin injection boundary condition and whether the flow
is transient or steady).
Material and Method
Fiber preform specimens are prepared by stacking e-glass fabric
layers. The test fluid is diluted corn syrup instead of actual
thermosetting resin considering the ease of use and safety.
Continuous permeability measurement experiments with constant
injection pressure and flowrate are conducted separately. In
addition, fiber compaction characterization experiments are
conducted to specify the relation between the compaction pressure
and fiber volume fraction. This is important because the compaction
pressure changes during the mold filling in VARTM as the resin
pressure changes while propagating and thus, the permeability of the
fiber preform changes as well. Different mold filling simulations of
VARTM are run using the permeability and compaction
characterization data, and compared with actual VARTM
experiments.
Discussion and Recommendations
Darcy law has been conventionally used in the literature for
modelling the resin flow through porous fiber reinforcement in
liquid composite molding (LCM) processes. However, Darcy law
was originally proposed for saturated water flow through sand and
rocky beds, whereas the flow in LCM is unsaturated. A process
modeler should be aware of this difference as well as the
applicability domain while either (1) conducting permeability
measurement experiments, or (2) selecting appropriate permeability
data from many available databank in the literature.
72
Results
This study presents the following results: (1) continuous
permeability measurement experiments with different resin injection
boundary conditions and flow conditions, (2) fiber compaction
characterization experiments, (3) VARTM mold filling experiments,
and (4) VARTM mold filling simulations.
ÖZET
Bu çalıĢmada fiber elyafların geçirgenlikleri farklı kalınlıklarda özel
bir karakterizasyon kalıbı kullanılarak ölçülmektedir. Bu sürekli
geçirgenlik ölçümü deneyleri farklı enjeksiyon sınır koĢulları (sabit
enjeksiyon basıncı ve sabit enjeksiyon debisi) ve akıĢ koĢulları
(düzensiz ve düzenli) ile yapılmakta ve kıyaslanmaktadır. Bulunan
 BV
sonuçlar
eksponansiyeleğrisine
uydurularak,
K  Ae f
geçirgenlik, K ve hacimsel fiber oranı, Vf arasında bir iliĢki
belirlenmektedir. VARTM‟daki (vakum destekli reçine transfer
kalıplama) kalıp içerisindeki 1 boyutlu reçine akıĢını ve elyaf
sıkıĢmasını modelleyebilmek için Darcy kanununa dayanan bir
model geliĢtirilip, sayısal olarak çözülmektedir. Bu modelde elyafın
geçirgenlik ve sıkıĢma karakterizasyon verileri girdi olarak
kullanılmaktadır. Modelin sonuçları, gerçek kalıp dolum deneyleri
ile karĢılaĢtırılmaktadır.
Amaç
Bu çalıĢmanın amacı, VARTM kalıp dolum simülasyonu
sonuçlarının, farklı sınır ve akıĢ koĢulları kullanılarak elde edilen
geçirgenlik değerleri kullanıldığında nasıl etkilendiğini incelemektir.
Materyal ve Yöntem
Deneylerde kullanılan elyaflar e-cam fiberlerle hazırlanmaktadır.
Test sıvısı gerçek termoset reçine yerine, kullanımı ve temizlenmesi
daha kolay olan viskozitesi ayarlanmıĢ mısır Ģurubudur. Sürekli
geçirgenlik deneyleri sabit enjeksiyon basıncı ve debisi için ayrı ayrı
yapılmaktadır. Buna ek olarak, elyafın sıkıĢtırma basıncı ve
73
hacimsel fiber oranı arasındaki iliĢkinin belirlenmesi için sıkıĢtırma
deneyleri yapılmaktadır. VARTM‟da reçine akıĢı devam ederken
sıkıĢtırma basıncı değiĢmektedir ve bunun sonucunda kalınlık
(dolayısıyla hacimsel fiber oranı) değiĢmektedir. Bu da geçirgenlik
değerlerinin lokal olarak değiĢmesine neden olmaktadır. Bu veriler
kullanılarak yapılan VARTM kalıp dolum simülasyonları,
deneylerle karĢılaĢtırılmaktadır.
Sıvı kompozit kalıplama (LCM) yöntemlerinin modellenmesi, genel
olarak Darcy kanununun kullanılmasıyla yapılmaktadır. Darcy
kanunu gözenekli yapıdaki akıĢı ifade etmektedir ve ilk olarak
suyun,toprak ve kayalardan oluĢan bir yapı içerisindeki doygun
akıĢını için önerilmiĢtir. Fakat LCM‟deki akıĢ, kalıp dolumu
süresince doygun değildir. Ġmalat usulümodelleyicileri bu durumun
farkında olmalı ve kullanacakları geçirgenlik verilerini bunu dikkate
alarak belirlemelidir. Bunun için; (1) uygun geçirgenlik ölçüm
deneylerini yapmalıdırlar, ya da (2) literatürdeki veri bankalarından
uygun geçirgenlik değerlerini almalıdırlar.
Sonuç
Bu çalıĢma Ģu sonuçları sunmaktadır: (1) farklı sınır ve akıĢ
koĢulları altında yapılan sürekli geçirgenlik deneyleri sonuçları, (2)
elyaf sıkıĢtırma deneyleri sonuçları, (3) VARTM kalıp dolumu
deneyleri, ve (4) VARTM kalıp dolumu simülasyonları.
74
DESIGN OF
POLYMERIC
COMPOSITE
MATERIALS,
PRODUCTION AND
CHARACTERIZATION
/
POLİMERİK
KOMPOZİT
MALZEMELERİN
TASARIMI, ÜRETİMİ
VE
KARAKTERİZASYONU
75
RELEASE AGENTS: IN THE SERVICE OF COMPOSĠTE
MATERIALS IN ORDER TO OPTĠMĠZE QUALITY OF
PARTS AND TOOL PROTECTION
Tomasz Krause
Chem-Trend Europe
[email protected]
ABSTRACT
Recently, aerospace component desıgn has been focusing on the use of
thermoplastic
composite
materials,
such
as
PEEK
(polyetheretherketone), PPS (polyphenylene sulfide) and PEI
(polyetherimide), for their ability to reduce aircraft weight and achieve
fuel savings. Chem-Trend has a proven track record of addressing the
challenges created when changing from the previously used thermoset
materials to the new thermoplastic composite materials, such as their
higher moulding temperature and difficulty in releasing from the
mould. We offer a complete release agent system that is designed for
high-temperature moulding processes. Our products offer reduced
downtime and higher productivity so aerospace manufacturers can meet
their production targets with the greatest efficiency.
Moulding for aeronautical applications is extremely demanding, as
parts are increasingly becoming larger and new automated processes
are introduced. Chem-Trend‟s solutions for manufacturers using
composite material include mould release systems and primers that
protect the mould and allow for greater release-ease. Our products
address two of the greatest concerns in aeronautical moulding: ensuring
high-quality parts and protecting valuable tooling.
76
STRUCTURAL ANALYSIS OF A COMPOSITE MARINE
PROPELLER BY FINITE ELEMENT METHOD
KOMPOZĠT GEMĠ PERVANESĠNĠNSONLUELEMANLAR
YÖNTEMĠ ĠLEYAPISAL ANALĠZĠNĠN
GERÇEKLEġTĠRĠLMESĠ
Hamdi Bal,M.Burak ġamĢul, Rahim Can Peker,
MilperPervaneTeknolojileri A.ġ.
Teknopark Ġstanbul – SanayiMah. TeknoparkBulvarı - 1/2A Z08
34906, Pendik – Ġstanbul
[email protected],
[email protected],[email protected]
ABSTRACT
Aim
Traditionally most of the marine propulsion systems are provided by
propellers. Common materials used for these propellers are
manganese aluminum bronze (MAB) and nickel aluminum bronze
(NAB). Even though propellers made of NAB and MAB are highly
stiff, reliable and affordable they have some weaker properties as
well. Especially expensive machining process, poor acoustic
damping properties that can lead to noise due to structural vibration,
low corrosion and fatigue performance are main disadvantages of
MAB and NAB marine propellers. To overcome these issues,it is
considered to use polymeric composites which have high strengthto-weight and stiffness-to-weight ratios for last decades.
Additionally composite marine propellers are non-magnetic and they
have higher corrosion resistance, lower maintenance. They also have
stealth which is especially crucial for naval vessels for mine hunting.
There is a common interest to develop composite marine propellers
because of properties described above. Thus, our aim in this study is
77
to develop a structural analysis method to compare metallic and
composite marine propellers.
Material-Method
Conventional marine propeller structuralanalysis cannot fit the needs
for composite marine propellers. So this study proposes an
investigation of a method for structural analysis of composite marine
propellers. Propellers have various sections and present work
describes a procedure to create a finite element model of a
composite marine propeller. In addition to that structural analyses
are performed by ANSYS using the same propeller geometry with
different material properties such as metallic and composite. After
then the results are compared.
Discussion
In this study comparisons are done for propellers which are made of
carbon fiber-epoxy and NAB materials. Regarding the analysis
results show that carbon-epoxy marine propellers are more reliable.
However carbon fiber composites have higher cost relatively to the
NAB ones. Therefore for the further steps cost down studies should
be done such as developing hybrid composite structures. Moreover
another step should be the validation of analysis results with test
cases.
Keywords:
Structural Analysis Method, Composite Marine Propeller,Finite
Element Analysis (FEA),Mechanical Comparison, Stress Analysis.
78
ÖZET
Amaç
Genellikle çoğu deniz aracı, itki sisteminde pervaneler
kullanılmaktadır. Bu pervanelerde sıklıkla bronz alaĢımları olan
mangan alüminyum bronz (MAB) ve nikel alüminyum bronz (NAB)
malzeme kullanılmaktadır. MAB ve NAB gemi pervaneleri yüksek
rijitliğe sahip, dayanım bakımından emniyetli ve düĢük malzeme
maliyetli olmasına rağmen bazı dezavantajları bulunmaktadır.
Özellikle yüksek iĢleme maliyetleri, titreĢim ve istenmeyen seslerin
oluĢmasına neden olan düĢük titreĢim sönümleme özellikleri, düĢük
korozyon ve ömür dayanımı MAB ve NAB malzemeden yapılmıĢ
gemi pervanelerinin baĢlıca dezavantajlarıdır. Bu sorunların ortadan
kaldırılmasıamacıyla, son yıllarda yüksek dayanım-ağırlık ve yüksek
rijitlik-ağırlık oranlarına sahip olan polimerik kompozitlerin
kullanılması çözüm olarak düĢünülmektedir. Bu bilgilere ek olarak,
kompozit malzemeler ametal özellik gösterebilen, yüksek korozyon
ve ömre sahip olan malzemelerdir. Özellikle ametal (manyetik
görünmezlik) özelliği,mayın avlama gemileri için hayati öneme
sahiptir. Yukarıda belirtilen özelliklerinden dolayı, polimerik
kompozit malzemeler kullanılarak gemi pervanesi geliĢtirilmesi
çalıĢmaları giderek artmaktadır. Bu çalıĢmada da kompozit gemi
pervanelerinin, metal olanlar ile yapısal olarak kıyaslanmasına
yönelik bir yöntem geliĢtirilmesi amaçlanmıĢtır.
Materyal-Yöntem
Geleneksel gemi pervane yapısal analiz yöntemleri ile kompozit
gemi pervanelerinin analizleri farklılık göstermektedir. Bu nedenle,
bu çalıĢmada kompozit gemi pervanesinin yapısal analizlerinin
gerçekleĢtirilmesi için kullanılabilecek bir yöntem anlatılmıĢtır.
Pervane kanat geometrisi farklı kesit ve eğriliklerden oluĢmaktadır.
Bu çalıĢmada pervanelerin sonlu elemanlar modelinin nasıl
oluĢturulabileceği aktarılmıĢtır. Ek olarak;bir gemi pervanesinin,
metal ve kompozit malzeme özelliklerine sahip olacak
Ģekilde,ANSYS
programı
yardımıyla,yapısal
analizleri
79
karĢılaĢtırılmıĢtır.
Daha
sonra
bu
analiz
sonuçları
Bu çalıĢmada karbon elyaf-epoksikompozit ve NAB malzeme
özelliklerine sahip pervaneler kıyaslanmıĢtır. Elde edilen analiz
sonuçları doğrultusunda kompozit malzeme ile çok daha emniyetli
bir pervane geliĢtirilebilmektedir. Fakat karbon elyafın görece
yüksek maliyeti bir dezavantaj olarak gözükmektedir. Bu nedenle
ileri aĢamalarda maliyetleri düĢürmek için hibritkompozit yapıların
geliĢtirilmesinin gerektiği düĢünülmektedir. Bir diğer aĢama ise
yapılacak test çalıĢmaları ile elde edilen analiz sonuçlarının
doğrulanması olacaktır.
Anahtar Kelimeler
Yapısal Analiz Metodu, Kompozit Gemi Pervanesi,Sonlu Elemanlar
Analizi,Mekanik Kıyaslama, Gerilme Analizi.
80
TENSILE PROPERTIES OF KNITTED FABRIC
REINFORCEMENTS FOR STRUCTURAL COMPOSITES:
EFFECT OF FIBRE TYPE AND FABRIC PROPERTIES
YAPISAL KOMPOZĠTLER ĠÇĠN ÖRME KUMAġ
TAKVĠYELERĠNĠN ÇEKME DAVRANIġLARI: LĠF TĠPĠ VE
KUMAġ ÖZELLĠKLERĠNĠN ETKĠLERĠ
Sinem Öztürk1, Tuba Alpyıldız2, Bülent Murat Ġçten3, Arif Kurbak2
1
Dokuz Eylül University, The Graduate School of Natural and
Applied Science, Buca, Izmir, Turkey,
2
DokuzEylul University, Department of Textile Engineering, Buca,
Izmir, Turkey
3
DokuzEylul University, Department of Mechanical Engineering,
Buca, Izmir, Turkey
[email protected],
ABSTRACT
Aim
Textile composites, which are manufactured by combining the resin
and textile (fibre, yarn and fabric) on a macroscopic scale, have been
used since 1960‟s due to their advantageous properties. Among the
textile composites, knitted fabric reinforced composites were started
to be used by the 90‟s. In addition to the properties they have been
providing, knitted fabric reinforced composites are preferred due to
their formability and multi-axial structure, where design features are
priority especially in structural applications. It is essential to know
the properties of the composite components before the
manufacturing process so that the manufacturing can start with the
right material and also so that realistic input data can be fed to the
modelling and estimation calculations performed prior to the
manufacturing. Thus studies on the geometrical configuration in
terms of fibre orientations, physical and mechanical properties of
knitted fabric reinforcements produced with high performance fibres
are still continuing [1-4].
81
In this study, determination of the physical and mechanical
properties of knitted fabric reinforcements, which are produced from
high performance yarns, are aimed. With this aim, the effects of
different fibre types and fabric parameters on the tensile strength of
the reinforcements are investigated. In this way it will be possible to
compare glass and aramid fibres in terms of the tensile strength of
the resultant reinforcement fabric and then proper fabric structure
will be determined. The obtained tensile properties can also be used
as the input data for the software and modelling studies which are
used to determine the suitability of the selected materials and
reinforcing structure for the aimed application area before the
production of composite materials.
Knitted fabric reinforcements are manufactured using high
performance fibres as E-glass (136 tex) and aramid (168 tex)
multifilament yarns with 4 different fabric structures as rib, full
cardigan derivative, half cardigan and milano rib having 3 different
stitch densities for rib fabrics and 2 different stitch densities for the
other fabric types on 7 gauge flat knitting machine. For each fibre
type, for each stitch density and for each fabric type, five samples
are used to measure the fabric parameters and then breaking load
values of the reinforcements are determined. In addition to
investigating the effect of fibre type, the effect of fabric parameters
such as fabric structure and stitch densities on the tensile strength of
the reinforcement fabric is investigated.
Properties of knittedreinforcementsandresults of the tensile tests can
be seen in Table 1.
82
Table 1. Properitesandbreaking loads of knitted reinforcements
Sa
mpl
e
RG
T
RG
N
RG
S
Fib
re
Typ
e
Gla
ss
Knit
Struct
ure
Loo
p
Den
sity
(l/c
m2)
We
ight
(g/
m2)
Rib
44.
6
27.
2
16.
1
78.
6
59.
1
45.
5
30.
3
25.
2
19.
0
75.
6
67.
6
66.
2
32.
8
18.
9
86.
6
65.
6
14.
9
85.
5
69.
0
86.
1
68.
7
RA
T
RA
N
RA
S
Rib
M
AN
M
AS
Milan
o
HC
AN
HC
AS
CD
AN
CD
AS
Ara
mid
Half
Cardi
gan
Cardi
gan
Deriv
ative
9.4
19.
9
8.9
Max.
Breaking
Force
in
WalewiseL
oadings (N)
Max.
Breaking
Force
in
CoursewiseL
oadings (N)
458
253
236
176
171
108
6146
2310
6148
2275
4408
1342
6811
4391
5317
2491
4010
2417
3692
-*
5024
2504
3304
-*
*for these samples the test couldnot be reliased due to the max.
Limit of the equipment stroke
Discussion and Conclusion
When the reinforcements with the same fabric structure, same stitch
density and areal weight are compared it is seen that the
reinforcement fabrics knitted with aramid filament yarns have
tensile strength values approximately 10 times more than the
reinforcement fabrics knitted with glass filaments yarns.
83
For each type of fibre, it is observed that the tensile strength of the
reinforcement fabrics increase with the increase in the stitch density
of the fabric. For all of the fabric structures the walewise tensile
strength of the reinforcements is found to be higher than the
coursewise tensile strength. When the reinforcements with same
areal weight but different fabric structure are compared it is found
that Milano rib structure is the most advantageous structure in terms
of both walewise and coursewise tensile strength.
Keywords: tensile, drypreform, knit, glass, aramid, composite
Acknowledgment
The authors are greatly indebted to the TUBITAK for providing
financial support (Project Number: 114M022).
ÖZET
Amaç
Matris malzemesi ve tekstil takviye (elyaf, iplik ya da kumaĢ)
malzemesinin makro boyutta birleĢmesiyle elde edilen
tekstilkompozitleri sağladıklarıözellikler sebebiyle 1960‟lı yıllardan
beri kullanılmaktadır. Tekstil kompozitleri arasında örme
takviyelikompozitler ise kullanımı 90‟lı yıllarda baĢlamıĢ olup halen
üzerinde araĢtırmaların sürdürüldüğü bir malzemedir. Sağladıkları
özelliklerin yanı sıra yüksek Ģekil alabilirlikleri ve çok eksenli
yapıları sayesinde yapısal uygulamalarda tasarım için kolaylık
sağlamaktadır. Kompozit bileĢenlerinin özelliklerinin bilinmesiyle
üretim öncesi doğru malzeme ile çalıĢmaya baĢlanmasının yanı sıra
geometrik ve fiziksel özelliklerinin veri olarak girilmesini gerektiren
modelleme ve tahminleme çalıĢmaları için örme kumaĢtakviyeli
kompozitlerde takviye yapısının geometrik tanımlanması, fiziksel ve
mekanik özellikleri üzerine özellikle yüksek performanslı ipliklerin
kullanımı ile ilgili çalıĢmalar yapılmaktadır[1-4].
84
Bu çalıĢmada örme tekstil takviyeleri olan yüksek performanslı
liflerden üretilmiĢ değiĢik örme yapılarına sahip kumaĢların fiziksel
ve mekanik özelliklerinin belirlenmesiamaçlanmaktadır. Bu amaç ile
farklı liflerin ve kumaĢ parametrelerinin takviye kumaĢ çekme
dayanımlarına etkileri incelenmektedir. Böylece çekme dayanımları
açısından cam ve aramid lifleri karĢılaĢtırılabilecek ve uygun kumaĢ
yapısı belirlenebilecektir. Ayrıca elde edilen çekme özellikleri
kompozit malzemelerin üretiminden önce kullanım alanına uygun
malzeme, takviye yapısı seçimlerinin kullanım alanına
uygunluğunun belirlenmesi için kullanılan yazılım ve modelleme
çalıĢmalarında veri olarak kullanılabilecektir.
Materyal ve metod
Bu amaçla tekstil kompozit takviye malzemesi olarak kullanılmak
üzere yüksek performanslı lifler olan E-cam(136 Tex) ve aramid
(168 Tex) multifilament ipliklerinden3farklı sıklıkta rib, 2 farklı
sıklıkta selanik, yarım selanik milano kumaĢ yapılarında 7 incelikte
düz örme makinesinde takviye yapılarıelde edilmiĢtir. Her elyaf tipi,
her sıklık ve her kumaĢ yapısı için 5‟er numune üzerinden takviye
yapı parametreleri(sıklık, gramaj ve ilmek iplik uzunlukları)
belirlenmiĢ ve kumaĢlara çekme testi yapılarak takviye
malzemelerin kopma yük değerleri tespit edilmiĢtir.Elyaftipi
etkisinin yanı sıra takviye yapı parametrelerinden sıklık ve kumaĢ
yapısının kopma yük değerlerine etkileri incelenmiĢtir.
Numune özellikleri ve elde edilen sonuçlar Tablo 1 de
görülebilmektedir.
85
Tablo 1. Numune özellikleri ve çekme testi sonuçları
Num
une
Lif
Tipi
Örm
e
Yap
ısı
RGT
RGN
RGS
Cam
Rib
RAT
RAN
RAS
Rib
MA
N
MAS
Mil
ano
HCA
N
HCA
S
CDA
N
CDA
S
Ara
mid
Yarı
m
Sela
nik
Tam
Sela
nik
Tür
evi
Ġlme
k
sıklı
ğı
(1/c
m2)
44.6
27.2
16.1
78.6
59.1
45.5
Æubuk
doğrultus
unda
Kopma
Kuvveti
(N)
458
236
171
Sıra
doğrultus
unda
Kopma
Kuvveti
(N)
253
176
108
30.3
25.2
19.0
75.6
67.6
66.2
6146
6148
4408
2310
2275
1342
32.8
86.6
6811
4391
18.9
65.6
5317
2491
14.9
85.5
4010
2417
9.4
69.0
3692
-*
19.9
86.1
5024
2504
8.9
68.7
3304
-*
Gra
maj
(g/
m2)
*Bu numuneler için test cihazının stroku yetersiz kaldığı için
ölçümler gerçekleĢtirilememiĢtir.
TartıĢma ve öneriler
Aynı örme yapısına, aynı sıklık değerlerine ve gramaja sahip cam
elyafından ve aramid elyafından örülmüĢ takviye yapılar
karĢılaĢtırıldığında aramid elyafı ile örülen takviye yapısının çekme
dayanımının en az 10 kat daha fazla olduğu görülmüĢtür.
Her iki elyaf tipi içinde geçerli olmak üzere takviye yapıların sıklık
değerleri arttıkça çekme dayanımlarının arttığı gözlenmiĢtir.
KumaĢ yapısı açısından ise aynı gramaja ama farklı kumaĢ
yapılarına sahip takviye yapılar karĢılaĢtırıldığında Milano rib
yapısının hem sıra hem de çubuk doğrultularında daha yüksek
çekme dayanımı gösterdiği tespit edilmiĢtir.
86
TeĢekkür
Yazarlar bu projenin gerçekleĢmesine maddi katkıda bulunan
TÜBĠTAK‟a teĢekkürleri sunar (Proje Numarası: 114M022).
Kaynaklar
1. Tsu-Wei Chou and Frank K. Ko Textile Structural Composites
(Volume 9) , Composite Material Series, Elsevier, 1989
2. S. Savci, J.I. Curiskis, M.T. Pailthorpe, A study of the
deformation of weft-knit preforms for advanced composite
structures Part 1: Dry preform properties, Composite Science and
Technology, 2000; 60 p:1931-1942
3. M. de Araújo, R. Fangueiro and H. Hong, Modelling and
simulation of the mechanical behaviour of weft-knitted fabrics for
technical applications, Part I: General consideration and
experimental analyses. AUTEX Research Journal, 2003; 3(3):111–
23.
4. Laura Balea, Gilles Dusserre, Gérard Bernhart, Mechanical
behaviour of plain-knit reinforced injected composites: Effect of
inlay yarns and fibre type, Composites: PartB, 2013;56 p: 20-29
87
ENHANCEMENT OF SHEAR PERFORMANCES OF FOAM
CORE SANDWICH COMPOSITES
KÖPÜK ÇEKĠRDEK ĠÇEREN SANDVĠÇ
KOMPOZĠTLERĠN KAYMA PERFORMANSININ
ARTTIRILMASI
Hüseyin Erdem Yalkin1, Bulent Murat Icten2, Tuba Alpyildiz3
1
Dokuz Eylul University, The Graduate School of Natural and
Applied Science, Buca, Izmir, Turkey,
2
Dokuz Eylul University, Department of Mechanical Engineering,
Buca, Izmir, Turkey,
3
Dokuz Eylul University, Department of Textile Engineering, Buca,
Izmir, Turkey,
tuba.alpyıldı[email protected]
ABSTRACT
Aim
Nowadays the importance of lightweight structure is increasing day
by day. In addition to their lightweight properties, sandwich
composites have high rigidity. However the disadvantage of the
sandwich composite is that core material has low mechanical
properties. In order to increase the mechanical properties, the core of
the sandwich composites should be reinforced through their
thickness. The aim of this study is to investigate the shear behaviour
of the sandwich composites reinforced through the thickness.
Materials – Method
The sandwich composites are manufactured using PVC foam as the
core, E - glass fabrics as the sheet materialand epoxy resin as the
matrix material by vacuum infusion method. With the aim to
improve shear properties of sandwich composites, three different
types of specimens are designed. Standard sandwich composite is
manufactured as reference specimen. As second type of specimen,
core material is perforated to have holes with determined intervals
and diameter before composite manufacturing. During vacuum
88
infusion these holes are filled with epoxy resin. As the last type of
specimen, core material is perforated to have holes with determined
intervals and diameter, then the core material is stitched with 2400
tex glass fiber by hand before composite manufacturing.Shear tests
are performed using specially designed apparatus according to
ASTM C273 standard.
The comparisons are performed between perforated, perforatedstitched and reference (classically manufacturing material) sandwich
composites. It is seen that through-the-thickness reinforcement
highly affects the shear strength and shear modulus of the sandwich
composites.
Keywords: sandwich composites, glass fiber, foam core, stitching,
shear properties
Acknowledgement
The authors are greatly indebted to the TUBITAK for providing
financial support (Project Number: 213M603).
ÖZET
Amaç
Günümüzde hafif yapıların önemi giderek artmaktadır. Hafif
olmalarına ek olarak sandviç kompozitler yüksek rijitliğe
sahiptirler.Bununla birlikte sandviç kompozitlerin dezavantajı
çekirdek malzemesinin düĢük mekanik özelliklere sahip olmasıdır.
Mekanik özelliklerini arttırmak için sandviç kompozitlerin çekirdek
yapısı kalınlığı boyuca takviye edilmelidir. Bu çalıĢmanın amacı,
kalınlık boyunca takviye edilmiĢ sandviç kompozitin kayma
davranıĢını incelemektir.
Materyal-Yöntem
Sandviç kompozitler, çekirdek malzemesi PVC köpük, kabuk
malzemesi E-cam elyaf ve matris malzemesi epoksi reçine
kullanılarak vakum infüzyon yöntemiyle üretilmiĢtir. Sandviç
kompozitin kayma özelliklerini artırmak için üç farklı tür numune
89
tasarlanmıĢtır.
Referans
numune
olarak
sandviç
kompozittedelinmemiĢ köpük kullanılmıĢtır. Ġkinci numune türünde
çekirdek malzemesi belirli aralıkta ve çapta delinmiĢtir. Ġnfüzyon
sırasında bu deliklere epoksi reçine dolmaktadır. Son numune
türünde ise çekirdek malzemesi belirli aralık ve çapta delindikten
sonra sadece çekirdek malzemesi üretimden önce 2400 tex E-cam
elyaf ile elle dikilmiĢtir. Kayma deneyleri ASTM C273 standardına
uygun özel olarak bu çalıĢma için tasarlanmıĢ bir aparatla
yapılmıĢtır.
DelinmiĢ, delinmiĢ-dikilmiĢ ve referans (deliksiz köpük) sandviç
kompozit numuneler arasında karĢılaĢtırmalar yapılmıĢtır. Kalınlık
boyunca takviyenin,sandviç kompozitinkayma dayanımına ve
kayma modülüne büyük etkisinin olduğu görülmüĢtür.
Anahtar kelimeler: sandviç kompozit, cam elyaf, köpük çekirdek,
dikiĢ, kayma özellikleri
TeĢekkür
Yazarlar bu projenin gerçekleĢmesine maddi katkıda bulunan
TÜBĠTAK‟a teĢekkürleri sunar (Proje Numarası: 213M603).
90
RHEOLOGICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF NR
AND NR/ENR BASED RUBBER COMPOUNDS
REINFORCED WITH CHOPPED AND SIZED
KARBON FĠBER KAPLANMIġ KESĠKLĠ KARBON ELYAF
ĠLE TAKVĠYE EDĠLMĠġ NR VE NR/ENR ESASLI KAUÇUK
KARIġIMLARININ REOLOJĠK VE MEKANĠK
ÖZELLĠKLERĠ
Bedriye Nur YeĢil1,2, Bağdagül Karaağaç1
1
Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği
Bölümü, Umuttepe YerleĢkesi 41380, Kocaeli
2
Rekor Kauçuk San. ve Tic. A.ġ.Velibaba Mah. Mimar Sinan Cad.
No:17 Pendik 34896, Istanbul
[email protected]; [email protected]
ABSTRACT
Aim
Main usage areas of natural rubber (NR) are tyreproduction and high
elastic and strong rubber materials. NR can also be used by blending
with epoxidized natural rubber (ENR) for some specific purposes
such as higher tear strength, higher adhesion toother materials, lower
gas permeation and antivibration applications. However, both rubber
types have limited modulus values in single orin blend form.
In this study, NR and NR/ENR based rubber compounds have been
reinforced with chopped and sized (with different sizing materials)
carbon fiber for utilizing in high modulus bridge bearings. Carbon
fiber and ENR ratios have been selected as main variables. From
this point of view, rheological and mechanical properties of some
new rubber compound formulations have been compared. Also,
aging behavior and resilience of mentioned vulcanizates havebeen
investigated.
91
Material-Method
NR is SVR-3L whichcontains 98% cis-1,4-polyisoprene.
Epoxidizednaturalrubber (ENR 50) is epoxidized 50% in mole.
Otheringredientsare N660 carbonblack, processoil, sulphur,
zincoxide, stearic acid, N-isopropyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine
(IPPD),
2,2,4-Trimethyl-1,2-Dihydroquinoline
(TMQ),
mikrokristalinwax, N-cyclohexyl-2-benzothiazyl sulfenamide (CBS)
ve N,N'-diphenylguanidine (DPG) and all the mare traditionally
used rubbe radditives. 6 mm choppedc arbon fiber has been obtained
from DowAksa, Turkey in hydrocarbon and epoxysized form.
Compounding has beenrealized in internalmixer (banbury) andtworollmill, subsequently. Main compound (without curatives) has been
produced in internal mixer and then curatives have been added in
two-roll mill. Rheological properties of the compounds have been
determined at 150 ºC by using a moving de rheometer (MDR).
Compounds have been vulcanized in a hydraulic pres with the act of
pressure and heat during pre-determined optimum cure times.
Hardness, tensile strength, elongation at break and modulus values
of the vulcanizates have been measured. Also, elasticity has been
tried to investigated by measuring resillience.
Resultsand Discussion
Higher cure extent values have been obtained for carbon fiber
reinforced NR basedc ompounds than unreinforced base NR
compound. Using carbon fiber as reinforcing agent has not a
negative effect on flow and process ability properties of the
compounds. Impressively high tensile modulus values have been
obtained with carbon fiber without significat changes in other
rheological and mechanical properties of NR base compound.
However, slight increase in hadness may be eliminated with other
solutions in case it is important for any specific purpose.
Basic difference in rheological properties of NR and NR/ENR based
compounds is shorter cure time. It is also remarkable that there is
92
not a significant change in cure extent values even for short curing
times. ENR ratio has an upper limit if the mechanical properties of
the material is considered. It is concluded that ENR addition may
improve aging properties of NR based compounds up to subjected
ratio.
Keywords: Natural rubber (NR); Epoxidizednaturalrubber (ENR);
Carbon fiber;Rheological properties; Modulus
ÖZET
Amaç
Doğal kauçuğun (NR) ana kullanım alanları araç lastiği ve yüksek
elastikiyet ve mekanik dayanım gerektiren malzemelerdir. NR,
yüksek yırtılma dayanımı, kaplanabilme, düĢük gaz geçirgenliği ve
titreĢim emme gibi belirli kullanım alanlarında perasetik asit ile
kimyasal olarak modifiye edilerek hazırlanan epoksidize doğal
kauçuk (ENR) ile harmanlanarak da kullanılabilir. Bununla birlikte
her iki kauçuk türünün de tek baĢına ya da birlikte kullanıldıklarında
modül özellikleri sınırlıdır.
Bu çalıĢmada NR ve NR/ENR esaslı kauçuk karıĢımları, yüksek
modül gerektiren köprü mesneti uygulamalarında kullanılabilmek
üzere, farklı kaplamalar ile üretilmiĢ kesikli karbon elyaf ile takviye
edilmiĢtir. Kullanılan karbon elyaf ve ENR oranları değiĢken olarak
seçilmiĢ ve buradan hareketle hazırlanan farklı karıĢımların reolojik
ve mekanik özellikleri karĢılaĢtırılmıĢtır. Ayrıca elde edilen
vulkanizatların yaĢlanma dayanımları ve elastikiyetleri de
incelenmiĢtir.
Materyal-Yöntem
KarıĢımlarda kullanılan NR, %98 cis-1,4-poliizoprenden oluĢan
SVR-3L tipi doğal kauçuktur. Epoksidize doğal kauçuk ise ticari adı
ENR-50 olan ve molce%50 olarak epoksilenmiĢdoğal kauçuktur.
KarıĢımlarda kullanılan diğer bileĢenler N660 karbon siyahı, proses
yağı, kükürt, çinko oksit, stearik asit, N-izopropil-N'-fenil-p93
fenilendiamin (IPPD), 2,2,4-Trimetil-1,2-dihidroquinalin (TMQ),
mikrokristalinwax, N-siklihekzil-2-benzotiazil sülfenamid (CBS) ve
N,N'-difenilguanidin (DPG) kauçuk sanayinde yaygın olarak
kullanılan ticari katkılardır. 6 mm uzunluğunda kırpılmıĢ karbon
elyaf, hidrokarbon kaplı ve epoksi kaplı olarak DowAksa
firmasından temin edilmiĢtir.
KarıĢım hazırlama iĢlemi önce dahili karıĢtırıcıda (banbury) ve
sonrasında açık mil olmak üzere iki aĢamada gerçekleĢtirilmiĢtir.
Dahili karıĢtırıcı içinde piĢirici sistemi dıĢındaki tüm katkılar
birleĢtirilerek temel hamur üretilmiĢ, devamında piĢirici sistem
milde eklenerek karıĢıma son hali verilmiĢtir. Hazırlanan hamurların
reolojik özellikleri 150 ºC'de döner kalıp reometresi (MDR)
kullanılarak belirlenmiĢtir. KarıĢımlar, belirlenen optimum piĢme
süreleri uyarınca hidrolik preste basınç ve ısı etkisinde vulkanize
edilmiĢtir. Elde edilen vulkanizatların sertlik, kopma dayanımı,
kopmada uzama değerleri, modül değerleri ölçülmüĢtür. Ayrıca
sıçrama dayanımları ölçülerek elastikiyet özellikleri hakkında bilgi
edinilmiĢtir.
PiĢme genliği (cureextent) değerleri incelendiğinde, çapraz
bağlanma derecesinin, hidrokarbon kaplı karbon elyaf ile takviye
edilmiĢ NR karıĢımlarında, takviye edilmemiĢ NR karıĢımlarından
yüksek olduğu ve karbon elyaf kullanımı ile malzemenin
akıĢkanlığında önemli bir değiĢiklik olmadığı görülmüĢtür. Karbon
elyaf kullanımının karıĢımların diğer reolojik ve mekanik
özelliklerinde önemli bir değiĢikliğe neden olmaksızın modül
değerlerinde önemli oranlarda artıĢ sağladığı görülmüĢtür. Bununla
birlikte sertlik değerlerindeki küçük artıĢların kullanım amaçlarına
göre çözülmesi gereken bir problem olduğu da söylenebilir.
NR ve NR/ENRbazlıkarıĢımlarınreolojik özelliklerinde temel
farklılık azalan piĢme süreleridir.Kısa sürede elde edilen piĢme
sırasında gerçekleĢen piĢme genliğinde ise önemli bir değiĢiklik
olmaması dikkat çekicidir.ENRoranı belirli bir sınırıaĢtığında
94
malzemenin mekanik özellikleri kötüleĢmektedir. Söz konusu sınıra
kadar yaĢlanma özelliklerinin ENRkullanımı ile geliĢtirilebileceği
söylenebilir.
Anahtar Sözcükler: Doğal kauçuk (NR); Epoksidize doğal kauçuk
(ENR); Karbon elyaf;Reolojik özellikler; Modül
95
DEVELOPMENT OF THERMALLY CONDUCTIVE HBNPOLYAMIDE-6 COMPOSITES
Andreas Leuteritz, Burak Kutlu and Ines Kühnert
Leibniz-Istitut für Polymerforschung Dresden e.V.; Hohe Str. 6;
01069 Dresden, Germany
[email protected]
ABSTRACT
Thermally conductive polymers are considered as bottleneck in the
thermal management of highly integrated parts in several areas.
Such polymers find use in injection moulded casings for engine
control units, computers and are of especial need in high power LED
applications. Particularly suitable for increasing thermal
conductivity of electrical insulating thermoplastic materials is
hexagonal boron nitride (hBN). Hexagonal boron nitride is unlike
cubic boron nitride rather soft and has structural similarity to
graphite building up layers connected only by Van der Waals forces.
hBN shows thermal conductivity of about 400 W/mK in plane
direction. The filler size and loading, the compatibility of the filler
with the matrix polymer and processing techniques play an
important role in the final thermal conductivity of the composite.
Especially, the shear induced orientation of anisotropic fillers is an
obstacle for high thermal conductivity in z-direction. Combining
fillers with different dimensions might be helpful to overcome that
problem. Small-scale experiments were conducted with a DSM Xplore Microcompounder (15ml volume). Up-scaling was performed
through a co-rotating twin screw extruder (Leistritz ZSE27MAXX)
with a production rate of 10 kg/h. Thermal conductivities of
prepared composites were measured using a laser flash method
96
(Netzsch Nanoflash LFA447). Results of thermal conductivity will
be discussed.
Keywords
Hexagonal boron nitride, Polyamide-6, Thermal conductivity
97
INVESTIGATION OF CONTINUOUS FIBER REINFORCED
PA6 AND PP MATRIX COMPOSITES AS
STRUCTURALAUTOMOTIVE COMPONENTS
SÜREKLĠ ELYAF TAKVĠYELĠ PA6 VE PP MATRĠSLĠ
KOMPOZĠTLERĠN YAPISAL OTOMOTĠV KOMPONENT
UYGULAMALARINDA ĠNCELENMESĠ
Umut YerleĢen1, Samet ġahin1, Faruk Altan Yıldırım2, Mustafa
Öksüz3
1 Marmara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü
2 Farplas Oto Yedek Parçaları Ġml. Ġth. Ve Ġhr. A.ġ.
3 Marmara Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Metalurji ve Malzeme
Müh. Bölümü
[email protected]
ABSTRACT
Aim
Inthe automotive industry, research studies to reduce the weight of
vehicles include replacing steel parts with polymer composite
materials. Continuous Fiber Reinforced Thermoplastics (CFRT)
present a promising alternative tosteel components since they can be
produced in high volumes by the insert molding method and they
are 100% recycling. In this study,a test part was designed and
produced by using PP and PA6 matrix continuous glass fiber
reinforcedmaterials by using insert molding. Mechanical properties
of the test parts were investigated in comparison to short and long
fiber reinforced thermoplastics considering the conditions in
automotive use.
98
Material And Method
CFRT sheets and short-long fiber filled PP and PA6 materials were
first analyzed for their mechanical properties. Insert molding method
basically consists of these steps; cutting the sheets for the
component shape, heating the laminates, thermoforming the
laminates and back injection in the mold. Laminates of different
thicknesses were produced using both PP and PA6 matrix sheets of
50% continuous glass fiber reinfocement. During the production of
the test parts heating times and temperatures, cooling rates, injection
pressure and material filling were optimized. Test parts were
investigated for toughness and strength properties by 3-point
bending method.
Discussion
Test parts that consist of CFRT laminates exhibited a much more
ductile deformation behavior, with up to 4 times more strength,
ductility and toughness with respect to their short fiber counterparts.
This metallic like deformation behavior brings a considerable
advantage with respect to thermosetting and short fiber composites,
when metal replacement is concerned.
Key Words
Continuous Fiber Reinforced Thermoplastics, Insert Moulding
Methods, Structural Automotive Components.
ÖZET
Amaç
Araçların hafifletilmesine yönelik yapılan çalıĢmalarda çelik yerine
polimer kompozit malzemelerin kullanımı,otomotiv sektöründe en
güncel araĢtırma çalıĢmaların arasında gelmektedir.Sürekli elyaflı
termoplastik kompozit malzemeler (SETK) plastik enjeksiyonda
çoklu kalıplama (overmolding) uygulamaları sayesinde hızlı üretim
ve yüksek mekanik dayanım göstermekte ve geri dönüĢümlü
99
olmalarıyla da çelik komponentlerin yerini alabilecek özellikler
gösterirler. Bu çalıĢmada,çoklu (insört) kalıplama tekniği
kullanılarak sürekli elyaf takviyeli PP ve PA6 kompozit malzeme
kullanılarak
yapısal
bir
test
parçasıgeliĢtirilmiĢtir.Test
parçasınınmekanik davranıĢları araĢtırılarak otomotiv kullanımına
uygunluğu incelenmiĢ ve günümüzde otomotivde yapısal parçalarda
kullanılan kısa ve uzun cam elyaflı komponentlerle kıyaslanmıĢtır.
Materyal Ve Yöntem
Test parçası üretimi öncesinde çalıĢmalarda kullanılacak SETK
levha ve plastik enjeksiyon malzemelerinin çeĢitli mekanik
performansları incelenmiĢtir. GerçekleĢtirilen çoklu kalıplama
metodu, SETK levhanın istenilen parça boyutlarına göre kesilmesi,
levhanın ısıtılması ve plastik enjeksiyon kalıbı ile Ģekillendirildikten
sonra üzerine plastik enjeksiyon iĢlemi adımlarından oluĢmaktadır.
ÆalıĢmadaincelenentest parçasının üretimi, çoklu kalıplama metodu
ile farklı kalınlıklarda %50 sürekli cam elyaf takviyeli PP ve PA6
matrisli SETK levha kullanılarak gerçekleĢtirilmiĢtir.Æoklu
enjeksiyon kalıplama metodu adımlarında sıcaklık, süre, basınç ve
malzeme optimizasyon çalıĢmaları gerçekleĢtirilmiĢtir.Üretilen test
parçları darbe ve 3 nokta eğme testlerine tabi tutulmuĢtur.
TartıĢma
SETK malzemeler kullanılarak geliĢtirilen test parçası, 3 nokta eğme
testlerinde, kısa cam elyafı ile güçlendirilmiĢ aynı tasarımlara göre
çok daha sünek bir deformasyon davranıĢı, 4 kata kadar daha fazla
bükülme dayanımı, süneklik ve toklukgöstermiĢtir.Metallerin yerine
kullanılacağı düĢünüldüğünde bu mekanik davranıĢ termoset bazlı
kompozitlere ve kısa cam elyaflı termoplastiklere göre önemli
avantajlar sağlamaktadır.
Anahtar Sözcükler:Sürekli Elyaf Takviyeli Termoplastik
Kompozitler, Insört kalıplama Metodu, Yapısal Otomotiv
Komponentleri.
100
PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF
POLY(METHYL METHARCYLATE) MICROCAPSULES
CONTAINING EPOXY RESIN AND MULTI WALL
CARBON NANOTUBES
EPOKSĠ REÇĠNE VE ÇOK DUVARLI KARBON
NANOTÜPLER ĠÇEREN POLI(METĠL METAKRĠLAT)
MĠKROKAPSÜLLERIN HAZIRLANMASI VE
KARAKTERĠZASYONU
M. Galip Icduygu1, Meltem Asilturk2, M. Cengiz Altan3
1
Chemical Engineering Department, AfyonKocatepeUniversity
Afyon, 03100, TURKEY,
2
Material Science and Engineering Department, AkdenizUniversity
Antalya, 07058, TURKEY,
3
School of Aerospace and Mechanical Engineering, University of
OklahomaNorman, OK73019, USA,
ABSTRACT
Aim
Aim of this study is to prepare microcapsules with epoxy resin and
carbon nanotube content, and to investigate the distribution of
nanotubes inside the microcapsules.
Materials And Experimental Methods
For this purpose, EPON828 resin was purchased from Miller
Stephenson Chemical Company. Dichloromethane (DCM),
Poly(methyl metharcylate) [Mw120000], Sodium Dodecyl
Sulphate (SDS) and Multiwall Carbon Nanotube (MWCNT) were
obtained from Sigma Aldrich Company.
101
Nine different microcapsules were prepared in 0.25, 0.50, 1.00,
2.00% MWCNT/EPON 828 w/w ratios by using 300, 500, 800,
1000 rpm mixing speeds and prepared samples were characterized
by using FTIR, SEM, Confocal Microscopy and TG techniques.
EPON 828/PMMA weight ratio was adjusted as one and
microcapsulation temperature was kept constant at 40ºC.
Results And Dıscussıon
Results show that the number and volume of MWCNT clusters are
closely related with carbon nanotube content and mixing rate. It is
possible to obtain microcapsules with smaller size distribution and
standard deviation by increasing mixing rate. However
microcapsules with sponge type core start to appear at high mixing
rates. Epoxy/PMMA ratio is smaller than one, implying that part of
the resin is washed away by encapsulating with surfactant. More
epoxy resin can be accommodated inside the capsules by increasing
the carbon nanotube amount used in the encapsulation process. This
could be related with the preferential distribution of the resin among
PMMA microcapsules and surfactant micelles. Increase in amount
of carbon nanotube also created a rigid shell that can be fractured
easily upon applied pressure which could be especially beneficial
self healing applications.
Keywords: PMMA microcapsules, epoxy resin, carbon nanotube
ÖZET
Amaç
Bu çalıĢmanın amacı epoksi reçine ve karbon nanotüp içeren
mikrokapsüllerin hazırlanması ve kapsül içindeki nanotüplerin
dağılımının incelenmesidir.
Materyal Ve Yöntem
Bu amaçla EPON 828 reçine Miller Stephenson Chemical
Firmasından satın alınmıĢtır. Dikolorometan (DCM), Poli(metil
102
metakrilat) [Mw120000], Sodyum Dodesil Sülfat (SDS) ve çok
duvarlı karbon nanotüp (MWCNT) Sigma Aldrich Firmasından
temin edilmiĢtir.
Ağırlıkça MWCNT/EPON 828 oranı%0.25, 0.50, 1.00, 2.00 olacak
Ģekilde 300, 500, 800, 1000 rpm karıĢtırma hızlarında 9 farklı
mikrokapsül hazırlanmıĢ ve hazırlanan örnekler FTIR, SEM,
Konfokal Mikroskop ve TG yöntemleri kullanılarak karakterize
edilmiĢtir. Örneklerde hazırlanırken EPON 828/PMMA oranı
ağırlıkça bir olacak Ģekilde ayarlanmıĢ ve mikrokapsülasyon
sıcaklığı 40ºC‟de sabit tutulmuĢtur.
Sonuçlar mikrokapsül içindeki MWCNT yumaklarının sayısının
karbon nanotüp miktarı ve karıĢtırma hızı ile yakından ilgili
olduğunu göstermiĢtir. Aynı zamanda karıĢtırma hızını değiĢtirerek
daha küçük parçacık boyutuna ve daha dar boyut dağılımına sahip
mikrokürelerin elde edilmesi mümkündür. Ancak karıĢtırma hızının
artmasıyla birlikte sünger türü bir kora sahip mikrokapsüller
görülmeye baĢlamaktadır. Örneklerin tamamında Epoxy/PMMA
oranı birin çok altındadır. Bu reçinenin büyük bir kısmının yüzey
aktif madde tarafından da sarıldığını ve yıkama iĢlemi sırasında
ortamdan uzaklaĢtığını göstermektedir. Ancak kapsül içindeki
MWCNT miktarını artırılmasıyla, kapsül içindeki reçine miktarının
artırılması mümkündür. Bu reçinenin PMMA ve yüzey aktif madde
arasında seçimli dağılmasıyla ilgili olabilir. Karbon nanotüp
miktarının artmasıyla uygulanan basınçla kolayca kırılabilecek daha
sert bir kabuğun elde edilmesi olasıdır ve bu kendi kendini tamir
eden sistemler için faydalı bir özellik olabilir.
Anahtar kelimeler: PMMA mikrokapsül, epoksi reçine, karbon
nanotüp
103
DESIGN OF DIMENSIONALLY STABLE
FLAX/POLYPROPYLENE COMPOSITE PLATES BY USING
STOCHASTIC OPTIMIZATION
STOKASTĠKOPTĠMĠZASYONĠLEBOYUTSALKARARLIKE
TEN/POLĠPROPĠLEN KOMPOZĠT PLAKALARIN
TASARIMI
Levent Aydın1, Burcu Karaca Uğural2,Esen Özdoğan2,
1
Ġzmir Katip Æelebi Üniversitesi, Makine Mühendisliği, ĠzmirTürkiye
Ege Üniversitesi, TekstilMühendisliği, Ġzmir-Türkiye
2
[email protected]
ABSTRACT
Introductıon
Research projects on development of eco-friendly and lightweight
engineering structures in automotive industry have become
obligatory due to End-of-Life Vehicles Directives and regulations
on emission limits (Euro 5 & Euro 6). Ecological approach in
automotive industry have stated that natural fibers are of great
importance as alternative reinforcing materials to glass fibers since
being agricultural sustainable material and lighter.
Among the natural fibers; having relatively high specific strength
and low density, flax is the most attractive fiber. However
dimensional instability at varied temperatures can become a
drawback owing to high moisture absorption property of flax fibers.
Since mechanical properties of the composites can be affected by
moisture and temperature, dimensional change induced by moisture
and temperature is a significant parameter in design of such
composites. In order to obtain efficientdesignsfor the composite
materials, it is necessary to perform some ofthe optimization
104
methods. In design and optimization process, traditional
optimization techniques can not be applied to composites or may be
used only in limited cases due to complicated mechanical
expressions of the composites. Therefore, the use of stochastic
optimization methods such as Genetic Algorithm, Particle Swarm
and Simulated annealing are appropriate.
In the present study, optimization problems of stacking sequencesin
flax/polypropylene composite plateshave been solved in order to
obtain high dimensional stability.
Aim
The main goal of this study is to figure out the optimum stacking
sequences of unidirectional flax/polypropylene composite prepregs
in order to minimize the dimensional changes at variedtemperatures.
Material And Methods
Unidirectional
flax/polypropylene
composite
prepregswere
manufactured by hot pressing process of flax/polypropylene
commingled yarns. Thermal expansion coefficients of composite
plates were calculated from length versus temperature graphics
obtained from dynamic mechanical analysis (DMA). In design part,
the classical lamination theory is utilized to determine the effective
elastic modulus and the effective thermal expansion coefficients.
Effective elastic properties, which define the fitness functions, have
been used to obtain the optimum fiber orientation angles of each
layer by improved hybrid genetic algorithm.
Results And Discussions
In this section, optimumresults of design studies for laminated
flax/polypropylene composite platebased on improved hybrid
Genetic Algorithmare presented for coefficient of thermalexpansion
and elastic moduli.It should be noted that, resulting fiber orientation
angels automatically minimize the coefficient of moisture expansion
and this provides some advantages especially for the materials used
105
in satellite structures. Therefore, it is sufficient to minimize the
coefficient of thermal expansion only and not necessary to solve a
new optimization problem in order to minimize the coefficient of
moisture expansion of the composites. It is seen that mechanical
loads dominate to thermal effect in model problems for given
loading and environmental conditions.
Keywords: flax/polypropylene composite plates, dimensional
stability, stochastic optimization
ÖZET
GiriĢ
Ömrünü TamamlamıĢ Araçlar yönetmeliği (ELV) ve emisyon
sınırlarındaki düzenlemeler (Euro 5 & Euro 6); otomotiv
endüstrisinde hafif ve çevre dostu mühendislik yapılarının
geliĢtirilmesine yönelik araĢtırma projelerini zorunlu hale
getirmiĢtir. Otomotiv endüstrisinde çevreciyaklaĢımlar; tarımsal
sürdürülebilir ve hafif malzemeler olan doğal liflerin cam liflerine
alternatif takviye malzemesi olarak kullanılmasının büyük önem
taĢıdığını ifade etmektedirler.
Doğal lifler arasında, düĢük yoğunluk ve diğerlerine nazaran yüksek
özgül mukavemet özellikleri ile keten lifleri en çok ilgi çeken liftir.
Ancak keten liflerinde, yüksek nem absorbsiyon özelliği nedeniyle
çeĢitli sıcaklıklarda boyutsal kararsızlık problemi ortaya
çıkmaktadır. Kompozit malzemelerin mekanik özellikleri, nem ve
sıcaklıktan etkilenebildiği için, nem ve sıcaklığın neden olduğu
boyutsal değiĢimler tasarım aĢamasında önemli bir parametre haline
gelmektedir. Kompozit malzemelerintasarlanıp geliĢtirilmesi için
çeĢitli optimizasyon yöntemlerinin kullanılması, sistematik bir
yaklaĢım sağlamaları sebebiyle son dönemde oldukça tercih edilen
bir yol olmuĢtur.Kompozit malzemelerin mekaniğinde ortaya çıkan
fonksiyonlarınkarmaĢıklığı,
geleneksel
optimizasyon
tekniklerinkullanımını imkansız kılmakta yada sadece kısıtlı
durumlar için uygulanabilir hale sokmaktadır. Bu gibi
106
durumlardaGenetik Algoritma, Parçacık Sürü ve BenzetimliTavlama
gibi stokastikoptimizasyon yöntemlerinin kullanılması uygundur.
Bu çalıĢmada, keten/polipropilen kompozit plakalarda yüksek
boyutsal kararlılığın sağlanmasına yönelik tabaka açı dizilimo
ptimizasyon problemi çözülmüĢtür.
Amaç
ÆalıĢmanın ana amacı, farklı sıcaklıklarda boyutsal değiĢimin en aza
indirgenmesi için keten/polipropilen kompozit tabakaların optimum
açı dizilimlerinin belirlenmesidir.
Materyal-Yöntem
Tek
yönlü
keten/polipropilentabakalı
kompozitler,
keten/polipropilen karıĢım ipliklere sıcak presleme iĢleminin
uygulanması ile üretilmiĢtir. Kompozitlerin ısıl genleĢme katsayıları,
dinamik mekanik analiz cihazı (DMA) ile elde edilen uzunluksıcaklık grafiklerinden hesaplanmıĢtır. Tasarım bölümünde,efektif
elastiklikmodülü ve
efektif ısıl
genleĢme
katsayısının
belirlenmesinde klasik laminasyon teorisi kullanılmıĢtır. Amaç
fonksiyonunu tanımlayan bu efektif malzeme özellikleri, modifiye
edilmiĢ hibrit genetik algoritma ile liflerin optimum yönlenme
açılarının bulunmasını sağlamıĢtır.
SonuçlarVeTartıĢmalar
Bu bölümde, tabakalı keten/polipropilenkompozitleriçin yapılan
tasarımdaoptimum ısıl genleĢme katsayısı ve elastiklik modülü
sonuçları,modifiye edilmiĢ hibrit genetik algoritmayöntemi ile
bulunmuĢtur. Burada dikkat edilmesi gereken önemli bir husus
Ģudur ki; belirlenen bu lif yönlenme açıları ile nem genleĢme
katsayısı da kendiliğindenazalmaktadır.Bu durum yukarıda
bahsedilen otomotiv uygulamaları yanında özellikle uydu ve
havacılık sektöründe kullanılacak malzemeler için de avantaj
sağlamaktadır. Bu nedenle, yalnızca ısıl genleĢme katsayısının
minimize edilmesi yeterlidir ve nem genleĢme katsayısının en aza
107
indirilmesi için yeni bir optimizasyon probleminin çözülmesine
gerek yoktur. Sonuç olarak, model problem için verilen yükleme ve
ortam koĢullarında mekanik yükleme etkilerinin ısıl etkilere baskın
olduğu görülmektedir.
Anahtar Kelimeler: keten/polipropilenkompozit plakalar, boyutsal
kararlılık, stokastikoptimizasyon
108
COMPARATIVE INVESTIGATION ON THE CHEMICAL
PROPERTIES OF COMPOSITE BASED DIRECT,
INDIRECT AND CAD/CAM RESTORATIVES CURED VIA
DIFFERENT POLYMERIZATION TECHNIQUES: A
PRELIMINARY STUDY
FARKLI POLĠMERĠZASYON TEKNĠKLER ĠLE
SERTLEġTĠRĠLENKOMPOZĠT ESASLI DĠREKT,
ĠNDĠREKT VE CAD/CAM RESTORATĠFLERĠN KĠMYASAL
ÖZELLĠKLERĠNĠN KARġILAġTIRMALI OLARAK
ĠNCELENMESĠ: BĠR ÖN ÇALIġMA
Tijen Pamir1 Elif Ercan1, Güralp Özkoç2
1Ege Üniversitesi DiĢ hekimliği Fakültesi Restoratif DiĢ Tedavisi
Anabilim Dalı
Ege Üniversitesi DiĢ hekimliği Fakültesi Restoratif DiĢ Tedavisi
Anabilim Dalı, 35100, Bornova, Ġzmir
2Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği
Bölümü
Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği
Bölümü, Umuttepe YerleĢkesi, Kocaeli, Ġzmit
[email protected]
ABSTRACT
Aim
The purpose of this preliminary in vitro study was to comparethe
unsaturated aliphatic –C=C- double bond ratios, monomer
conversions and monomer release of the direct and indirect dental
polymer composites and a CAD/CAM polymer nanoceramic which
were cured with different polimerization techniques.
109
In this study, three samples of direct (Gaenial Posterior, GC Dental
Products, Aichi, Japan) and indirectpolymer composite (Tescera
Body, 3M Espe, St. Paul, MN, USA) 5 mm indiameter and2 mm
thickness were used. LED light-curing unit (Bluephase, Ivoclar
Vivadent AG, Liechtenstein) polymerized the samples of direct
polymer composite while laboratory oven with light/heat/water and
pressure was used for the polymerization of indirect polymer
composite. Samples in same dimension were sectioned from
CAD/CAM polymer nanoceramic block also. All samples were
stored in tightly closed brown glass bottles which contains silica gel.
Then unsaturated aliphatic –C=C- bond ratios after polimerization
and monomer conversions of the samples were determined with
ATR-FTIR (PerkinElmer Spectrum 100, MA, USA). Additionally,
three samples of the same materials were further prepared using
similar procedure and stored in 75% ethanol-water mixture during 7
days at 370C. The storage solutions were analyzed with gas
chromatography coupled mass spectrometer (GC/MS)(Trace GC
Ultra-DSQ II, Thermo ScientificTM, CA, USA) in order to follow
released monomers from the materials.
Results, Discussion and Recommendations
It was observed that the results of FTIR and GC/MS pointed out
different data among the polymerization techniques and material
groups. FTIR presented none peak ratio for unsaturated aliphatic C=C- bonds of CAD/CAM polymernanoceramic while the most
remaining bonds belonged to direct polymer composite. Similarly,
the lowestamount of monomer release was determined for
CAD/CAM polymernanoceramic. It is recommended that these
experiments must be repeated to obtain a statistically
significantconclusion. Furthermore,mechanical properties of the
same materials should be determined and possible relationships
and/or correlations should be investigated between the results of
chemical and mechanical tests.
110
Key Words:indirect polymer composite, direct polymer composite,
CAD/CAM, polymernanoceramic, monomer conversion, monomer
release
ÖZET
Amaç
Bu in vitro ön çalıĢmanın amacı, diĢ hekimliğinde dolgu materyali
olarak kullanılan ve farklı tekniklerile polymerize edilen direct ve
indirect polimer kompozitile CAD/CAM polimer nanoseramik
blokların polimerizasyon ve kürlenme sonrası doymamıĢ alifatik C=C- bağ miktarlarının,dönüĢüm oranlarının ve serbest monomer
miktarlarının tespit edilmesi ve birbirleri ile karĢılaĢtırılmasıdır.
Materyal-Yöntem
ÆalıĢmada direkt (Gaenial Posterior, GC Dental Products, Aichi,
Japonya) ve indirekt polimer kompozitlere (Tescera Body, 3M Espe,
St. Paul, MN, ABD)ait 2 mm kalınlık ve 5 mm çapında üçer örnek
kullanıldı. Direkt polimer kompozit örneklerini polimerize etmek
için LED ıĢık cihazı (Bluephase, Ivoclar Vivadent AG, LihtenĢtayn)
kullanılırken, indirekt polimer kompozitler ısı/ıĢık/basınç ve sudan
oluĢan sisteme özel fırında (Tescera ATL, 3M Espe, St. Paul, MN,
ABD) polimerize edildi. CAD/CAM polimer nanoseramik
bloklardan (Lava Ultimate, 3M Espe, St. Paul, MN, ABD) ise aynı
çaplarda kesit alındı.Tüm örnekleriçinde silika jel bulunan ağzı
sıkıca
kapalı
kahverengi
cam
ĢiĢelerde
bekletildi.
Ardındanörneklerin polimerizasyon sonrası doymamıĢ alifatik –
C=C- bağ miktarları ve dönüĢüm oranlarıATR-FTIR (PerkinElmer
Spectrum 100, MA, ABD) ile incelendi. Daha sonra aynı
materyallerden aynı prosedürle üçer örnek daha hazırlanıp
içerisinde%75‟lik (v/v) etanol/su karıĢımı bulunan ĢiĢelere
yerleĢtirildi ve 370C‟de etüvde 7 gün bekletildi. Materyallerden
salınan monomerleri tespit etmek üzere bekletme solüsyonları gaz
111
kromotografisi‟ne bağlı kütle spektrometresinde (GC/MS) (Trace
GC Ultra-DSQ II, Thermo ScientificTM, CA, ABD) analiz edildi.
Sonuçlar, TartıĢma ve Öneriler
Denemelerin sonunda FTIR ve GC/MS sonuçlarının materyal
grupları ve polimerizasyon teknikleri arasında farklı sonuçlara iĢaret
ettiği gözlenmiĢtir. FTIR denemeleri sonucunda CAD/CAM rezin
nanoseramiği için doymamıĢ alifatik -C=C- bağlarına ait herhangi
bir absorbsiyonbandı izlenmezken, en fazla arta kalan doymamıĢ C=C- bağı direkt rezin kompozite aittir. Benzer Ģekilde en az
monomer serbestlemesi de CAD/CAM rezin nanoseramiği için
izlenmiĢtir. Ön denemelerde izlediğimiz farklılıkların istatistiksel bir
anlam taĢıyıp taĢımadığını tespit etmek için daha çok sayıda
materyal tipi ve örnekle çalıĢmayı geniĢletmek bir sonraki aĢama
için önerilmektedir. Ayrıca aynı materyallere ait mekanik özellikler
incelenmeli ve mekanik ve kimyasal sonuçlar arasındaki olası
iliĢkiler araĢtırılmalıdır.
Anahtarsözcükler:indirect polimer kompozit, direct polimer
kompozit, CAD/CAM, polimer nanoseramik, monomer dönüĢümü,
monomerserbestlemesi
112
COMPOSITION, MORPHOLOGY, MELTING AND
DEGRADATION BEHAVIOR OF A PEARLESCENT BOPP
FILM WITH CALCITE FILLER
KALSĠT KATKILI ÇĠFT YÖNLÜ GERDĠRĠLMĠġ PERLĠZE
FĠLMĠN BĠLEġĠMĠ, MORFOLOJĠSĠ, ERĠME VE BOZUNMA
DAVRANIġI
HayrullahÆetinkaya
EceTopağaç Germen, Begüm Dilhan Can, Arda
Aytaç,DevrimBalköse
Department of Chemical Engineering, Ġzmir Institute of Technology
Gülbahçe35430 Urla/Ġzmir, Turkey
[email protected]
Graphical Abstract
ABSTRACT
Aim
The aim of this study was to determine composition, morphology
and thermal behavior of a calcite filled multilayer
biaxiallyoriented(BOPP) pearlescent film. Calcite was added to the
film to make it pearlescent. The biaxial stretching of the films
113
creates flat and long cavities and a layered structure which reflects
light.
Materials and Method
The pearlescent film provided by BAK ambalaj was examined in the
present study. The morphology of the film was examined by
scanning electron microscopy. The chemical composition of the film
was determined by x-ray fluorescence analysis.Melting and
decomposition kinetics of BOPP film with calcite filler were
investigated by thermal gravimetric analysis(TGA) and differential
scanning calorimetry (DSC). The samples were heated up to upper
temperature limits of the instruments (600oC and 1000oC by DSC
and TGA respectively) at 5, 10 and 15 oC/min rates under N2 gas
flow.
Discussion and suggestions
The film consisted of 25 calcite filled core layer sandwiched
between two 4µ polymer layers. The film decomposed in two steps
on heating. The first step between 358 and 412 oC was due to the
degradation of BOPP. The second step was related to the
degradation of CaCO3 between 690 and 721 oC. The film contained
11.2 % calcite as determined from the mass loss from the second
step corresponding to evolution of CO2. X-ray flourescence analysis
indicated presence of 9.3 % CaCO3 in the sample. Flynn & Wall
Method was used in order to calculate activation energies of the two
steps. The average activation energy of BOPP degradation and
CaCO3 degradation were 65.1kJ/mol and 93.1 kJ/mol respectively.
The melting temperature (Tm) of the film shifted to higher
temperatures with increased rate of heating. The melting
temperatures with were 162.7, 163.7 and 164.1 oC for heating rates 5,
10 and 15 oC/min respectively. The crystal thickness (Lc) of BOPP
film were determined by using the Gibbs-Thompson method with
increasing heating rates as 6.1, 6.3, 6.4 nm, respectively. By using
Kissinger Equation activation energy of melting (Ea) were
computed as 130.5 kJmol-1.The degree of crystallinity which affects
physical properties such as permeability, density and melting point
114
of the film were determined to be 48,51 and 70 % with increased
heating rates.
Conclusion
The dynamic heating of the films gave information about the
amount of calcite filler in the composite, the melting and
degradation temperature of the polypropylene phase by DSC,
activation energies for melting and degradation kinetics of
polypropylene fraction and calcite by TGA. Thus the safe
temperature limits for using of the films and processing conditions
in recycling and reuse were obtained. .
Keywords-Polypropylene; x-ray flouressence, SEM, Melting and
degradation Kinetics; Differential scanning calorimetry, Thermal
Gravimetrik Analysis
ÖZET
Amaç
Bu çalıĢmanın amacı kalsit içeren çift yönlü gerdirilmiĢ
perlizepolipropilen filmin morfolojisi, blileĢini ve ısıldavranıĢının
saptanmasıdır. Bu filme kalsit polimerin iki eksende gerdirilmesi ile
tanecikler etrafında yassı ve uzun boĢluklaroluĢturmak ve ıĢığı inci
gibi yansıtan tabakalı bir yapı oluĢturmak için katılmıĢtır.
Materyalvemetod
BAK ambalajdantemin edilen perlize film incelenmiĢtir.Filmin
morfolojisi taramalı electron mikroskopu, bileĢimi x-ıĢını floresan
sanalizi ile bulunmuĢtur. Kalsit dolgulu BOPP perlize filmin erime
ve bozunma kinetiği diferansiyel taramakı kalorimetre ve termal
gravimetrik analiz yöntemleri ile araĢtırılmıĢtır. Örnekler cihazların
üst sınırı olan sıcaklıklara kadar (DSC de 600oC ve TGA da
1000oC)da5oC/dak, 10 oC/dak ve 15 oC/dak hızla azot gazı akımı
altında ısıtılmıĢtır.
TarıĢmaveöneriler:
Film ısıtıldığında iki basamakta bozunmuĢtur. 358 ve 412 oC
arasındaki birinci basamak polipropilenin bozunmasına, 690 ve 721
115
C derecedeki ikinci basamak CaCO3 ün parçalanmasına aittir.
Ġkinci basamakta CO2çıkıĢına ait olan kütle kaybından filmde %11.2
CaCO3olduğu bulunmuĢtur.TGA daki birinci ve ikinci basamakların
aktivasyon enerjileri Flynn & Wall method ile bulunmuĢtur .BOPP
bozunma ve CaCO3 parçalanma reaksiyonlarının aktivasyon
enerjileri sırasıyla 65.1kJ/mol ve 93.1 kJ/mol olarak
bulunmuĢtur.Filmin erime noktası ısıtma hızının artıĢı ile daha
yüksek sıcaklıklara kaymıĢtır.5, 10 ve 15 oC/dak ısıtma hızlarında
erime noktası162.7oC, 163.7oCve 164.1 oC dir. BOPP filmin
kristallerinin
kalınlığı
Gibbs-Thomson
denkleminden5oC/
dakısıtmahızıiçin6.1 nm olarakveerimeaktivasyonenerjisi Kissinger
denkleminden 130.5 kJmol-1olarak bulunmuĢtur.Filmin geçirgenlik,
yoğunluk ve erime noktası gibi özelliklerini etkileyen kristallik oranı
5oC/dak ısıtma hızı için % 48 olarak bulunmuĢtur.
o
Sonuç: Filmin dinamik olarak ısıtılması ile içindeki kalsit oranı,
DSC analizi ile erime ve bozunma sıcaklık ve ısıları, TGA analizi ile
bozunma kinetiği ile ilgili bilgiler elde edilmiĢtir. Böylece filmin
sıcak ortamlarda güvenle kullanım sınırları, geri kazanma ve
kullanım sırasında iĢletme koĢulları belirlenmiĢtir.
116
INVESTIGATION OF ENVIRONMENTAL DURABILITY OF
CARBON FIBER/EPOXY COMPOSITES
KARBON ELYAF / EPOKSĠ KOMPOZĠTLERĠN ÇEVRESEL
ETKĠLERE KARġI DAYANIMININ ĠNCELENMESĠ
Samet Yağmur(A), Metin Tanoğlu(a)
(a)
ĠYTE, Makina Müh. Böl., 35430, Ġzmir,
ABSTRACT
Fiber reinforced composites, that have increasing demand in many
applications such as aerospace, automotive and defence industry,
are usually exposed to different environmental conditions and the
investigation of their environmental durability has critical
importance. In this study, the effects of temperature and moisture
on durability of carbon fiber reinforced epoxy composites was
investigated. 0/90° woven, plain unidirectional and non-crimp
biaxial ±45 fabrics were used as reinforcement and the specimens
were manufactured using vacuum resin infusion technique. In
order to study aerospace applications, aircraft flight environment
was simulated and the composites manufactured were exposed to
cyclic aging conditions. Hygrothermal, high temperature and
freezing conditions were used as in one cycle which was 12 hours
long. The specimens were weighed at regular intervals as a
function of aging cycle to determine moisture absorption.
Mechanical tests were performed prior to aging and after aging.
The mechanical test results revealed differences based on the
fabric types used.
Key words: Environmental durability, polymer composites,
carbon fibers, testing
117
ÖZET
Havacılık, otomotiv ve savunma sanayi gibi birçok uygulamada
kullanımı artan elyaf takviyeli kompozit malzemeler farklı çevresel
etkilere maruz kalmaktadır ve bu etkilere karĢı dayanımlarının
araĢtırılması önem arz etmektedir. Bu çalıĢmada, sıcaklık ve nemin
karbon elyaf takviyeli epoksi kompozitlerin performansı üzerindeki
etkisi araĢtırılmıĢtır. 0/90° örgülü, tekyönlü ve iki eksenli ±45
elyaflar takviye malzemesi olarak kullanılmıĢ ve numuneler vakum
reçine infüzyonu ile üretilmiĢtir. Havacılık uygulamalarına yönelik
olarak, uçak uçuĢ koĢulları simule edilerek üretilen kompozitler
çevrimsel yaĢlandırma koĢullarına maruz bırakılmıĢtır. Her biri 12
saat süren çevrimlerden oluĢan nem ve ısının bir arada olduğu,
yüksek sıcaklık ve donma koĢulları içeren çevrimler kullanılmıĢtır.
Nem absorblama özelliklerinin incelenmesi için numunelerin
ağırlıkları düzenli aralıklarla ölçülmüĢtür. Kompozitlerin mekanik
özellikleri yaĢlandırmadan önce ve yaĢlandırmadan sonra test
edilmiĢtir. Mekanik test sonuçları kullanılan elyaf çeĢidine göre
kompozitlerin performansında farklılıkların olduğunu göstermiĢtir.
Anahtar sözcükler: Æevresel etkilere karĢı dayanım, polimer
kompozitler, karbon elyaflar, test
118
EFFECT OF CATIONIC AND ZWITTERIONIC
COMONOMERS ON MECHANICAL PROPERTIES AND
SWELLING BEHAVIOURS OF TRADITIONAL AND
COMPOSITE PNIPAAM HYDROGELS
GELENEKSEL VE KOMPOZĠT PNIPAAM
HĠDROJELLERĠNĠN MEKANĠK ÖZELLĠKLERĠ VE ġĠġME
DAVRANIġLARI ÜZERĠNE KATYONĠK VE
ZWĠTTERĠYONĠK KOMONOMERLERĠN ETKĠSĠ
Bestenur Yalçın1, Candan Erbil2
1 BahçeĢehir Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi,
Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü, 34353 Ġstanbul/TÜRKĠYE
2 Ġstanbul Teknik Üniversitesi, Kimya Bölümü 34469
Ġstanbul/TÜRKĠYE
[email protected],[email protected]
ABSTRACT
Aim
Linear and crosslinked poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm)
havea great potential in biological applications due to its hydrophilic
character, biocompatibility, negative temperature dependence and
volume phase transition temperature, which is very close to body
temperature [1]. Owing to its polaritiy but non-ionic nature,
crosslinked networks of PNIPAAm hydrogels exhibit lower
swelling degrees. Besides, traditional hydrogels (TG) synthesized
with organic crosslinkers are mechanically weak and brittle [2].
Certainly there are some approaches to improve the mechanical
strength, to control the volume phase transition temperature (3234oC) and swelling degree of traditional PNIPAAm hydrogels [3].
In this study, to modify its swelling capacity and give a pHdependent swelling/shrinking property, (N-[3-(dimethylamino)
propyl]
methacrylamide,
3-(methacryloylamino)propyl
119
trimethylammonium
chloride
and
N,N-dimethyl-N-(3methacrylamidopropyl)-N-(3-sulfopropyl) ammonium betaine) were
used as ionizable, cationic and zwitterionic comonomers. In an
attempt to improve the mechanical strength of NIPAAm based
hydrogels, the syntheses were carried out with the same
comonomers by using an inorganic layered silicate, octadecylamine
montmorillonite (ODA-MMT) as multi-crosslinker instead of
tetrafunctional crosslinker, N,N'-methylenebisacrylamide (BIS).
Material-Method
A series of traditional (TG) and composite (CG) copolymer
hydrogels of NIPAAm were prepared. TGs were synthesized in
distilled deionized water (DDW), 0.1 N and 0.2 N NaOH solutions
with BIS as neutral crosslinker. In the case of CGs, ODA-MMT was
used as crosslinker instead ofBIS. After dispersion of ODA-MMT in
NaOH solutionsmonomer, comonomer and KPS were added to the
clay suspension.Polymerizationswere carried out under nitrogen
atmosphere at 250C for one week. After required purifications, to
investigate the mechanical strengt of TG and CG copolymers,
compression moduli were determined with uniaxial compression
tests at 30, 33, 37, 40 and 45oC. Quantitative determination of
carboxyl groups were analysed by conductometric titrations at 25oC
while pH-dependent behaviour of the samples in disc shape were
measured in the range of pH 2-12and at 30oCby means of Dino-Lite
digital microscope (Figure 1).
120
Discussion & Recommendations
23
Sample Diameter
(mm)
D/B/0.
1/1
O10/0.
1/1
D/O10
/0.1/1
18
13
8
1
6
pH
11
Figure 1: pH-dependent swelling behaviour of TGs and CGs.
It was observed thatthe presence of hydroxyl ions in the
polymerization media of both TGs and CGs affected their swelling
degrees and moduli.While 0.1N NaOH solution has a positive effect
on compression moduli, the elasticities of the hydrogels synthesized
in 0.2N NaOH were higher than the ones synthesized in 0.1N NaOH
and DDW.
Keywords: Poly(N-isopropylacrylamide), N-[3
(dimethylamino)propyl] methacrylamide, N,N-Dimethyl-N-(3
methacrylamidopropyl)-N-(3-sulfopropyl) ammonium betaine.
References
[1] Xia, L.W., Xie, R., Ju, X.J., Wang, W., Chen, Q., Chu, L.Y.,
Nature Communications 2013, 4:2226, DOI: 10.1038/Ncomms3226.
[2] Haraguchi, K., Takehisa, T., Adv.Mater. 2002, 14, No.16.
[3] Seddiki, N., Aliouche, D., Bull. Chem. Soc. Ethiop. 2013, 27(3),
447-457.
121
ÖZET
Amaç
Hidrofilik karakteri, biyouyumluluğu, negatif sıcaklık duyarlılığı ve
vücut sıcaklığıcivarında hacim faz değiĢimi göstermesi nedeni ile,
doğrusal ve çaprazbağlı poli(N-izopropilakrilamid) (PNIPAAm)
biyolojik uygulamalarda potansiyel kullanım alanına sahiptir [1].
Polar, ancak iyonik olmayan bir yapıya sahip olması nedeni ile,
PNIPAAm‟in çapraz bağlı ağ yapıları düĢük ĢiĢme derecelerine
sahiptir. Bunun yanında, organik çapraz bağlayıcı kullanılarak
sentezlenen geleneksel hidrojeller (TG) mekanik olarak zayıf ve
kırılgandırlar [2]. Sıcaklığa duyarlı geleneksel PNIPAAm
hidrojellerinin mekanik dayanımının iyileĢtirilmesi, faz geçiĢ
sıcaklığının (32-34oC) ve ĢiĢme derecesinin kontrol edilebilmesi için
çeĢitli modifikasyonlar yapılmaktadır [3].
Hidrojellere iyonik karakter kazandırarak ĢiĢme değerlerini
yükseltmek yanında, yapıya pH'a bağlı bir ĢiĢme büzülme davranıĢı
da kazandırmak amacıyla, iyonik gruplar taĢıyan komonomerler (N[3-(dimetilamino) propil] metakrilamid, 3-(metakriloilamino) propil
trimetilamonyum klorür ve N,N-dimetil-N-(3-metakrilamidopropil)N-(3-sulfopropil) amonyum betain) kullanılmıĢtır. Mekanik
özelliklerin iyileĢtirilmesi amacıyla ise, NIPAAm esaslı hidrojeller,
aynı komonomerler ile ve organik çapraz bağlayıcı olarak N,N'metilenbisakrilamid (BIS) yerine inorganik tabakalı bir kil yapı olan
oktadesilamin
montmorillonit
(ODA-MMT)
kullanılarak
sentezlenmiĢlerdir.
Materyal-Yöntem
Geleneksel (TG) ve kompozit (CG) bir seri kopolimer hidrojel
hazırlanmıĢtır. TG sentezleri destile deiyonize su (DDW), 0.1N ve
0.2N NaOH çözeltileri içerisinde çapraz bağlayıcı olarak BIS
kullanılarak, (CG) sentezleri ise 0.1N ve 0.2N NaOH çözeltileri
içerisinde BIS yerine ODA-MMT kullanılarak gerçekleĢtirilmiĢtir.
122
ODA-MMT‟nin NaOH çözeltileri içerisinde dispers edilmesinin
ardından, NIPAAm, komonomer ve baĢlatıcı (KPS) ilavesiyapılmıĢ,
polimerizasyonlar azot ortamında, bir hafta süreyle 25oC'da
gerçekleĢtirilmiĢtir. TG ve CG kopolimerlerin mekanik
dayanımlarını incelemek için tek eksenli sıkıĢtırma testleri ile 30,
33, 37, 40 ve 45oC'daki sıcaklığa bağlı sıkıĢtırma modülleri
belirlenirken, örneklerde hidrolize bağlı karboksil grubu oluĢup
oluĢmadığının kalitatif ve kantitatif tayinleri ile, kopolimer
hidrojellerin pH‟a bağlı davranıĢları(ġekil 1), sırası ile 25oC‟da
kondüktometrik titrasyon ve 30oC'da pH'a bağlı ( pH 2, 4, 6, 8, 10
ve 12) çap değiĢimleri (Dino-Lite görüntüleme sistemi)ile
incelenmiĢtir.
D/B/0.1/1
18
O10/0.1/1
16
D/O10/0.1/1
14
D/B/0.2/1
Örnek Çapı (mm)
20
O10/0.2/1
12
D/O10/0.2/1
10
BIS/0/1
8
1
3
pH 5
7
ġekil 1: TG ve CG pH'a bağlı ĢiĢme dereceleri.
0.1 ve 0.2N NaOH ortamlarının hidrojellerin ĢiĢme ve modül
değerleri üzerine belirgin etkilerinin olduğu gözlenmiĢtir. 0.1N
NaOH ortamının hidrojellerin sıkıĢtırma modülleri üzerine pozitif
etki gösterdiği, buna karĢılık 0.2N NaOH ortamında sentezlenen
hidrojellerin esnekliklerinin DDW ve 0.1N NaOH ortamında
sentezlenen jellere kıyasla daha yüksek olduğu gözlenmiĢtir.
123
Anahtar
Sözcükler:
Poli(N-izopropilakrilamid),
(N-[3(dimetilamino) propil] metakrilamid, 3-(metakriloilamino) propil
trimetilamonyum klorür, N,N-dimetil-N-(3-metakrilamidopropil)-N(3-sulfopropil) amonyum betain)
Referanslar
[1] Xia, L.W., Xie, R., Ju, X.J., Wang, W., Chen, Q., Chu, L.Y.,
Nature Communications 2013, 4:2226, DOI: 10.1038/Ncomms3226.
[2] Haraguchi, K., Takehisa, T., Adv.Mater. 2002, 14, No.16.
[3] Seddiki, N., Aliouche, D.,Bull. Chem. Soc. Ethiop. 2013, 27(3),
447-457.
124
EFFECTS OF THE PHOSPHORUS BASED FLAME
RETARDANT ADDĠTĠVES ON THE FLAME RETARDANCY
OF POLY(LACTĠC ACĠD)
POLĠ(LAKTĠK ASĠT)’ĠN ALEV DAYANIMINA FOSFAT
BAZLI KATKI MADDELERĠNĠNETKĠSĠ
Fatma YemiĢçia, Sertan YeĢilb, AyĢe Aytaça,c
a
Kimya Mühendisliği Bölümü, Kocaeli Üniversitesi, 41380 Kocaeli
b
Türkiye Atom Enerjisi Kurumu, 06510, Ankara
c
Polimer Bilimi ve Teknolojisi Programı, Kocaeli Üniversitesi,
41380 Kocaeli
[email protected]
ABSTRACT:
In recent years, biodegradable polymeric materials have attracted
more attention due to the increase in environmental pollution and
quick decrease in the petroleum energy sources. Among the
biodegradable polymers, Poly(lactic acid) (PLA) plays a dominant
role due to its low cost, availability from renewable resources and
relatively superior performance characteristics [1]. But
unfortunately, PLA has poor fire resistance property just like
common synthetic thermoplastics owing to its own intrinsic
chemical structure. This limits its important applications and
development, especially its potential application in many areas [2].
Therefore, the improvement of flame resistance performance of PLA
is still an important task [3]. Besides, only a few studies on the fire
retardance of PLA have been performed until now. According to
these studies, although the combustion properties of PLA can be
improved by using flame retardants to the matrix, the composites
become more brittle at the same time. Therefore, it is necessary to
improve the flame retardancy and toughness of PLA simultaneously
[3].
125
The aim of this study is to improve the flame resistance and
toughness of PLA with addition of low amount phosphorous based
of flame retardant fillers and plasticizers simultaneously.
Poly(ethylene glycol) (PEG) was used as plasticizer for PLA and
the amount of PEG was fixed as 10wt % in the PLA matrix.
Ammonium polyphosphate (APP), boron phosphate (BP) and triphenyl phosphate (TPP) were selected as flame retardant additives.
Among these flame retardant additives, boron phosphate was
synthesized from raw materials contain of boron and phosphate by
using microwave heating technique. The flame retardant fillers with
10 wt. % loading were added separately and hybride forms into the
PLA/PEG matrix. A series of plasticized PLA-based flame retardant
composites were prepared by using a laboratory scale co-rotating
twin-screw mini extruder (DSM Xplore 15ml Micro-compounder®)
at 200 °C, 100 rpm. The compounds were subsequently injection
molded with a laboratory type injection molding machine (DSM
Xplore 12 ml Micro-injection Molder). The barrel temperature and
mold temperature were 200 °C and 25 °C, respectively.
Characterization of these composites were performed by conducting
tensile strength, impact strength, differential scanning calorimeter
(DSC), scanning electron microscope (SEM) and UL-94 vertical
burning analyses. The best flame retardancy performance was
obtained by using 10 wt. % APP when compared to other flame
retardant additives in the plasticized PLA-based composites. In
addition to this, tensile tests showed that the highest elongation at
break value was observed with the addition of 10 wt. % TPP into
PLA/PEG matrix. Tensile and impact tests for hybride composites
showed that the highest percentage strain and impact strength was
obtained for the addition of 5wt.% TPP and 5wt.% APP into
PLA/PEG matrix.
This study is supported by TUBITAK with project number
213M396.
Keywords: PLA-PEG Composites, Flame Retardancy, Phosphorus
based fillers
126
REFFERENCES:
[1]. J. Zhan, L. Song, S. Nie, Y. Hu, Polymer Degradation and
Stability, 94, (2009), 291-296.
[2]. W. DE-YI, A. Leuteritz, Y.Z. Wang, U. Wagenknecht, G.
Heinrich, Polymer Degradation and Stability, 95, (2010), 24742480.
[3]. S. SOLARSKI, F. Mahjoubi, M. Ferreira, E. Devaux, P.
Bachelet, S. Bourbigot, Journal of Materials Science, 42, (2007),
5105-5117.
ÖZET:
Son yıllarda petrol temelli enerji kaynaklarının giderek azalması ve
çevre kirliliği gibi nedenlerle biyobozunur polimerlere olan ilgi
artmıĢtır. Biyobozunur polimerler arasında hem ekonomik olarak
üretilebilmesi hem de performans özellikleri ve iĢlenebilirliğinin
nispeten üstün olması nedeniyle poli(laktik asit)(PLA) öne
çıkmaktadır [1]. Ancak, PLA, kimyasal bileĢimi ve kendine özgü
moleküler yapısı sebebiyle diğer sentetik polimerler gibi kolay
alevlenebilir özelliktedir. Bu özelliği PLA‟nın çoğu alanda
kullanımını ve geliĢimini kısıtlamaktadır [2]. Bu nedenle PLA‟nın
çeĢitli alanlarda (otomotiv, elektronik gibi) kullanılabilmesi için
yanma dayanımının arttırılması gerekmektedir. Ancak bu konu ile
ilgili literatürde yapılan çalıĢma sayısı hala sınırlıdır. Literatürde
yapılan çalıĢmalar incelendiğinde; PLA‟ya katılan alev geciktirici
katkılarla, yanma dayanımının arttırılması sağlanırken mekanik
özelliklerinin azaldığı görülmüĢ ve plastikleĢtiricilerin kullanılması
gerektiği önerilmiĢtir[3].
Bu çalıĢmada amaç; PLA‟ya az miktarlarda fosfat bazlı alev
geciktirici katkı maddeleri ve plastikleĢtirici ekleyerek, PLA„nın
alev dayanımını ve tokluğunu aynı anda arttırmaktır. ÆalıĢmada,
plastikleĢtirici olarak Poli(Etilen Glikol) (PEG) kullanılmıĢ ve
PLA‟ya ağırlıkça %10 oranında eklenmiĢtir. Alev geciktirici katkı
maddeleri olarak; amonyum polifosfat(APP), bor fosfat(BP) ve tri127
fenil fosfat(TPP) kullanılmıĢtır. Bu katkı maddelerinden bor fosfat
laboratuvarlarımızda bor ve fosfat içeren ham maddelerden
mikrodalga enerjisi yöntemi kullanılarak sentezlenmiĢtir. PLA/PEG
karıĢımına %10 yükleme oranında fosfat bazlı katkı maddeleri önce
tek tek daha sonra ikili bileĢimde eklenerek hibrit alev geciktiricili
kompozitler hazırlanmıĢtır. PLA/PEG/FR kompozitleri, laboratuar
tipi çift vidalı mini ekstruder (DSM Xplore 15ml Microcompounder) kullanılarak 200 °C karıĢtırma sıcaklığı ve 100 rpm
karıĢtırma hızında gerçekleĢtirilmiĢtir. Hazırlanan karıĢımlar
laboratuar tipi enjeksiyonla kalıplama cihazı (DSM Xplore 12 ml
Micro-injection Molder) kullanılarak kalıplanmıĢtır. Kalıplama
sırasında kovan sıcaklığı 200 °C ve kalıp sıcaklığı 25 °C olarak
belirlenmiĢtir. Kompozitlerin karakterizasyonu çekme testi, darbe
testi, diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC), taramalı elektron
mikroskobu (SEM) ve UL-94 yatay yanma testi ile
gerçekleĢtirilmiĢtir. Yapılan mekanik testler sonucunda kullanılan
katkı maddeleri içinde en iyi uzama değeri %10 TPP içeren
karıĢımda gözlenirken en iyi yanmazlık özelliği % 10 APP içeren
karıĢımda gözlenmiĢtir. Hibrit alev geciktiricili kompozitler içinde,
en yüksek darbe dayanımı ve uzama değeri %5 TPP ve %5 APP
içeren kompozitde elde edilmiĢtir.
Bu çalıĢma TÜBĠTAK tarafından “213M396” no‟lu proje ile
desteklenmiĢtir.
Anahtar Kelimeler: PLA-PEG KarıĢımları, Alev geciktiricilik,
Fosfat bazlı katkı malzemeleri
128
PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF
RECYCLED CARBON FIBER REINFORCED PLA/PEG
BLENDS
GERĠ KAZANILMIġ KARBON ELYAF TAKVĠYELĠ
PLA/PEG KARIġIMLARININ HAZIRLANMASI VE
KARAKTERĠZASYONU
Mehmet Özdemir, Ezgi Alkan, Betül Özcan, AyĢe Aytaç,
1
[email protected],
ABSTRACT
Poly (lactic acid) (PLA), is one of the most widely used
biodegradable aliphatic polyesters due to its production in industry
and similar properties to petrochemical polymers. However, the
physical properties of PLA such as low toughness and brittleness
limit its application. One of the methods of improving the properties
of PLA is adding to fibers or fillers [1]. On the other hand, as the
worldwide amount of CF reinforced thermoset and thermoplastic
composites uses grow and these composite waste causes to
environmental problems [2].
In this study, recycled CF reinforced plasticized PLA matrix based
composites were prepared by using extrusion compounding and
injection molding techniques. The weight ratio of PLA/PEG was
90/10 and fiber loading level was 5% by weight. Plasticized PLA
was used as control sample. Surface treatment methods were used to
improve adhesion between recycled CF and PLA matris. Recycled
CFs were treated with HNO3, 5wt. % PLa and 10 wt.% PLA. The
compounding of plasticized PLA and recycled CFs was performed
in a laboratory scale co-rotating twin screw mini extruder (DSM
Xplore 15 cc Microcompounder®). The barrel temperature and rotor
speed were set to 200°C and 100 rpm. In order to obtain standard
129
samples, compounds were injection molded. The mechanical,
thermal and thermomechanical properties of composites were
characterized by using tensile tests, differential scanning calorimeter
(DSC), and dynamic mechanical analyzer (DMA). Tensile test and
DMA results showed that the best mechanical properties were
obtained in HNO3 treated recycled carbon fiber reinforced PLA.
DSC results showed that glass transition and melting temperature of
composites didn‟t change significantly with incorporation of fiber to
the matrix and used fiber type.
ÖZET:
Poli(laktik asit) (PLA), gerek endüstriyel olarak elde edilmesi
gerekse de petrokimyasal polimerlere benzer özellikleri göstermesi
nedeniyle sık kullanılan biyobozunur alifatik poliesterlerden bir
tanesidir. Bununla birlikte, düĢük tokluğu ve kırılganlığı gibi fiziksel
özellikleri PLA‟nın endüstriyel uygulamalarını sınırlandırmaktadır.
PLA‟nın fiziksel özelliklerini geliĢtirmek için kullanılan
yöntemlerden biri lif yada partikül takviyesidir [1]. Diğer yandan,
dünya çapında karbon elyaf takviyeli termoset ve temoplastik
kompozitlerin kullanımı artmakta ve bunların atıkları çevresel
sorunlara neden olmaktadır[2]. Karbon elyaf gibi değerli bir elyaf
takviyesinin geri kazanılması ve çok kullanılan polimerler ile
kullanılması önem taĢımaktadır.
Bu çalıĢmada, geri kazanılmıĢ karbon elyaf takviyeli
plastikleĢtirilmiĢ PLA kompozitler ekstrüzyon ve enjeksiyonlu
kalıplama teknikleri kullanılarak üretilmiĢtir. PLA/PEG karıĢımının
ağırlıkça oranı 90/10 olarak seçilmiĢ ve geri kazanılmıĢ CF yükleme
oranı ise ağırlıkça %5 olarak belirlenmiĢtir. Saf PLA/PEG karıĢımı
kontrol numunesi olarak kullanılmıĢtır. PlastikleĢtirilmiĢ PLA
matriks ve geri kazanılmıĢ CF elyaflar arasındaki yapıĢmayı
iyileĢtirmek için geri kazanılmıĢ elyaflara yüzey iĢleme tekniği
uygulanmıĢtır. Geri kazanılmıĢ CF‟ler HNO3, %5‟lik PLA ve
%10‟luk PLA ile karıĢtırılmıĢtır. PlastikleĢtirilmiĢ PLA ve geri
kazanılmıĢ karbon elyaflar, laboratuvar tipi çift vidalı mini
ekstruderde (DSM Xplore 15 cc Microcompounder®)
130
hazırlanmıĢtır. KarıĢtırma sırasında kovansıcaklığı 200°C ve
karıĢtırma hızı 100 rpm olarak belirlenmiĢtir. Kompozitlerin
mekanik, termal ve thermomekanik özellikleri çekme testi,
diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) ve dinamik mekanik analiz
(DMA) yöntemleri ile incelenmiĢtir. Æekme testi ve DMA sonuçları
en iyi mekanik özelliklerin nitrik asit ile yüzeyi iĢlenmiĢ geri
kazanılmıĢ karbon elyaf takviyeli kompozitlerde elde edildiğini
göstermiĢtir. DSC sonuçları ise PLA/PEG karıĢımlarına elyaf
ilavesinin ve kullanılan elyaf türünün kompozitlerin camsı geçiĢ
sıcaklığı ve erime sıcaklığı değerlerini önemli derecede
etkilemediğini göstermiĢtir.
Kaynaklar
[1]Elwathig Hassan, You Wei, He Jiao, Yu Mu Huo, International
Journal of Engineering Science and Technology (IJEST), vol.4,
4429-4439, 2010.
[2]M.H. Akonda, C.A. Lawrence, B.M. Weager, Composites: Part A
43, 79–86, 2012.
131
PREPARATION OF IMIDE CONTAINING AMIDES OF
ROSIN AND STUDY OF THEIR MODIFYING PROPERTIES
IN THE COMPOSITION OF SBR
ĠMĠD ĠÇEREN KOLOFAN AMĠDLERĠNĠN ALINMASI VE
SBR TEMELĠNDE MODĠFĠYE EDĠCĠ ÖZELLĠKLERĠNĠN
ARAġTIRILMASI
Pirguliyeva M.S.
Sumgayit State Technical College,
HeydarAliyevavenue, 37, AZ 5000,
[email protected]
ABSTRACT
In this paper the results of the synthesis of imide containing amides
of rosindiacids and study of influence of the adducts on
technological and operational properties of compositions prepared
on the basis of SBR will be presented. For this purpose, at first the
reaction of rosin with maleic anhydride has been carried out, then,
by thermal condensation reaction of prepared adduct with amino
acids the corresponding imide containing diacids have been
synthesized:
O
R
O
Me
O
R
NH2-(CH2)n-COOH
Me
O
HOOC Me
N-(CH2)n-COOH
O
HOOC Me
n=1- 4
Me
R=
CH
Me
In the second stage of the reaction, the prepared diacids have been
converted to the corresponding amides:
132
O
R
Me
O
R
N-(CH2) n-COOH
Me
O
HOOC Me
N-(CH2) n-CONH2
O
NH2OC Me
The synthesized amides of diacids have been tested in the
composition of SBR as modifying agents. It has been shown that the
introduction of the synthesized amide in the composition based on
SBR, unlike aliphatic amid acids, does not lead to increase of
plasticity of manufactured rubber, which is probably has been
connected with polycyclic structure of rosin, giving it rigidity.
For this reason, rosin is not technological addition; however, it is
perfectly combined with rubbers, which leads to improvement of
physical and mechanical properties of rubbers. In particular, an
increase of tensile strength, hardness, and slight increase in tensile
elongation are detected. The vulcanization rate is also increased.
Aging of the composition remains on a level of the standard.
Thus, the synthesized compounds can be used in the structure of
rubber compositions as the vulcanization activators simultaneously
increasing their strength indices.
Key words: rosin, multifunctional ingredients, imide containing
amides.
ÖZET:
Bu yazıda kolofan diasitlerin imid içeren amidlerin sentezi sonuçları
sunulmaktadır ve SBR temelinde imal olmuĢ kompozitlerin elde
edilen adüktlerin teknolojik ve operasyonel özelliklerinin etkisi
üzerinde araĢtırma yapılacaktır .Bu amaç ile once maleinanhidridi ve
kolofan arasındaki reaksiyon gerçekleĢtirildi, daha sonar termal
yoğunlaĢtırma ile elde edilen adüktler muhtelif amino asitler ile
uygun olan imid içeren diasitler sentez edilmiĢtir:
133
O
R
O
Me
O
R
NH2-(CH2)n-COOH
N-(CH2)n-COOH
Me
O
HOOC Me
O
HOOC Me
n=1- 4
Me
R=
CH
Me
ReaksiyonunikinciaĢamasındaeldeedilendiasitleruygunolanamidlere
dönüĢtürülmüĢtür.
O
R
Me
O
R
N-(CH2) n-COOH
Me
O
HOOC Me
N-(CH2) n-CONH2
O
NH2OC Me
Sentez edilen diasitamidlerini SBR temelinde modifiye eden
maddeleri olarak test edilmiĢtir. GösterilmiĢdir ki, SBR bazında
oluĢmuĢ kompozisyonda sentez edilen amidlerin giriĢi, alifatik
asitamidlerden farklı olarak, muhtemelen ona sertlik veren kolofan
bir polisiklik yapı olduğu için, yapılan kauçukların plastisitesini
artırmıyor. Bu nedenle kolofan teknolojik bir ilave gibi kullanılmır,
ancak kauçuklar ile mükemmel bir hizaya gelir, o yüzden
kauçukların fiziksel ve mekanik özelliklerini iyileĢtirmesine
getirir.Özel olarak, yırtılmaya gerilme mukavemetinin ve sertliğinin
artırması, gerilmeden ispi uzama özelliğinin hafif artması tespit
edilmiĢtir. Bununla birlikde vulkanizasyonun hızını da
artır.BileĢimin eskimesi standart bir seviyede kalır.
Anahtarkelimeler:kolofan, çok görevli malzeme, imid içeren
amidler.
134
POLYMERS IN ORGANIC PHOTOELECTRONIC
TECHNOLOGIES
ORGANĠK FOTOELEKTRONĠK TEKNOLOJĠLERĠNDE
POLĠMERLER
E. Sıddık Ġçli
Solar Energy Institute, Ege University, Ġzmir 35100, Turkey
[email protected]
ABSTRACT
Organic photo-electronic technologies of Organic photovoltaics
(OPV, DSSC), organic LEDs (OLED) and organic field effect
transistors (OFET) are now the emerging novel technologies, in
competition to known Si & Thin Film PV, LED, FET technologies,
based on inorganic materials[1-5]. Conducting polymers are
employed at OPV and DSSCs, for efficient photo-electron transfers,
in order to improve the efficiencies.
These technologies are
targeted as energy efficient in competition to their inorganic rivals.
Basic advantage is the employment of organic materials rather than
inorganic materials. Endorsements of polymers have been a major
concept. Particularly at organic photovoltaics, together with
monomolecular dyes, polymers are also employed, such as P3HT
and MDMO-PPV, by A. J. Heeger (Nobel Prize Winner; 2001)[6];
135
Organic photo-electronic technology tools, in their function
mechanisms, simulate the organic living species on Earth, such as
plants. In order to create the flexibility, organic photo-electronics are
produced on polymers also, rather than on glass surfaces, in order to
create flexibility. Therefore Printed, Flexible and Organic Photo
Electronics are now one of the fastest growing technologies in the
world. It is of vital interest to industries as diverse as consumer
goods, healthcare, mobility, electronics, media and architecture. The
sector comprises of a diverse range of enabling technologies at
different stages of commercialization.IDTechEx, Ossila Ltd.,
ImageExpert, Mercgroup, Toyobo, Hueckfolien, Laytec, Dyesol,
3dMicromac, Flexcell, SouthwallTechn., TeraBarrier andHeliatek
are among the companies in the World in production of organic
photoelectronic devices.
ÖZET
Organik foto-electronik teknolojiler; Organic Fotovoltaik (OFV,
DSSC), organik LED (OLED) ve Organic Alan Etkili Transistör‟leri
(OFET) kapsamaktadır. Günümüzde bu teknolojiler, hızla geliĢen ve
gelecek
umudu
yüksek
olan
teknolojiler
olarak
değerlendirilmektedirler.Özellikle halen ticari kullanımda olan
inorganic kökenli Si & Ġnce Film teknoloji esaslı olan FV, LED, FET
teknolojilerine kıyasla [1-5]. Ġletken polimerler üzerine oluĢturulmuĢ
olan OFV ve DSSC‟ler, Foto-Elektron transfer kapasitelerinde verim
artıĢları da gerçekleĢtirilmektedir. Bu technolojiler enerji tasarrufu
yanında doğal organic malzeme kullanılabilme nedenleri ile inorganik
malzeme kökenli rakiplerine karĢı avantajlıdırlar.Temel avantaj,
organik polmer malzeme esaslı oldukları için Doğa‟da çevre sorunu
yaratmamaktadırlar. Kullanılan monomer boyar maddeler yanında,
aĢağıda formülleri görülen iletken polimerler; P3HT ve MDMO-PPV
kullanılmaktadır. Bu iletken polimerlerin mucisi olan by A. J. Heeger,
2001 yılında Nobel Ödülü kazanmıĢtır [6];
136
Organik Foto-Elektonik teknolojiler, çalıĢma mekanizmalarında
Yeryüzünde ki doğal organic yaĢam sistemlerini (Bitkilerde ki
Fotosentez gibi) simüle etmektedirler. Bu organik foto-electronik
terknoloji aygıtlarının saydam cam yüzeylert arasında üzerinde
üretilebilmeleri gibi ince saydam plastic yüzeyler arasında da
üretilebilmeleri de mümkündür. Bu avantaj Si ve diğer eser elemntler
içeren pahalı Ġnce Film Foto Voltaik teknolojilerine kıyasla çok önemli
bir maliĢyet ve kullanım avantajı oluĢturmaktadır.Bu nedenlerle
Dünya‟da,
Organik
FotoElektronik
teknolojiler
hızla
yayılmaktadır.Güncek kullanım malzemeleri, sağlık, taĢınabilir
elektronik malzeme, medya ve mimari alanlarında uygulamalar
yapılabilmektedir.Bugün Dünya‟da, IDTechEx, Ossila Ltd.,
ImageExpert, Mercgroup, Toyobo, Hueckfolien, Laytec, Dyesol,
3dMicromac, Flexcell, Southwall Techn.ve TeraBarrier,Heliatek gibi
firmalar önemli organik fotoelektronik cihaz üretim firmalarıdır.
137
References
[1] M. Gratzel et al., Nature 737-739, 353 (1991).
[2] T. Toyoda et al., J. Photochem. &Photobiol. A. Chem. 203-207,
164 (2004).
[3] S. Icli et al., OrganicElectronics 188–194, 7 (2006).
[4] S. Icli et al., Mater. Sci.Semicond.Proces.16 1688-1694(2013).
[5] N. S. Sariciftci, S. Icli et al., Synthetic Metals,172, 5-10 (2013).
[6]A. J.Heeger et al., AppliedPhysicsLetters 62 (6), 585-587 (1993).
138
THE EFFECTS OFGRAPHENE AND CARBON NANOTUBE
ON FLEXURAL PROPERTIES OF BASALT FIBER
REINFORCED EPOXY COMPOSITES
GRAFEN VE KARBON NANOTÜP KATKISININ BAZALT
ELYAF TAKVĠYELĠ EPOKSĠ KOMPOZĠTLERĠNĠN
EĞĠLME DAVRANIġLARINA ETKĠLERĠ
M. Özgür Seydibeyoğlu1, VolkanAcar2, FarzinAzimpour2,
Hamit Akbulut2
1
Izmir KâtipCelebi University, Department of Materials Science and
Engineering
2
Ataturk University, Department of Mechanical Engineering
[email protected]
ABSTRACT
Aim and Scope
Recently, usage of Basalt fiber as reinforcement phase of composite
is enhanced because of low price of this types of fibers compare
with other than such as carbon and aramid one. This type of fiber is
environment friend and has the better mechanical properties and
thermal stability compare with glass type. The environment friend
property of this fiber referred to neutrality of this type that is
extracted from volcanicrocks. Weakness of basalt fiber reinforced
composite materials against matrix dominated properties such as
flexural properties is one of the most important disadvantages of this
types of composite that have limited the wide usage of this
composite in aeronautic and marine industries.
Material and Method
In this research carbon nanotube and graphene nano particles are
introduced to the matrix of this composite separately in order to
139
improve the flexural properties. For this purpose, 0.1 % and 0.5% wt
carbonnanotube and graphenedispersed matrix systems were
reinforced by hand lay-up method. Later, laminated composite
panels were manufactured by vacuum bagging process. Thus, the
flexural properties of pure andcarbon nanostructures added
composites are compared.
Conclusion
The results of this research show that, theadding 0.1 % and 0.5 % wt
of carbon nanotube to the matrix of composite enhanced the flexural
strength of composite for 7.7 % and 6.06 % respectively. On the
other hand,the adding 0.1 % and 0.5 % wt of graphene to the matrix
of composite enhanced the flexural strength of composite for 15.7 %
and 18.3 % respectively. Enhancement the mechanical properties of
epoxy and improvement the interface strength betweenthe basalt
fibers and epoxy matrix by addingcarbon nanostructures have been
described as the most important reason of this phenomena.
Key words: Basalt Fiber, Epoxy, Carbon nanotube,Graphene,
Flexural Strenght
ÖZET
Amaç
Elyaf takviyeli kompozitlerde, takviye elemanı olarak bazalt
elyafının kullanılması son yıllarda önemli ölçüde artmıĢtır. Bunun
baĢlıca nedeni; bazalt elyafının, karbon ve aramid gibi geleneksel
rakiplerine oranla maliyetinin daha az olmasıdır. Ayrıca, volkanik
kayalardan elde edilmesi sebebiyle görece daha doğal olan bu çevre
dostu elyaf türü, cam elyafına kıyasla daha iyi mekanik özelliklere
ve daha iyi termal kararlığa sahiptir. Genel olarak elyaf katkılı
kompozitlerin havacılık ve deniz endüstrisindeki kullanımının
önündeki önemli engellerden biri, bu kompozitlerin eğilmeye karĢı
mukavemetidir.
140
Materyal ve Yöntem
Bu çalıĢmada, bazalt elyaf takviyeli epoksikompozitlerinin eğilme
performansları, grafennanopartikül (GNP) ve karbon nanotüp (CNT)
katkılı kompozitler yardımıyla arttırılmaya çalıĢılmıĢtır. Bu amaçla,
kütlece % 0.1 ve % 0.5 katkılı GNP ve CNT katkılı modifiye epoksi
sistemler oluĢturularak elle yatırma yöntemi ile bazalt dokuma elyaf
üzerine nüfuz ettirilmiĢtir. Ardından, vakum torbalama metodu ile
tabakalı kompozit levhalar üretilmiĢtir. Ardından, nanoyapı ihtiva
eden ve etmeyen kompozitlerin eğilme performansları
karĢılaĢtırılmıĢtır.
ÆalıĢma sonuçlarına göre; kütlece % 0.1 ve % 0.5 CNT ihtiva eden
bazalt elyaf takviyeli kompozitlerin eğilme dayanımları, sırasıyla, %
7.7 ve % 6.06 artmıĢtır. Diğer yandan kütlece kütlece % 0.1 ve %
0.5 GNP ihtiva eden bazalt elyaf takviyeli kompozitlerin eğilme
dayanımlarında, sırasıyla, % 15.7 ve % 18.3 oranlarında artıĢlar
meydana gelmiĢtir. Eğilme dayanımlarındaki artıĢların sebepleri
arasında; epoksi sistemin mukavemetindeki iyileĢmenin yanı sıra,
bazalt elyaf - epoksi ara yüzey mekaniğinin güçlenmesi olgusunun
da bu iyileĢmelere olumlu katkı yaptığı düĢünülmektedir.
Anahtar Kelimeler: Bazalt Elyaf, Epoxy, Karbon Nanotüp, Grafen,
Eğilme Dayanımı
141
BIOACTIVE AGENT INCORPORATED
MICRO/NANOSPHERE COMPOSITES FOR HEALTH
APPLICATIONS
SAĞLIK UYGULAMALARINA YÖNELĠK
BĠYOAKTĠFMADDDE YÜKLÜ
MĠKRO/NANOKÜREKOMPOZĠTLERĠ
Funda Tıhmınlıoğlu
[email protected]
Ġzmir Institute of Technology, Department of ChemicalEngineering,
Urla, Ġzmir, 35430Turkey
ABSTRACT
Introduction
Herbal medicines and bioactiveswith antimicrobial, antioxidant and
antiinflammatory effects are alternatives for the sustainable control and
prevention of several diseases. Probiotics, herbal extracts, essential oils,
active pharmaceutical ingredient (API), and vitamins/minerals can be
encapsulated within a matrix.
But these bioactive agents can be faced with up several problems such
as stability, bioavailability, and burst release. To overcome these
problems, encapsulation technology introduced as a solution.
Controlled or sustained delivery systems have many advantages over
the conventional forms such as improving bioavailability, reducing side
effects, keeping bioactive concentration at therapeutic level, improving
patient compliance. Recently there has been an increased interest in
developing micro and nanospherecomposites for delivery of bioactive
agents to improve the biological activity and release in a controlled
mannerfor medicinal, pharmaceutical and food applications. Several
physical and chemical processes have been developed for encapsulation
such as spray drying, hot melt extrusion, coacervation, and
emulsification/crosslinking.
142
Aim
The aim of this study is to develop a nanocomposite based novel
delivery systems containing bioactive agent which has the potential to
be used in gastrointestinal (GI) systems.
Material and Methods
Essential oil loaded nanocomposite microspheres were prepared by
spray drying method. Experimental design were built to investigate the
effects of spray drying parameters on water activity, particle
morphology and spray drying efficiency. Optimum processing
condition was determined.The microspheres were characterized by
SEM, XRD, ramanspectroscopy, and zeta potential. Swelling behavior,
degradation and in vitrorelease behavior of the chitosan nanocomposite
microspheres in simulated gastric fluid (SGF) were also investigated.
Results and Discussions
Essential oil successfully loaded into nanocompositemicrospheres by
spray drying method. Optimum condition for inlet air temperature, feed
rate and active agent concentration was determined. The positive
surface charge provides mucoadhesive property and therefore, it is
useful for GI located drug delivery. Swelling degree decreases withclay
content. Cumulative essential oil released decreases with incorporation
of clay in simulated gastric fluid (SGF). This study was performed in
order to develop a novel delivery system for improving release profile
and overcoming the burst release problem in stomach.
Keywords:Bioactive
encapsulation,
nanocomposite, controlled delivery systems.
143
microsphere/nanosphere,
ÖZET
GiriĢ
Antimikrobiyal, antioksidan ve antiinflamatuvar etkilere sahip bitkisel
ilaçlar ve biyoaktif maddeler, birçok hastalığın tedavisinde ve
önlenmesinde alternatif olarak ön plana çıkmaktadırlar. Probiotikler,
bitkiselekstraktlar, bitkiseluçucuyağlar, farmasötikaktifbileĢenler (API)
veminerallermatriksiçindeenkapsuleedilebilmektedirler.
Fakat bu biyoaktif maddelerin, stabilite, biyo yararlanım, ve ani salım
gibi problemleri ile karĢılaĢılmaktadır. Enkapsulasyon teknolojisi, bu
problemlerin üstesinden gelebilmek için alternative bir çözüm
sunmaktadır. Kontrollü salıms istemleri, klasik sistemlere göre
biyoyararlanımına rttırılması, yan etkilerin azaltılması, hedef bölgede
etkin terapötik konsantrasyonun sağlanmas ıve hasta uyumunun
arttırılması gibi avantajlara sahiptir. Son zamanlarda, sağlık, farmasötik
ve gıdau ygulamalarına yönelik biyoaktifmaddelerin salımı ve
biyolojika ktivitesinin kontrollü bir Ģekilde iyileĢtirilmesi için mikro ve
nanoküre nanokompozitlere yönelik ilgi artmıĢtır. Enkapsülasyone
yönelik
püskürtmeli
kurutma,
ekstrüzyon,
koaservasyon,
emülsifikasyon/çapraz bağlam ayöntemi gibi birçok kimyasal ve
fiziksel yöntemg eliĢtirilmiĢtir.
Amaç
Bu çalıĢmanın amacı, gastrointestinal (GI) sisteme yönelik
kullanılabilecek biyoaktif etken madde içeren nanokompozit temelli
yenilikçi salım sistemlerinin geliĢtirilmesidir.
Materyal - Yöntem
Bitkisel uçucu yağ içeren nanokompozit küreler, püskürtmeli kurutma
yöntemi ile üretilmiĢtir. Deneysel tasarım ile püskürtmeli kurutucudaki
üretim parametrelerin su aktivitesi, tane morfolojisi ve enkapsülasyon
verimi üzerine olan olan etkilerini incelenmiĢtir ve optimum değerler
belirlenmiĢtir. Üretilen küreler, SEM, XRD, raman spektroskopi, yüzey
yükü açısından karakterize edilmiĢtir. Simule edilmiĢ mide sıvısında
144
ĢiĢme ve bozunma davranıĢları ile in vitro salım davranıĢları
belirlenmiĢtir.
Sonuçlar ve TartıĢmalar
Bitkisel uçucu yağ, püskürtmeli kurutma yöntemiyle baĢarılı bir Ģekilde
kürelere yüklenmiĢtir. Püskürtmeli kurutucudaki iç hava sıcaklığı,
besleme hızı ve aktif madde deriĢimi için optimum Ģartlar
belirlenmiĢtir. Elde edilen kürelerin pozitif yüzey yüküne sahip olması
mukoadeziv özellik kazandırmaktadır ve GI sisteme yönelik salım için
potansiyel vaad etmektedir. ġiĢme derecesi, kil ilavesiyle azalmıĢtır.
Uçucu yağın nanokompozit kürelerden salımı, kil ile birlikte
yavaĢlatılmıĢ ve midede “ani” salım etkisinin önüne geçilmiĢtir.
Anahtar Kelimeler:Biyoaktifenkapsülasyon,
nanokompozit, kontrollüsalımsistemleri.
145
mikroküre/nanoküre,
EFFECT OF DIFFERENT (NANO-)ADDITIVES ON
BURNING PROPERTIES OF POLYSTYRENE
COMPOSITES
FARKLI NANO KATKILAR EKLENEREK HAZIRLANMIS
POLĠSTĠREN KOMPOZĠTLERĠN YANMA
ÖZELLĠKLERĠNĠN ĠNCELENMESĠ
M.E. Oztoksoy1*, A.Leuteritz1,N. Uyanık2
Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V., 01005
Dresden/Germany
1
2
Istanbul Technical University, Chemistry Department, 34469 MaslakIstanbul/Turkey
[email protected]
ABSTRACT
In this study, the polystyrenenanocomposites having classical flame
retarder or different modified clay were prepared by melt mixing
method by DSM microcompounder.DSM microcompounder is a corotating twin screw compounder and its volume capacity is 15 cm3.It
works with semi-batch system and molten polymer follows a
repeated circulation inside the compounder after filling. The
processing conditions were 185 °C, 85 rpm and compounding cycletime 10 min.In the production PS nanocomposites, seventypes of
organoclaysorclassical flame retarder as 10 Phr were used. The used
clays were halloysite (unmodified, dyed and dyed with PS
coated),LDH (Layered Double Hydroxide), Nanofil 15
(dimethyldistearylammoniumchloridemodified),
Nanofil
32
(dimethylbenzyldistearylammonium modified), Cloisite 30B(bis(2hydroxyethyl)stearyl modified) and the used classical flame retarder
Mg(OH)2. The nanocomposites were characterized by Micro
Combustion Calorimeter (MCC), DSC, TGA, rheology, IRspectroscopy and SEM. The results show a dependancy of the
146
burning behavior on the type of (nano-)additive and the state of
dispersion derived from MCC test and rheology.Based on the
method of Wagener and Reisinger as well as the simplified
procedure of Durmus, Kasgoz and Macosko the degree of dispersion
shows sensitivity to organic modification as well as to shape of
particles.
Keywords:Polystyrene;Halloysite;Flameretardancy
ÖZET
Bu calismada klasik alev geciktirici veya çesitli modifiye killer
kullanilarak polistiren nanokompozitler eriyik karistima metodu ile
DSM mikro karistiricida hazirlanmistir. DSM mikro karistirici
birlikte dönen cift vidalara sahiptir ve 15 cm3 hacimsel kapasiteye
sahiptir. Yari kesikli sisteme göre calisir ve erimis polimer katki
katildiktan sonra karistiricinin icinde belirli bir sirkülasyonla
dönmektedir. Proses sartlari 185 °C, 85 rpm vida hizi ve karistirma
döngüsü 10 dakikadir.PS nano kompozit ürün 7 farkli cesit organik
kil veya klasik alev geciktirici katki 10 Phr oraninda kullanilarak
hazirlanmistir. Kullanilan killer halloysit (modifiyesiz, boyanmıĢ ve
boyanıp PS ile kaplanmıĢ), LDH (çift katmanlıhidroksit), Nanofil 15
(dimethildistearil ammonyumchloride modifiye), Nanofil 32
(dimethilbenzildistearilammonyum modifiye), Cloisite 30B (bis(2hidrosiethil)stearil modifiye) ve klasik alev geciktirici olarak
Mg(OH)2 kullanilmisir. Hazirlanan nano kompozitler Mikro
Tutusma Kalorimetresi (MCC), DSC, TGA, Reoloji, IRspektroskopisi ve SEM de karakterize edilmistir. MCC testi ve
reoloji ile bulunan sonuclara göre yanma davranıĢlari nano
katkılarin cesitleri ve dağılma durumlarina baglidir. Wagener ve
Reisinger methoduna göre ve basitlestirilmis Durmus, Kasgoz ve
Macosko nun prosedüründe göstermektedir ki dağılma oranlari
organik modifikasyonave parçacıkların sekline duyarlidir.
Keywords:Polistiren;Halloysit;Alev Geciktirici
147
OXYGEN SENSING PROPERTIES OF NANO-SILVER
DOPEDRUTHENĠUM(II)DERIVATIVES IN REFINERY
RELATED WORKPLACE ENVIRONMENTS
RAFİNERİ ÇALIġMA ORTAMLARINDA NANO GÜMÜġ
KATKILI RUTENYUM (II) TÜREVLERĠNĠN OKSĠJEN
ALGILAMA ÖZELLĠKLERĠNĠN ĠNCELENMESĠ
ZeynepAy1,2Kadriye Ertekin2,3, Erdal Celik2,4;Canan
Varlikli5,Cigdem Sahin6
1 The Graduate School of Natural and Applied Sciences, Dokuz
Eylul University, 35160 Buca, Tinaztepe, Izmir, Turkey
2 Center for Fabrication and Application of Electronic Materials
(EMUM), University of Dokuz Eylul, 35160 Buca, Tinaztepe, Izmir,
Turkey
3 Department of Chemistry, Faculty of Science, Dokuz Eylul
University,35160 Buca, Tinaztepe, Izmir, Turkey
4 Department of Metallurgical and Materials Engineering,
University of Dokuz Eylul,35160 Buca, Tinaztepe, Izmir, Turkey
5Solar Energy Institute, Ege University, 35100 Bornova-Izmir,
Turkey
6 Chemistry Department, Arts & Science Faculty, Pamukkale
University, Denizli
[email protected],canan.varlıklı@ege.edu.tr,
[email protected]
ABSTRACT
In workplaces, especially in refineries, volatile petroleum solvents
are usually in form of mixtures of alkanes, cyclic alkanes, alkenes
(olefins) and the aromatics. Such atmospheres deficient in oxygen
may not provide adequate sensory warning of danger. Therefore
correct and continuous monitoring of oxygen levels in such
environments is quite important. On the other hand, ruthenium (II)
derivatives areknown as oxygen sensitive dyes [1]. In this work
emission-based oxygen sensing properties of highly luminescent
ruthenium (II) derivatives were tested in presence of some volatile
148
organics.Two new orange-red emitting ruthenium complexes,
[Ru(bpy)2(4,4`-bis(3-ethylheptyl)-2,2`-bipyridine)](PF6)2
and
[Ru(bpy)2(4-dihexylmethyl-4`-heptyl-2,2`-bipyridine)](PF6)2
are
used [2]. Dyes doped oxygen sensitive films and fibers of poly-1(trimethyl)-1-propyne and silicon were fabricated by electrospinning
technique.Utilization of electrospun fibers for optical gas sensing
purposes resulted with many advantages such as increasing in
surface area, sensitivity and an enhancement in all sensor dynamics.
We utilized nano-silver particles, ionic liquid, plasticizer and
perfluoro compounds (PFCs) as additives to enhance the response to
oxygen. Steady state and lifetime based spectral response of the
fluorescent dye was measured as analytical signal in the absence and
presence of the gaseous oxygen. Sensing characteristics of the
offered design was also tested in presence of vapors of benzene,
toluene, ethylbenzene, and xylene.
Keywords:
oxygen
sensor,
oxygen
sensitive
dyes,
polymer,electrospinning technique, nanofibers, volatile petroleum
solvents.
References
1. Sevinc Z. Topal, Kadriye Ertekin, Derya Topkaya, Serap
Alp, Berrin Yenigul, Emission based oxygen sensing
approach with tris(2,2′-bipyridyl)ruthenium(II)chloride in
green chemistry reagents: room temperature ionic liquids
Microchimica Acta , 2008, Volume 161, Issue 1-2, pp 209216
2. Ilker
Oner,
Cigdem
Sahin,
Canan
Varlikli,
Electroluminescence from two new ruthenium(II)
complexes as phosphorescent dopant: Positive effect of
swallow-tail bipyridyl ligand, 2012, Dyes and Pigments
Volume 95, Issue 1, Pages 23–32.
149
ÖZET
Rafinerilerin çalıĢma yerlerinde kullanılan uçucu petrol bazlı
çözücüler; alkanlar, siklik alkanlar, alkenler ve aromatikler
karıĢımından oluĢmaktadır. Oksijen yetersizliği olan bu tür
ortamlarda tehlike yeterli olarak algılanamayabilir. Bu tür
ortamlarda oksijen seviyesinin doğru ve devamlı olarak izlenmesi
oldukça önemlidir. Diğer taraftan rutenyum türevleri oksijene
duyarlı boyalar olarak bilinmektedir [1]. Bu çalıĢmada, son derece
lüminesan rutenyum (II) türevlerinin emisyona bazlı oksijen
algılama özellikleri bazı uçucu organiklerin varlığında test
edilmiĢtir. Ġki yeni turuncu-kırmızı rutenyum kompleksi
([Ru(bpy)2(4,4`-bis(3-ethylheptyl)-2,2`-bipyridine)](PF6)2
and
[Ru(bpy)2(4-dihexylmethyl-4`-heptyl-2,2`-bipyridine)](PF6)2)
kullanılmıĢtır [2]. Boyalar oksijene karĢı duyarlı poli-1-(trimetir)-1propin ve silikon tabanlı filmlere ve elektro eğirme tekniği ile
oluĢturulan fiberlere katılmıĢtır. Optik gaz algılamada fiberlerin
kullanılması; tüm sensör dinamiklerinde yüzey alanının geniĢlemesi,
hassaslık ve iyileĢtirme gibi önemli avantajları sağlar. Oksijen
cevabını arttırmak için nano gümüĢ, iyonik sıvı, perfloro bileĢikler
ve plastikleĢtirici gibi bileĢenler kullanıldı. Floresan boyasının
kararlı hal ve kullanım ömrü bazlı spektral cevapları oksijen gazının
varlığında ve yokluğunda analitik sinyal olarak ölçülmüĢtür.
Önerilen dizaynın algılama özellikleri benzen, toluen, etilbenzen ve
ksilen buharlarının varlığında da test edilmiĢtir.
Anahtar Kelimeler: oksijen sensörü, oksijene duyarlı boyalar,
polimer, elektro eğirme tekniği, nanofiber,uçucu petrol bazlı
çözücüler.
150
DEVELOPMENT OF SILICONE RUBBER/POSS
NANOCOMPOSITE FORMULATION TO IMPROVE
INTERFACIAL ADHESION BETWEEN
KEVLAR AND SILICONE
KEVLAR VE SĠLĠKON ARASINDAKĠ YAPIġMAYI
ARTTIRMAK AMACIYLA SĠLĠKON KAUÇUK/POSS
NANOKOMPZĠT FORMÜLLERĠNĠN GELĠġTĠRĠLMESĠ
H. Sirin, M. Kodal, B. Karaagac and G. Ozkoc
Department of Chemical Engineering, Kocaeli University, 41380
Kocaeli/Turkey
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
ABSTRACT
Aim
Silicone rubber (SR) finds many applications where thermal stability
and chemical inertness is needed. The mechanical properties of SR is
limited therefore, it is mostly reinforced by thermally resistance
continuous fibers such as Kevlar and Rayon. However, the chemically
inert character of SR prevents it to adhere the fiber surfaces, which
results in poor mechanical properties. The aim of this study is to
developa silicone rubber (SR)/polyhedral oligomericsilsesquioxane
(POSS)nanocompositeformulation to promote interfacial adhesion
between Kevlar fiber and silicone rubber. It was also aimed to have a
better mechanical properties and thermal stability in the presence of
POSS in SR.
151
High temperature vulcanization (HTV) typepoly(dimethyl siloxane)
(SR) (ElastosilR401/70) was purchased from Wacker, Germany.
Octavinyl-POSS (O-POSS), Octamaleamic acid POSS (OM-POSS) and
Methacryl POSS (M-POSS) were purchased from Hybrid Plastics,
USA. The nanocomposites of SR/POSS were prepared by using a
laboratory type internal mixer. The compounds were then subsequently
cured in a hot press. The curing conditions were determined from
moving die rheometer and differential scanning calorimeter
experiments. Three different POSS types withdifferent functional
groups were used. Kevlar was provided by Kordsa Global Company as
a twisted yarn. The mechanical, thermal and morphological properties
of the matrix were evaluated. The mechanical adhesion between fiber
and the matrix was determined by means of H-peel tests. The
thermodynamic interaction between fibers and silicone rubber was
determined from the surface free energy measurements in order to
understand the adhesion mechanism.
Discussions
The curing temperature of the compounds was determined as 160°C.
The rheometer curves showed that the cure extent values were different
for every POSS type. POSS particles increased 50% modulus and
Young‟s modulus, except OM-POSS due to its plasticizing effect. It
was observed that silica and POSS particle sizes were ranging from
submicrons to 15-20 microns. Thermal stability of composites was
examined by thermogravimetric analysis. It was obviously seen that the
usage of POSS increased the thermal stability of SR composites as
revealedfromtheshifting in TGA curves to the higher temperatures.A
correlation between thermodynamic adhesion and H-peel test was
investigated. The effects of POSS type on the adhesion were discussed.
Keywords: Silicone Rubber, POSS, Mechanical Properties, Adhesion.
152
Acknowledgement:This
study
is
grantedbyTheScientificandTechnologicalResearchCouncil of Turkey
(TUBITAK) (Project No: 113M258).
ÖZET
Amaç
Silikon kauçuk (SR)termal ve kimyasalın gerektiği birçok uygulama
alanında kendine yer bulmaktadır. SR‟ ın mekanik özelliklerinin sınırlı
olmasından dolayı çoğu zaman Kevlar ve Rayon gibi termal dayanımı
yüksek sürekli elyaflar ile takviye edilir.Ancak SR‟ ın sahip olduğu
kimyasal inertlik elyaf yüzeyine yapıĢmayı engeller ve bu da zayıf
mekanik özellikler ile sonuçlanır.Bu çalıĢmanınamacı Kevlar ve silicon
kauçuk arasındaki yapıĢmayı arttırmak amacıyla SR/polyhedral
oligomeriksilseskuokzan
(POSS)
nanokompozit
formüllerini
geliĢtirmektir. Ayrıca POSS ile SR‟ a daha iyi mekanik özellik ve
termal dayanım katılması amaçlanmıĢtır.
Malzeme Ve Yöntem
ÆalıĢmada kullanılan silikon kauçuk HTV tipi, vinil-metil uç grup
içerikli, ELASTOSIL® R401/70 kodlu poli(dimetilsilokzan) Wackers
firmasından
temin
edilmiĢtir.
Oktavinil-POSS
(O-POSS),
Oktamalemaik asit-POSS (OM-POSS) ve Metakril POSS (M-POSS)
HybridPlastics
firmasından
satın
alınmıĢtır.
SR/POSS
nanokompozitlerilaboratuvar ölçekli dahili karıĢtırıcı kullanılarak
hazırlanmıĢtır. Ardından karıĢımlar sıcak preste piĢirilmiĢtir. PiĢme
sıcaklığı ve optimum piĢme zamanı sırasıyla DSC ve MDR analizleri
ile belirlenmiĢtir. Farklı fonksiyonel gruplara sahip üç farklı POSS türü
kullanılmıĢtır. Kevlar bükülmüĢ iplik halinde Kordsa Global
firmasından temin edilmiĢtir. Matrisin mekanik, termal ve morfolojik
özellikleri incelenmiĢtir. Matris ve elyaf arasındaki mekanik yapıĢma
H-yapıĢma testi ile belirlenmiĢtir. YapıĢma mekanizmasını anlamak
amacıyla, elyaf ve silikon arasındaki termodinamik etkileĢim serbest
yüzey enerjisi ölçümleri aracılığıyla incelenmiĢtir.
TartiĢma
153
DSC analizi sonucunda karıĢımların piĢme sıcaklığı 160°C olarak
belirlenmiĢtir.Reometre eğrileri piĢmegenliği değerlerinin her bir POSS
türü varlığında farklı olduğunu göstermiĢtir.OM-POSS haricinde POSS
parçacıkları %50 modülve Young modülü değerlerini arttırmıĢtır.OMPOSS‟un plastikleĢtirici özelliği mekanik özellikler üzerinde etkili
olmuĢtur.Silika ve POSS taneciklerinin boyutları mikron altı
seviyesinde olmakla birlikte, genel olarak 15 – 20 mikron değerindedir.
Kompozitlerin TGA analizi ile termal kararlılıkları incelenmiĢtir.POSS
kullanımında TGA eğrisinin daha yüksek sıcaklıkları doğru kayması
POSS‟ ların SR kompozitlerinin termal kararlılığını artırdığını
göstermektedir. Termodinamik yapıĢma ve H-yapıĢma testi arasındaki
korelasyon incelenmiĢtir. POSS türünün yapıĢmaya etkisi tartıĢılmıĢtır.
AnahtarKelimeler:Silikonkaucuk,
YapıĢma.
POSS,
MekanikÖzellikler,
TeĢekkür:Bu çalıĢmaTürkiyeBilimselveTeknolojikAraĢtırmaKurumu
(TÜBITAK) tarafındandesteklenmektedir (Proje No: 113M258).
154
BIOBASED
POLYMERIC
COMPOSITES /
BİYOESASLI
POLİMERİK
KOMPOZİTLER
155
NON-LINEAR RHEOLOGY AND COMBINED METHODS
IN RHEOLOGY AND PROCESSING
Manfred Wilhelm
Institute of Technical Chemistry and Polymer Chemistry
Karlsruhe Institute of Technology (KIT), 76131 Karlsruhe, Germany
[email protected]
ABSTRACT
Rheology as a science of flow of matter is highly influenced by the
topology and morphology and of the investigated polymer
molecules and fillers. Within this presentation three current
developments within our group will be presented. In the first part,
the direct influence of molecular structure on the non-linear
mechanical properties and the processing will be presented. Second
the combination of rheological measurements with a second
characterization method (NMR, X-ray, dielectric spectroscopy etc.)
is described. These new developments gain unique information
about molecular dynamic and structure of time and shear dependant
phenomena within polymers.
Furthermore new ways to determine mechanical instabilities alike
shark skin, stick-slip or gross melt fracture via the related pressure
fluctuations in capillary rheology and slit dye extrusion is presented.
This allows us to quantify pressure fluctuations in the mbar regime
with several ms time resolution for optimized processing.
Lit.:
1) K. Hyun, C.O. Klein, M. Wilhelm, K.S. Cho, J.G. Nam, K.H.
Ahn, S.J. Lee, R.H. Ewoldt, G.H. McKinley; A Review on
Nonlinear Oscillatory Shear tests: Analysis and Application of
Large Amplitude Oscillatory shear (LAOS); Prog. Polym. Sci. 36
1697 (2011)
156
2) H. Palza, S. Filipe, I.F.C. Naue, M. Wilhelm; Correlation
between Polyethylene Topology and its Melt Instabilities by
Determining In-Situ Pressure Fluctuations and Using Advanced
Data Analysis; Polymer 51 522 (2010)
3) T. Meins, K. Hyun, K. Ratzsch, C. Friedrich, B. Struth, M.
Wilhelm; Combined methods in Rheology: Rheo-SAXS, RheoNMR and Rheo-Dielectric to bridge length and time scales; Annual
Transactions the Nordic Rheology Society, 19 201 (2011), ISBN
978-952-15-2589-6
157
SYNTHESIS OF BIOBASED OLEOCARBONATES AND
THEIR USE IN THE PRODUCTION OF THERMALLY
ENHANCED NANOFIBERS BY ELECTROSPINNING
BĠYOESASLI OLEOKARBONATLARIN SENTEZLENMESĠ
VE ELEKTROEĞĠRME ĠLE TERMAL OLARAK
ĠYĠLEġTĠRĠLMĠġ NANOLĠF ÜRETĠMĠNDE
KULLANILMALARI
Nihal Sarier1, Refik Arat1, Ezgi Ceren Boz2, Emel Onder2
1 Faculty of Engineering, Istanbul Kultur University, Ġstanbul,
Turkey.
2 Faculty of Textile Technologies and Design, Istanbul Technical
University, Istanbul, Turkey.
[email protected]; [email protected]; [email protected];
[email protected]
ABSTRACT
Aim
Thermal management named as the dynamic heat-storage, has
attracted more attention in the last decade because of the demand for
developed energy conservation as well as improved thermal
comfort. Phase change materials (PCMs), as thermally active
materials, have a buffering effect against temperature changes. A
PCM is capable of absorbing or releasing large amount of heat
during phase transitions between two solid states and/or liquid and
solid states. Various encapsulating and shape stabilizing methods for
PCMs have been developed by researchers and industry prior to
their application on the surfaces for reducing their reactivity with the
outside environment, decreasing the evaporation and diffusion rates
and promoting the ease of handling [1].
Fatty acids, fatty alcohols and their derivatives, obtained from fats
and oils, serve as an important raw material for the oleochemical
industry, since they are from biomass resources. Recently, fatty
acids and their derivatives have attracted attention as potential
158
biobased PCM candidates in consequence of their attractive thermal
characteristics [2,3].
With the aim of spreading out the biobased PCMs away from fatty
acids and fatty acid derivatives, this study concerns with the
synthesis of two oleocarbonates, namely dihexadecyl carbonate and
dioctadecyl carbonate, from fatty alcohols through a carbonate
interchange reaction, and examines for their potential to be used as
potential biobased PCM in dynamic thermal management of various
composites such as clothing textiles and building envelopes. In the
second part of the study, bicomponent nanofibers of those
oleocarbonates have been produced using poly olefins as shell and
oleocarbonates as core material by the coaxial electrospinning
process.
Oleochemical carbonates were prepared and purified following
published literature procedures [4] using hexadecanol (C16-palmityl
alcohol), and octadecanol (C18-stearyl alcohol). All the reagents
were technical grade and used without further purification (SigmaAldrich Inc.). Core-shell nanofibers were obtained from 20‒1wt%
polyolefin shell solutions and 20wt% oleocarbonate solution using
Yflow coaxial electrospinning system at 16kV potential. Thermal
characterizations of oleocarbonates and electrospun oleocarbonate
nanofibers were conducted by Differential Scanning Calorimeter
(DSC) measurements. For structural and surface characterization,
Fourier Transform Infrared Spectrometer (FTIR) and Scanning
Electron Microscope (SEM) analyses of all samples were also
performed.
Discussion
The thermal behaviors of dihexadecyl and dioctadecyl carbonates
during heating and successive cooling in DSC analysis are given in
Figure 1. The heat capacity of dihexadecyl carbonate was 192.8 Jg-1
between 33.9–47.8oC and of dioctadecyl carbonate was 178.2 Jg-1 at
47.4–51.1oC which were quite remarkable in terms of their
159
contribution to the dynamic thermal management of PCM
incorporated products.
(a)
(b)
Figure 1.DSC heating and cooling measurements of (a) dihexadecyl
carbonate; (b) dioctadecyl carbonate, at the rate of 10 oCmin-1, 4 th
cycle.
Electrospun nanofibers, carrying the thermal properties of
corresponding oleocarbonate, were highly competitive with other
existing strategies of encapsulating and shape-stabilizing PCMs.
Key words: Phase change materials, oleocarbonate, electrospinning,
DSC.
Acknowledgement
This work is based on research project 213M281, which has been
funded by the Scientific & Technical Research Council of Turkey
160
(TUBITAK). We also thank Istanbul Kultur University for financial
support.
ÖZET
Amaç
Dinamik ısı depolama olarak da adlandırılan ısı yönetimi,
geliĢtirilmiĢ enerji tasarrufuna ve iyileĢtirilmiĢ termal konfora olan
talep nedeni ile son on yılda daha fazla dikkat çekmeye baĢlamıĢtır.
Termal olarak aktif malzemelerden, faz değiĢtiren malzemeler
(FDM‟ler) sıcaklık değiĢimlerine karĢı tampon etkisine sahiptirler.
FDM‟ler, katı-katı ve/veya katı-sıvı faz değiĢimi süresince yüksek
miktarlarda ısı soğurma veya salıverme kapasitesine sahip
malzemelerdir. AraĢtırmacılar ve sanayi tarafından yüzey
uygulamalarında, dıĢ çevre ile olan etkileĢimi azaltmak, buharlaĢmadifüzyon oranlarını düĢürmek ve kullanım kolaylığı sağlamak
amacıyla FDM‟ler için çeĢitli kapsülleme ve Ģekil sabitleme
yöntemleri geliĢtirilmiĢtir [1].
Biyokütle kaynaklı olan katı ve sıvı yağlardan elde edilen yağsı
asitler, yağsı alkoller ve bunların türevleri, oleokimya endüstrisi için
önemli hammaddelerdir. Son zamanlarda yağsı asitler ve bunların
türevleri, sahip oldukları ilgi çekici termal özellikleri nedeni ile
biyoesaslı FDM adayı olarak dikkat çekmektedirler[2,3].
Bu çalıĢmada, yağsı asitler ve türevlerinden oluĢan biyoesaslı
FDM‟leri geniĢletmek amacı ile; yağsı alkoller kullanılarak karbonat
değiĢim reaksiyonları ile dihekzadesil karbonat ve dioktadesil
karbonat olmak üzere iki farklı oleokarbonat sentezine yönelinmiĢ;
sentezlenen bu malzemelerin giysi ve bina yalıtımı gibi çeĢitli
uygulamalarda dinamik ısı yönetimi yapabilen biyoesaslı FDM
olarak kullanılabilme olanakları incelenmiĢtir. ÆalıĢmanın ikinci
aĢaması olarak, çift eksenli elektroeğirme yöntemi ile poliolefinlerin
kabuk, sentezlenen oleokarbonatların öz malzeme olarak kullanıldığı
bikomponent nanolifler üretilmiĢtir.
Malzeme ve Metot
Oleokimyasal karbonatlar literatüründe [4] verilen yöntemden
yararlanılarak hazırlanmıĢ ve saflaĢtırılmıĢtır; bu iĢlemlerde
161
hekzadekanol (C16-palmitil alkol) ve oktadekanol (C18-stearil
alkol) kullanılmıĢtır. Kullanılan tüm reaktif malzemeler teknik
kalitedir, herhangi bir saflaĢtırma yapılmadan kullanılmıĢtır (SigmaAldrich Inc.). Kabuk-öz nanolifler, kabuk malzeme olarak %1‒20
poliolefin çözeltileri, öz malzeme olarak %20 oleokarbonat çözeltisi
kullanılarak, Yflow çift eksenli elektroeğirme sisteminde 16 kV
gerilim ile üretilmiĢtir. Oleokarbonatların ve oleokarbonat
nanoliflerin termal karakterizasyonları diferansiyel taramalı
kalorimetre (DSC) ölçümleri ile yapılmıĢtır. Malzemelerin yapısal
ve yüzey özellikleri Fourier dönüĢümlü kızılötesi spektrometre
(FTIR) ve Taramalı elektron mikroskop (SEM) analizleri yapılarak
incelenmiĢtir.
TartıĢma
Dihekzadesil ve dioktadesil karbonatların ısıtma ve takip eden
soğutma süresince gösterdikleri termal davranıĢları ġek.1‟deki DSC
analizinde verilmektedir. Dihekzadesil karbonatın 33.9–47.8oC
sıcaklık aralığında 192.8 Jg-1 ısı kapasitesine, dioktadesil karbonatın
ise 47.4–51.1oC sıcaklık aralığında 178.2 Jg-1 ısı kapasitesine sahip
olduğu görülmektedir. Bu sonuçlar, FDM olarak kullanılacakları
ürünlere dinamik ısı yönetimi özelliği kazandırabilmeleri
bakımından dikkat çekicidir.
162
(a)
(b)
ġekil 1. DSC ısınma ve soğuma eğrileri (a) Dihexadesil karbonat,
(b) Dioktadesil karbonat (10oC/dak, dört çevrim)
Kullanılan oleokarbonatın termal özelliklerine sahip olduğu
belirlenen elektroeğrilmiĢ nanoliflerin, FDM‟lerin kullanıldığı
kapsülleme ve Ģekil sabitleme gibi diğer mevcut yötemlere karĢı
yüksek bir rekabet gücüne sahip olacağı görülmektedir.
Anahtar kelimeler Faz değiĢtiren malzemeler, oleokarbonat,
elektroeğirme, DSC.
Resources
[1] Sarier, N. and Onder, E., Organic phase change materials and
their textile applications: An overview, Thermochim. Acta, 540,
7–60 (2012).
[2] Sari,A., Eutectic mixtures of some fatty acids for low
temperature solar heating applications: Thermal properties and
thermal reliability, Applied Thermal Engineering 25 (2005)
2100–2107.
163
[3] Kenar, J. A., Latent heat characteristics of biobased
oleochemical carbonates as potential phase change materials.
Sol. Energy Mater. Sol. Cells2010, 94, 1697– 1703.
[4] Kenar, J. A., Knothe, G., Copes, A. L., Synthesis and
characterization of dialkyl carbonates prepared from mid-, longchain, and guerbet alcohols. J. Am. Oil Chem. Soc.2004, 81,
285– 291.
164
ENCAPSULATION OF LINSEED OILFOR SELF HEALING
COATINGS
KENDĠNĠ ĠYĠLEġTĠREBĠLEN KAPLAMALAR ĠÇĠN KETEN
TOHUMU YAĞININ KAPSÜLLENMESĠ
Göksenin Kurt Æömlekçi, Sevgi Ulutan,Dilek Dönmez,
ġeyma Akgül, Nilüfer Konukçu Gizem Civan
Ege University, Dept of Chemical Engineering, 35100, Bornova,
Izmir-Turkey
ABSTRACT
Introduction
Worldwide cost of corrosion has been estimated to be nearly $300
billion per year. Polymeric coatings protect a substrate from
environmental exposure. However they are susceptible to damage
induced by several factors during their service life. The cracks lead
to the formation of microcracks deep within the structure and in
turn, to accelerated corrosion of the substrate. Since conventional
repair methods are not effective for healing them, poly(ureaformaldehyde) (UF) encapsulating linseed oil is embedded into
coating for self-healing ability.
Aim
Encapsulation applied to produce self-healing coatings has been
studied herein. Production of microcapsules consisting of ureaformaldehyde resin shell and linseed oil core has been carried out
through in-situ polymerization utilizing both conventional and prepolymerization methods. Influence of encapsulation method, process
conditions and surfactant type on performance of encapsulation
process has been taken under investigation by means of optical
microscopy studies focusing on the size, shape and distribution of
capsules.
165
Linseed oil (LawterTM) have been encapsulated with Urea and
Formaldehyde (Merck AG). Resorcinol (Merck AG) and NH4Cl
(Horasan Kimya) are crosslinker and hardener, respectively.
Polyvinyl
alcohol
(PVA,
Sigma
Aldrich
Co),
Polyoxyethylen(20)sorbitan monooleate (TW 80, Merck AG),
Linear Alkyl Benzene Sulphonic Acid ester (LABSA, Technical
grade) and Polyvinyl pyrrolidone (PVP, Technical grade) have been
used as surfactants.
Conventional one-step and pre-polymerization methods, both insitu, have been carried out formicroencapsulation under isothermal
conditions at 55±2oC and 1 atmosphere. Besides pH, surfactanttype
and stirring rate are considered as the influencing parameters on the
process.The size and distribution of microcapsules have been
determined from the optical microscope images taken byusing a
Leica DFC 295 instrument.
The microcapsules obtained through conventional method, stick
together due to the oily residues remained around them. However, in
the case of pre-polymerization method, the microcapsules were
obtained which are easy to wash even with only water.
The pH of the solution affects directly urea formaldehyde reaction
that dominates the microcapsule properties. Thesurfactant used as
emulsifier allows formation of stable oil/water dispersion lowering
the surface tension of liquid and interfacial tension between two
liquids and making spreading easy.
While LABSA and PVP have given tacky mixtures which are not
suitable for the polycondensation reaction, free flowing powders
have been obtained as PVA and TW 80 used. The capsules with
average diameter of 62 µm spheres in the range of 23–109 µm have
been obtained at a stirring rate of 800-1500 rpm.
166
Conclusion
Pre-polymerization method has resulted in free flowing powder
which is appropriate for coating application. The pH of the solution
affects directly the microcapsule properties. Surfactant type and
stirring rate play an important role to obtain a stable emulsion and
the desired range of capsule size and form.
Keywords:Self healing, coating, microcapsule, urea-formaldehyde
resin, linseed oil, polymerization, surfactant.
References



Aissa, B., Therriault, D., Haddad, E., Jamroz, W.; “Self-healing
materials systems: Overview of major approaches and recent
developed technologies”, Advances in Material Science and
Engineering 2012 (2011) 1-17
Blaiszik, B. J., Caruso, M. M., McIlroy, D.A., Moore, J. S.,
White, S. R., Sottos,N. R.; “Microcapsules filled with reactive
solutions for self-healing materials”, Polymer 50 (2009) 990–
997
Cho, S. H., White, S.R., Braun, P. V.; “Self-Healing Polymer
Coatings”, Advanced Materials 21 (2009) 645–649
ÖZET
GiriĢ
Korozyon olarak tanımlanan kimyasal aĢınmanın dünya çapındaki
maliyeti yıllık 300 milyar $ civarındadır. Polimerik kaplamalar
altındaki tabakayı çevresel etkilere karĢı korur. Ancak bu kaplamalar
hizmet ömrü süresince, çeĢitli etkenlerin vereceği hasarlara açıktır.
Bu durum, kaplamada mikro çatlakların oluĢumuna ve korozyonuna
neden olur. Geleneksel onarım teknikleri alt tabakanın aĢınmasını
hızlandıran bu görülemeyen mikro çatlakları onarmak için etkili
olmadığından kendini onarabilen yapılar için keten tohum yağı
poli(üre-formaldehit) ile kapsüllenerek yapıya gömülür.
167
Amaç
Bu çalıĢmada, kendini iyileĢtirebilen kaplamalar için kapsülleme
uygulanmıĢtır. Üre – formaldehit reçinesi kabuğu, keten tohumu
yağı özü oluĢturan mikrokapsüller, geleneksel ve ön-polimerleĢme
yöntemleri ile yerinde polimerleĢme uygulanarak üretilmiĢtir.
Uygulanan yöntem, süreç koĢulları ve yüzey aktif madde türünün
kapsülleme iĢleminin baĢarımına etkileri optik mikroskop
çalıĢmaları ile kapsül boyutu, Ģekli ve boyut dağılımı üzerinden
incelenmiĢtir.
Malzeme ve Yöntemler
Keten tohumu yağı (LawterTM) üre ve formaldehit (Merck AG)ile
kapsüllenmiĢtir. Æapraz bağlayıcı olarak Rezorsinol (Merck AG) ve
sertleĢtirici olarak NH4Cl (Horasan Kimya) kullanılmıĢtır. Yüzey
aktif maddeler olarak Polivinil alkol (PVA, Sigma Aldrich Co),
Polioksietilen(20)sorbitan monooleat (TW 80, Merck AG), ve
Linear Alkil Benzen Sülfonik asit esteri (LABSA, Teknik) ve
Polivinil pirolidon (PVP, Teknik) kullanılmıĢtır.
Mikrokapsülleme için 55±2oC ve 1 atmosferde yerinde
polimerleĢtirme ile geleneksel ve ön-polimerleĢme yöntemleri
uygulanmıĢtır.
pH‟ın yanı sıra, yüzey aktif madde türü ve karıĢtırma hızı süreci
etkileyen parametreler olarak incelenmiĢtir. Kapsül boyutu, Ģekli ve
boyut dağılımı Leica DFC 295 cihazı ile alınan optik mikroskop
görüntüleri ile saptanmıĢtır.
Geleneksel yöntemle üretilen mikrokapsüller etrafında kalan yağlı
kalıntılar nedeniyle topaklaĢan ve reçineye uygulanması mümkün
olmayan kapsüller oluĢmuĢtur. Ön-polimerleĢmede ise suyla bile
kolayca yıkanabilen mikrokapsüller elde edilmiĢtir. Æözelti pH‟ı
mikrokapsül özelliklerini belirleyen üre-formaldehit tepkimesini
doğrudan etkilemektedir.
168
Emülsiyon yapıcı olarak kullanılan yüzey aktif madde sıvının yüzey
gerilimini ve iki sıvı arasındaki arayüzey gerilimini düĢürüp
iyileĢtirici maddenin yayılmasını kolaylaĢtırarak kararlı bir yağ/su
emülsiyonu elde edilmesini sağlamaktadır.
LABSA ve PVP polikondensasyon tepkimesi için uygun olmayan
yapıĢkan bir karıĢım vermiĢ; PVA ve TW 80 ise tepkime ortamını
bozmamıĢtır. ÆalıĢmada 800-1500 devir/dakika karıĢtırma hızıyla
boyut dağılımı 23–109 µm olan, ortalama 62 µm çapında küre
Ģeklinde kapsüller üretilmiĢtir.
Son söz
Ön-polimerleĢme yöntemi kaplamaya uygun, serbestçe akan
mikrokapsüller vermiĢtir. Æözelti pH‟ı mikrokapsül özelliklerini
doğrudan etkilemiĢtir. Kararlı bir emülsiyon, uygun bir kapsül boyut
aralığı ve sağlanabilmesinde yüzey aktif madde türü ve karıĢtırma
hızı önemli rol oynamaktadır.
169
ENVIRONMENTAL
IMPACTS AND
WASTE
MANAGEMENT/
ÇEVRESEL ETKİ VE
ATIK YÖNETİMİ
170
WASTE MANAGEMENT OPTIONS FOR BIOBASED
Karl E. Lorber1, Gernot Kreındl1 AndErtuğrul Erdın2
1 MontanuniversitaetLeoben, Chair of Waste Processing
Technology and Waste Management, Franz-Josef-Straße 18, 8700
Leoben, Austria
2 DokuzEylül University, Izmir, Turkey
[email protected]
ABSTRACT:
Biobased Polymers or “Bioplastics” may be defined as polymeric
material partly or completely derived from biomass (regenerative
raw material). Biopolymers may be biodegradable (e.g. polylactic
acid (PLA), polyhydroxyalcanoates (PHAs) or polysaccharides
(starch & cellulose) or non-biodegradable (e.g. Bio-PE, Bio-PA,
Bio-PUR, Bio-PP, Bio-PET etc.) but in any case after use this
material becomes a new type of “modern waste”. In this paper,
waste management options for used bioplastic materials are
discussed. Due to the rapid development of the global bioplastic
market, increasing amounts of bioplastic wastes can be found in
bins. So far in Austria, there is no separate collection system for
bioplastics in household waste, and the portion of this new type of
waste in plastic-rich waste streams does not exceed 0.5 % of the
total municipal solid waste (MSW) collection. Treatment options for
(biodegradable) bioplastic waste are summarized in the following
below.
171
As shown, in Austria “Thermal Utilization” with energy recovery
(cogeneration of heat and power (CHP)) in municipal solid waste
incinerators (MSWI) is expected to be the favorite option due to
CO2-neutrality. There is also a scope for “Feedstock Recycling” of
“green” bioplastic-bottles, depending on the purity of secondary raw
materials. Separation of bio-polymers out of waste streams by
applying innovative near-infrared (NIR)-sorting is reported, using a
wavelength between 800-2400 nm.
Keywords: Bioplastic, Waste, Recycling
172
GREEN COMPOSITE MATERIALS WITH ENHANCED
STIFFNESS AND IMPACT RESISTANCE
O. Oguz Y. Z. Menceloglu
Advanced Composites and Polymer Processing Laboratory, Faculty
of Engineering and Natural Sciences, Sabanci University, Tuzla
34956, Istanbul, Turkey,
yusufm sabanciuniv.edu
ABSTRACT
Critical environmental and economical issues are stimulating
research in the mass production of sustainable materials for markets
that require low costs and high production rates. Particularly
attractive are the physical modification of biodegradable
thermoplastics such as Polylactic acid (PLA) based on blending with
an elastomer and/or natural fibers in which an economical way to
produce green composite materials, preventing further stresses on
the environment. However, PLA finds use in many industrial fields
due to its intrinsic properties such as high melting temperature, low
density, high chemical resistance and biodegradability, the poor
impact resistance is a major problem for a wide range of engineering
applications. Furthermore, the peak use of elastomers (synthetic
wastes) and cellulose based short fibers, which is not available is to
reuse in textile industry because of their length (natural wastes), is
becoming a world-wide waste disposal problem. To address these
global concerns, this study is an effort to create a new horizon for
the mass production of the advanced green composite materials by
the processing of the renewable sources and biodegradable
thermoplastics in a high-shear thermokinetic mixer. PLA was
chosen as a green thermoplastic matrix whereas crosslinked
Polyurethane wastes (w-PUR) and cellulose based short fibers were
used as renewable reinforcing agents with various filler
concentrations. Waste PUR was employed up to %30 by weight as
an impact modifier. The reuse of cellulose based short fibers was
173
considered as an alternative reinforcement to the incorporation of
glass fibers into biodegradable thermoplastics between 10-20% by
weight for many high performance applications. Briefly, 22%
increase in elastic modulus of PLA was achieved by the addition of
20% cellulose based renewable fibers (natural wastes) whereas 5fold increase in impact resistance was acquired in PLA/w-PUR
masterbatches as green composite materials modified by 30%
synthetic wastes. The main conclusion of the study is that the
extensive blending technology gives us the ability to produce high
performance green composite materials as well as managing the
world-wide waste disposal problem by reusing of synthetic wastes,
which is a great opportunity to ensure sustainability and reduce
enviromental and economical costs for many industries.
Furthermore, cellulose based renewable fibers can be used as an
alternative reinforcing agent to the glass fibers that is also quite
significant for engineering applications.
174
UTILIZATION OF FURNITURE PLANT RESIDUE AND
WASTE TIRE POWDER IN THE MANUFACTURE OF
HDPE BASED COMPOSITES
HDPE ESASLI KOMPOZĠTLERĠN ÜRETĠMĠNDE
MOBĠLYA FABRĠKASI ATIKLARININ VE ATIK LASTĠK
TOZLARININ DEĞERLENDĠRĠLMESĠ
Mengeloglu, FatihA,B – BaĢboga, Ibrahim H.A – Karakus, KadirA
a
Kahramanmaras Sutcu Imam University, Faculty of Forestry,
Department of Forest Industry Engineering, Kahramanmaras,
Turkey
b
KahramanmarasSutcu Imam University, Graduate School of
Natural and Applied Science, Material Science and Engineering,
Kahramanmaras, Turkey
[email protected]
ABSTRACT
Nowadays, theutilization of lignocellulosic basedflour and fiberas
fillers in the manufacture of thermoplastic polymer composites have
increased. Lignocellulosicfiller can be used in a virgin or waste
form. These materialshave many advantages including ease of
processing,lower cost, lower density and its renewability.In this
study, furniture plant residue (FPR) and waste tire powder
(polybutadiene) were used as fillers. The effect of fillers on the
mechanical properties of high density polyethylene (HDPE) based
composites were investigated. 30 and 40 weight percent FPR and 030 weight percent waste tire powder (WTP)with a 7.5% increments
were used. Composite were manufactured using single screw
extruder and hot press with cooling abilities. Manufactured
composites were conditioned and their tensile, flexural, impact and
hardness values were determined. Furniture plant residues were
successfully utilized in composite manufacturing. Increase of FPR
content reduced the tensile, flexural and impact strength but
175
improved the modulus values. Presence of WTP in the matrix
diminished strength properties but slightly improved the hardness
and elongation at break values. All manufactured groups provided
necessary values required by the ASTM D 6622 standards.
Key words: waste tire powder / composites / furniture plant residue
/ mechanical properties / HDPE / extruder
ÖZET
Günümüzde termoplastik kompozit üretiminde lignoselülozik esaslı
un ve liflerin dolgu maddesi olarak kullanımı artmaktadır.
Lignoselülozik dolgu maddeleri bakir ve atık halinde
kullanılabilmektedir. Bu materyaller iĢlenme kolaylıkları, ucuz
olmaları, düĢük yoğunluğa sahip olmaları ve yenilebilir olmaları gibi
avantajlara sahiptir. Bu çalıĢmada mobilya fabrikası atıkları (MFA)
ve kullanılmıĢ lastik tozları (KLT) (polibütadien) dolgu maddesi
olarak kullanılmıĢtır. Dolgu maddelerinin HDPE esaslı
kompozitlerin mekanik özellikleri üzerine etkisi araĢtırılmıĢtır. % 30
ve % 40 oranında MFA ve % 0-30 oranında (%7.5 luk artıĢla) KLT
kullanılmıĢtır. Kompozit üretimi tek burgulu ektsruder ve soğutma
kabiliyetine sahip sıcak pres kullanılarak gerçekleĢtirilmiĢtir.
Üretilen kompozitler iklimlendirmeye tabi tutulduktan sonra çekme,
eğilme, darbe ve sertlik testleri yapılmıĢtır. MFA‟larkompozit
üretiminde baĢarılı bir Ģekilde kullanılmıĢtır. Kompozit içerisindeki
MFA oranın artması ile çekme, eğilme ve darbe dirençleri düĢmüĢ
elastikiyet modülleri ise artmıĢtır.Kompozit içerisinde KLT‟nin
varlığı direnç özelliklerini olumsuz yönde etkilemiĢtir ancak sertlik
ve kopmada uzama değerlerini az miktarda artırmıĢtır. Üretilen tüm
kompozitlerASTM D 6622 standartlarını sağlamıĢtır.
Anahtar Kelimeler:mobilya fabrikası atıkları / atık lastik tozları /
kompozit / mekanik özellikler / HDPE / ekstruder
176
POLYMERIC COMPOSITES WASTE AS SOLID
RECOVERED FUEL (SRF) IN CEMENT INDUSTRY
Karl E. Lorber1, Renato Sarc1Ertugrul Erdin2
1 Montanuniversitaet Leoben, Chair of Waste Processing
Technology and Waste Management, Franz-Josef-Straße 18, A-8700
Leoben, Austria. Mail:[email protected].
2 Dokuz Eylül University, Izmir, Turkey.
ABSTRACT:
Solid Recovered Fuels (SRF) are waste fuels that are produced from
high calorific fractions of plastic-rich municipal, commercial and/or
industrial waste materials, having a Net Calorific Value (LHV)
between 11-25 MJ/kgOS, that are used in co-incineration plants (i.e.
grate firing systems, fluidized bed boilers or rotary kiln) for the
purpose of energy generation. In this paper, the preparation, quality
assurance and application of SRF rich on polymeric composite
waste for substitution of fossil fuel in the cement industry is
reported. As summarized in the graph below, preparation and
manufacturing of SRF is done in a 100,000 t/a (capacity) multi-stage
processing plant, including classifying and sorting of material
fractions as well as separation of ferrous (FE) and non-ferrous
(NON-FE) metals and PET-for recycling and rejecting of unwanted
material fractions like PVC and heavyweight inert materials (e.g.,
stones). This is followed by SRF-confectioning (i.e. crushing, drying
or pelletizing etc.) as summarized in the following graph.
177
Graph 1: Multistage processing scheme of one plant for preparation
of SRF
The classification into different SRF qualities or specifications
usually depends on the parameter: net calorific value [MJ/kgOS],
particle size d95 [mm], oversize fraction [%], impurities [%],
178
chlorine content [%], ash content [%] and moisture [%]. For quality
assurance of SRF, guidelines for representative sampling, sample
preparation and analyses are followed, as established in “CEN/TC
343-Solid Recovered Fuels” or ÖNORM EN 15442 etc.
Key-Words: Plastic wastes, solid recovered fuel (SRF), cement
industry
179
NOVEL APPROACHES
AND RESEARCH
INTERESTS /
YENİ YAKLAŞIMLAR
VE ARAŞTIRMA
ALANLARI
180
APPLICATIONS OF POLYMERIC COMPOSITES IN
CHROMATOGRAPHIC ANALYSIS
POLĠMERĠK KOMPOZĠTLERĠN KROMATOGRAFĠK
ANALĠZLERDEKĠ UYGULAMALARI
F. Nil ErtaĢ
LeventPelit, FüsunPelit, Hasan ErtaĢ
Ege Üniversity Science Faculty, Chemistry Department
Bornova, Ġzmir TURKEY
[email protected]
ABSTRACT
Nowadays, a large variety of modern composite materials are
being produced in order to meet the requirement of technological
applications. The properties of thesecomposite materialsstrongly
depend on the structure and the composition of the material and this
relationship is also important to the analytical chemist as it is to the
materialscientists. Designing required chemical properties, including
those for analytical applications, is also possible using composites
such as a film on electrodes for voltammetric measurements,
chromatographic stationary phases, and interfaces of films in surface
plasmon resonance measurements.
On the other hand, many composites involve nano sized
components such as metallic nanoparticles and metaloxides as well
as carbon nanotubes and other carbon based nanostructures.
Conducting polymers (CPs) exhibit electronic properties of
bothmetals and semiconductors and due to their stability and ease of
synthesis, CPs have been used as efficient sorbents for the sample
preparation purposes.
Nanomaterials, on the other hand,are very attractive materials
for analytical purposesspecifically due to their high surface area and
more efficient availability of the adsorbing sites. Amongthem, CPsbased nanoparticles and nanocompositeare quite dominant and many
reports concerningthe preparation and application of polypyrrole
(PPy), polythiophene (PTh) and Polyaniline (PANI) based
181
nanomaterialsand nano-composites as solid phase micro
extraction(SPME) fiber coatings have beenappeared in the literature.
Recent trend in analytical chemistry is to use greener methods
such as microextraction-oriented procedures which are rather easy to
be miniaturized and automated.This presentation covers a general
overview regardingthe recent applications of nanocomposite
structured CPs in novel extraction and microextraction techniques.
ÖZET
Günümüzde teknolojik uygulamaların gereksinimi doğrultusunda
çok çeĢitli kompozit malzemeler üretilmektedir. Bu kompozit
malzemelerin özellikleri malzemenin yapısı ve bileĢimi ile sıkı sıkıya
iliĢki içindedir ve bu etkileĢim malzeme bilimcisi için olduğu kadar
analitik kimyacı için de büyük önem taĢımaktadır. Analitik açıdan
istenilen kimyasal özellikleri taĢıyan malzemeler; voltammetrik
ölçümlerde elektrot üzerinde bir film tabakası biçiminde,
kromatografide ise durgun faz olarak tasarlanabilir. Öte, yandan birçok
kompozit malzeme nano boyutlu metalik parçacık, metal oksit ve
karbon nanotüp gibi karbon esaslı malzemeler içerebilir.
Ġlerken polimerler metal ve yarıiletkene benzer elektronik
özellikler sergiler ve karalı oluĢunun yanı sıra kolay sentezlenmesi
nedeniyle örnek hazırlama amacına yönelik sorbent olarak da
kullanılmaktadır. Öte yandan nanomalzemeler de geniĢ yüzey alanı ve
etkin adsorplama özellikleri nedeniyle analitik uygulamalarda dikkat
çekmektedir. Bunlar arasında iletken polimerlerin nanokompozit
yapıları egemen rol oynar ve son yıllarda literatürde katı faza mikro
ekstraksiyon (SPME) fiber yapımında PPy, PTh ve PANI esaslı
nanomalzemeler ve kompozitlere iliĢkin birçok çalıĢmaya
rastlanmaktadır.
Analitik kimyada son eğilimler; daha çevreci niteliği ile ön plana
çıkan ve minyatürize edilebilmesi ve otomasyona uygunluğu nedeniyle
mikro ekstraksiyon esaslı tekniklerin kullanımıdır. Bu sunum
kapsamında nanoyapılarla zenginleĢtirilmiĢ polimerlerin yeni
ekstraksiyon ve mikroekstraksiyon tekniklerinde uygulamalarına iliĢkin
genel bilgiler verilecektir.
182
PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF METAL
NANO PARTICLES -CONDUCTIVE POLYMER OR
CARBON BASED COMPOSITE ELECTRODES AND THEIR
ELECTROCHEMĠCAL APPLICATIONS
METALNANO PARÇACIK- POLĠMER YADA
KARBONESASLIKOMPOZĠTELEKTROTLARIN
HAZIRLANMASI, KARAKTERĠZASYONU VE
ELEKTROKĠMYASALUYGULAMALARI
Zekerya Dursun, ġükriye Karabiberoğlu, Æağrı Ceylan Koçak,
MürĢide Ceren KarakaĢ
Ege Univ., Science Fac., Dep.of Chem., 35100 BornovaĠzmir/Turkey
[email protected]
ABSTRACT
Aim
A composite material is a mixture of different components being it
homogeneous when seen in macroscopic scale and heterogeneous in
microscopic scale and shows better phsical and chemical properties
than those of the individual components used alone. In
electrochemistry, electrodes composites are associated to a blend of
at least a conductor phase and an insulating one or another
conductive material. Different proportions of each component will
lead to more conductive and stable electrodes. The fabrication
versatility of these materials allows the construction of different
forms and sizes, and also the introduction of chemistry modifiers
improving the selectivity and sensibility, and further, the possibility
of surface renewal keeping the properties. In recent years, the
incorporation of metal nanoparticles into polymers or into different
conductive carbon allotropes has attracted growing attentions,
because this type of nanocomposite would combine the unique
properties of metal nanoparticles (electrical, magnetic, optic ect.)
with the outstanding characteristics of polymer or carbon based
183
materials (high surface area, more porous centers ect).In this study,
metal nano particles modified conductive polymer or carbon based
composite electrodes were prepared and characterized with different
techniques and then the composite electrodes were used for
electrochemical and electroanalytical applications.
Conductive carbon allotropes or conductive polymers such as
polypyrole, poliaminophenol or poly(3,4-ethylenedioxythiophene)
and different metal nano particles containingcomposite electrodes
were prepared for electrocatalytic reaction of such fuels and for
selective and sensitive determination of various analytes. Three
electrodes system was used in voltammetric studies. Scaning
electron microscopy, transmission electron microscopy, atomic
force microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, cyclic
voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy were used
for both chemical and morphological characterization of composite
electrodes. Differential puls voltammetry aws also used
electroanalytical applications.
Metal nanoparticles modified polymer composite electrodes have
high catalytic activity which developed for using fuel cells. For this
purpose, the metal nanoparticles (Au, Pt, Ag, Zn, Cu, Ni) modified
polymer film (polypyrrole, polythiophene, polyaniline and poly paminophenol) electrodes were used for investigation of
electrocatalytic oxidation of borohydride, dimethyl ammine borane,
ammonia borane and oxygen reduction in alkaline media by our
research group. The most effective electrocatalytic composite
electrode on borohydride oxidation was obtained at simultaneous
electrochemical deposition of gold and platinum binary metals on
poly(p-aminophenol). In another study, the best catalytic activity
for oxidation reaction of ammonia borane and dimethyl ammine
borane were obtained by preparation of Au-Ag binary metals
modified poly aminophenol. The electrochemical behavior of
oxygen is particularly important for clean energy generation systems
184
as cathode reaction that oxygen reduction reaction can proceed by
two electron or four-electron pathways depending on electrode
material. For this aim, Poly ethylendioxythiophene polymer
electrode was prepared and then modified with nickel-copper nano
particles by repetitive potential cycles. Higher peak currents were
obtained at metal nano particles modified composite electrodes
compared to the other electrodes. In another study, a Pt-Au/PPAP/
composite electrode was shown high catalytic activity toward
oxygen reduction. Multiwalled carbon nanotube was also modified
with consecutive deposition of Au and Cu metals and applied to
catalytic reduction of oxygen and it was offered relatively positive
potentials and higher current values compared to the other
electrodes. Nanocomposite electrodes can also be provided
selectivity and sensibility toward analytes determination in complex
matrixes. For electroanalytical application, an Ag nanoparticles
decorated poly(thiophene) composite electrode was prepared for
selective and sensitive determination of caffeic acid in red wine. A
nickel nanowire modified poly (p-aminophenol) film GC (Ni/PPAP)
electrode was developed for investigation of electrochemical
behavior and sensitive and selective determination of dicofol in soil
samples. All composite electrodes surface were characterized with
TEM, SEM, EDX XPS and EIS that all techniques verified the
formation of nano particles and film formation on bare electrode
surface.
Results
From the electrochemical and characterization studies different
nanocomposite electrodes can be fabricated and applied to both
electrocatalytic reaction of such common fuels oxidation and
oxygen reduction reaction. Some composite electrodes were also
used in selective and sensitive analytical applications.
Keywords: Composite electrodes, metal nano particles modified
polymer electrodes .
185
ÖZET
Amaç
Kompozit malzeme, farklı maddelerin karıĢımından oluĢan
makroskopik anlamda homojen mikroskobik anlamda ise heterojen
yapıdaki maddeler olup, kendini oluĢturan her bir bileĢenden daha
iyi fiziksel ve kimyasal özellikler gösteren maddelerdir.
Elektrokimyada, en az bir iletken katman ile yalıtkan yada iletken
baĢka bir evrenin bir araya getirilmesi ile kompozit elektrotlar
oluĢturulur. Her bir bileĢeninfarklı oranlarının kullanılması ile
hazırlanan elektrotlar daha iletkenvekararlı olabilmektedir. Bu
malzemelerin eldesinde ki çok yönlülüğe bağlı olarak, farklı Ģekil ve
boyutlarda yapılabilmeleri yanında modifiye maddelerin kimyasının
tanımlanması ile seçimlilik ve duyarlılığı artırılır ve ayrıca yüzey
yenileme koĢullarında
özellikleri de
korunur.
Son
yıllarda,polimerya da farklıiletken karbonallotropları metalnano
parçacıklar ile bir araya getirilerek hazırlanan yapılar giderek artan
sayılarda çalıĢılmaktadır. Bunun nedeni nano kompozitlerin
hazırlanmasında kullanılan metal nano parçacıkların eĢsiz
elektriksel, optik ve manyetik vb. özellikleri ile çok sayıda gözenekli
merkezlere ve geniĢ yüzey alanına sahip polimerlerinden oluĢmasına
bağlanabilir. Bu çalıĢmada metal nano parçacıklarla modifiye
iletken polimer ya da karbon temelli kompozit elektrotlar
hazırlanmıĢ, farklı teknikler ile yüzey kimyası ve morfolojisi
saptandıktan sonra elektrokimyasal ve elektroanalitik uygulamaları
yapılmıĢtır.
Materyal ve Metot
Ġletken karbon allotropları ya da polipirol, poliaminofenol, poli(3,4
etilendioksitiyofen) gibi iletken polimerleri ve farklı metal nano
parçacıklar içeren hem kimi yakıtların elektrokatalitik
yükseltgenmeleri hem de kimi analitlerin seçimli ve duyar tayinleri
için kompozit elektrotlar hazırlanmıĢtır. Voltammetrik ölçümlerde
üçlü elektrot sistemi kullanılmıĢ.Kompzit elektrotların kimyasal ve
morfolojik yapılarının aydılatılmasında taramalı electron, geçiĢli
electron mikroskopları, atomic kuvvet mikroskobu, X-ıĢınları
fotoelektron
spektroskopisi,
döngüsel
voltammetri
ve
186
elektrokimyasal
empedans
spektroskopisi
kullanılmıĢtır.Eleketroanalitik uygılamalar için ise diferansiyel puls
voltammetri tekniği kullanılmıĢtır.
TartıĢma
Yakıt pillerinde kullanılabilecek yüksek katalitik etkinliğe sahip
metal nano parçacık modifiye polimer kompozit elektrotlar
geliĢtirilmektedir. Bu amaçla farlı metal nano parçacıklar ile
modifiye polimer (polipirol, poliamino fenol, politiyofen vb.)
kompozit elektrotlar hazırlanarak borhidrür, aminoboran ve dimetil
amino boranın elektrokatalitik yükseltgenmesi yanında oksijenin
indirgenmesinin
araĢtırılmasında
kullanılmıĢtır.
EĢ anlı
elektrokimyasal biriktirme ile Platin-altın bimetalik modifiye
poliaminofenol kompozit elektrot borhidrürün elektrokatalitik
yükseltgenmesinde en yüksek etkinliğe sahip elektrot olarak
saptanmıĢtır. Bir baĢka çalıĢmada, amino boran ve dimetil amino
boran için en yüksek katalitik etkinliği Au-Ag bimetalik modifiye
poliaminofenol elektrot göstermiĢtir. Oksijen elektrokimyasal
davranıĢı temiz enerjiüretim sistemleriiçin katot tepkimesi yönünden
önemli olup, indirgemesi, elektrotmalzemesine bağlı olarak iki
elektron ya da dört elektronun tek basamakta aktarılması ile yürür.
Bu amaca yönelik olarak, polietilendioksitiyofen ardıĢık olarak bakır
ve nikel metal parçacıklar ile modifiye edilerek oksijenin
elektrokatalitik indirgenmesinde kullanıldığında, diğer elektrotlara
göre daha yüksek pik akım değerleri elde edilmiĢtir. Bir baĢka
çalıĢmada Pt-Au/PPAP kompozit elektrot da oksijenin
indirgenmesine yüksek katalitik etkinlik göstermiĢtir. Æok duvarlı
karbon nanotüp ve Cu-Au nano parçacıklardan hazırlanmıĢ
kompozit elektrotlarda hem oksijenin indirgenme potansiyeli hem de
akımı yönünden karĢılaĢtırıldığı diğer elektrotlara göre daha yüksek
etkinliğe sahip oldukları saptamıĢtır. Nano kompozit elektrotlar
aynı zamanda çeĢitli analitlerin karmaĢık örnek ortamlarında seçimli
ve duyarlı tayinlerine olanak sağlamaktır. Analitik uygulama
amacıyla, Ag metal nano parçacık modifiye politiyofen kompozit
elektrot hazırlanmıĢ, kırmızı Ģarap örneklerinde seçimli ve duyar
kafeik asit tayini yapılabilmiĢtir. Ayrıca, Ni nano tel modifiye
187
poliaminofenol
kompozit
elektrot
geliĢtirilerekdikofolün
elektrokimyasal davranıĢı incelenmiĢ ve toprak örneklerinde seçimli
ve duyar dikofol tayini yapılabilmiĢtir. Tüm kompozit elektrotların
yapılarının aydınlatılmasında TEM, SEM, EDX XPS ve EĠS
teknikleri kullanılmıĢ,
camımsı karbon elektrot yüzeylerinde
polimer yapıların ve metal nano parçacıkların varlığı kanıtlanmıĢtır.
Sonuçlar
Elektrokimyasal ve karakterizasyon çalıĢmalarından, farklı çok
sayıda nano kompozit elektrotlar hazırlanabilmiĢ ve farklı yakıtların
ve oksijenin elektrokatalitik tepkimelerine uygulanmıĢtır.
Anahtar Kelimeler: Kompozit elektrotlar, metal nano parçacık
modifiye polimer elektrotlar.
188
IMPORTANCE OF COMPOSITE ELECTRODES IN
ELECTROANALYTICAL APPLICATIONS
ELEKTROANALĠTĠK UYGULAMA LARDA KOMPOZĠT
ELEKTROTLARIN ÖNEMĠ
Yusuf Dilgin, bZekerya Dursun, bGürel NiĢli, bH. Ġsmet Gökçel,
b
Berrin Yenigül
a
Æanakkale Onsekiz Mart Univ., Science and Art Fac., Dep. of
Chem. 17100 Æanakkale/Turkey
b
Ege Univ., Science Fac., Dep.of Chem., 35100 BornovaĠzmir/Turkey
[email protected]
a
ABSTRACT
Aim
Composite electrodes are consisted of at least one conductor
material such as Ag, Au, graphite andone insulator material such as
polystyrene, nujol, nafion, polyethylenglycol, cellulose acetate,
epoxy, teflon, silicone etc.. Recently, many researchers have focused
on the preparation and electroanalytical applications of composite
electrodes due to their important functions such as stability, surface
renewability, bulk modification, versatility, lower cost, sensitive and
selective responses etc. The aim of this study is to emphasize the
role and usability of composite electrodes in electroanalytical
applications.
Various composite electrodes such as azin type dyes modified
carbon based electrodes, molecular imprinted electrodes,
semiconductor (metal oxide or CdS, ZnS) electrodes were prepared
for the construction of electrochemical and photoelectrochemical
sensor of various analytes. Cyclic voltammetric, differential puls
189
voltammetric and amperometirc experiments were carried out using
Potentiostat/galvanostat with tradiational three electrode system.
Studies on electrochemical and also photoelectrochemical sensor of
some biologically and environmentally important molecules such as
ascorbic acid, NADH, sulphide, pesticides etc. and also construction
of photobiosensor for some compounds such as glucose etc. was
described using composite modified electrodes. Constructed
electrochemical and photoelectrochemical flow cells and
photelectrochemical sensors in Flow Injection Analysiswere also
presented.
Results
It can be concluded thatcomposites submit a good electrode material
for the construction of electrochemical and photoelectrochemical
sensors due to their important advantages as described above.
Keywords: Composite electrode, electrochemicalsensor.
ÖZET
Amaç
Kompozit elektrotlar Ag, Au, grafit gibi en az bir iletken material ve
polistiren, nujol, nafyon, polietilen glikol, selüloz asetat, epoksi,
Teflon, silicon gibi en az bir yalıtkan malzemeden oluĢmaktadır.
Kompozit elektrotların kararlılık, yüzey yenilenebilirliği, bulk
modifikasyon, çok yönlülük, düĢük maliyet, duyar ve seçici yanıtlar
gibi önemli özelliklerinden dolayı Son zamanlarda birçok
araĢtırmacı bu elektrotların hazırlanması ve elektroanalitik
uygulamalarına yönelmiĢlerdir. Bu çalıĢmanın amacı elektroanalitik
uygulamalarda kompozit elektrotların rolu ve kullanılabilirliğini
vurgulamaktır.
190
Materyal ve Metot
ÆeĢitli analitlerin elektrokimyasal ve fotoelektrokimyasal sensör
tasarımları için, azin türü boyar madde modifiye karbon bazlı
elektrotlar, moleküler baskılı elektrotlar, yarıiletken (metal oksitler
veya CdS, ZnS) modifiye elektrotlar gibi değiĢik türden kompozit
elektrotlar hazırlanmıĢtır. Döngüsel voltammetrik, diferansiyel puls
voltammetrik ve amperometrik deneyler geleneksel üçlü elektrot
sistemli potansiyostat/galvanostat kullanılarak gerçekleĢtirildi
TartıĢma
Kompozit modifiye elektrotlar kullanarak askorbik asit, NADH,
sülfür, pestisitler gibi biyolojik ve çevresel açıdan önemli bazı
moleküller için elektrokimyasal ve fotoelektrokimyasal sensörlerin
ve aynı zamanda glukoz gibi bazı bileĢiklerin biyosensör tasarımı
üzerine gerçekleĢtirilen çalıĢmalar sunulmuĢtur. Elektrokimyasal ve
fotoelektrokimyasal akıĢ hücreleri ve akıĢa enjeksiyon analizde
(flow injection analysis) fotoelektrokimyasal sensörlerden de
bahsedilecektir.
Sonuçlar:
Yukarıda bahsedildiği gibi kompozitler, sergilediği önemli
avantajları nedeniyle elektrokimyasal ve fotoelektrokimyasal sensor
tasarımında iyi bir elektrot materyali özelliği sunmaktadır.
Anahtar Kelimeler: Kompozit elektrot, elektrokimyasal sensor.
191
NOVEL APPROACHES,
TRAINING AND
REGULATIONS /
YENİ YAKLAŞIMLAR,
EĞİTİM VE MEVZUAT
192
RECENT DEVELOPMENTS ON STEM EDUCATION
AND INVESTIGATION OF POLYMERIC COMPOSITE
EDUCATION AT UNDER GRADUATE LEVEL
STEM EĞĠTĠMĠNDEKĠ SON GELĠġMELER VE
ÜNĠVERSĠTE DÜZEYĠNDE POLĠMERĠK KOMPOZĠT
EĞĠTĠMĠNĠN ĠNCELENMESĠ
Canan Nakiboğlu
Balıkesir University, Chemistry Education Division, BALIKESĠR
canan@balıkesir.edu.tr
ABSTRACT
STEM (science, technology, engineering and mathematics)
educationis a new movement in education to help teachers and
students understand how the academic disciplines of Science,
Technology, Engineering and Mathematics impact their world and
prepare them for the workforce of tomorrow. A well-prepared and
innovative STEM workforce is crucial to the nation‟s health and
economy. The engineering component of STEM education puts
emphasis on the process and design of solutions. It has been
advocated that engineering education has shifted away from treating
the science of engineering and engineering design as different
domains and is starting to integrate them (1). Engineering education
encourages the integration of engineering research and education to
accelerate technological and educational innovation and to improve
the quality and diversity of engineering graduates entering the
technical workforce. In this presentation, recent developments of
STEM education in the world and Turkey are discussed.
Although STEM education is very premature area in Turkey, STEM
has a priority in more of the Administration‟s education efforts in
the USA in recent years and they express that the improving STEM
education will continue to be a high priority (2). In addition, it is
indicated that STEM occupations are projected to grow faster than
193
the average for all occupations (3). Furthermore, STEM
competencies are increasingly required for workers both within and
outside specific STEM occupations.Thus, design graduate education
for tomorrow‟s STEM workforce is important. The occupations
related to polymeric composites and especially nanocomposites can
be accepted as STEM jobs.Especially, nanoscience-based
technologies have been reshaping the future of humankind and
emerging at a breathtaking rate. Most of these developments require
a confluence of disciplinary skills and include nanoscale science and
engineering concepts that are missing from traditional
compartmentalized undergraduate educational programs in STEM.
An interdisciplinary environment is needed to train engineers and
scientists effectively in the skills and knowledge required to make
valuable contributions in the nanoscale revolutions (4).
Polymeric composite materials is aresearch area that is in interaction
with other closely related areas and constitutes the basis for
production and determination of the function of advanced polymerbased composite materials and today‟s and tomorrow‟s structural
components (5). For this reason, it is important to examine the
engineering students‟ knowledge about basic concepts of polymeric
composite and closely related areas. In the second section of the
study, students‟ knowledge and the lecturers‟ views about these
concepts and polymeric composites teaching were investigated. The
results obtained from the questionnaires‟ analysis show that most of
the students have struggles and misconceptions at the definition of
basic concepts such as polymer, composite and polymeric
composites. The reasons of these results are discussed and in the
light of these findings, polymeric composite education is revised and
recommendations are provided.
Keywords:
STEM
Education,Polymeric
Composites,
Nanovomposites
194
ÖZET
STEM (Fen, Teknoloji, Mühendislik, Matematik) eğitimi, öğretmen
ve öğrencilerin fen, teknoloji, mühendislik, matematik gibi
akademik alanların yaĢamlarına nasıl etki ettiğini ve geleceğin iĢ
gücü için onları nasıl hazırladığını anlamalarına yardımcı olan
eğitimdeki yeni bir harekettir. Ġyi yetiĢmiĢ ve yenilikçi STEM iĢ
gücü, ulusların sağlık ve ekonomisi için çok önemlidir. STEM
eğitiminin mühendislik bileĢeni, tasarım ve süreç çözümüne vurgu
yapar. Mühendislik eğitiminin, mühendislik bilimi davranıĢından,
farklı alanlarla bütünleĢmiĢ mühendislik tasarımına kaydığı ifade
edilmektedir (1). Mühendislik eğitimi, teknolojik ve eğitimsel
geliĢimi canlandıracak mühendislik araĢtırmaları ve eğitimin
entegrasyonu ile teknik iĢgücüne katılacak mühendislik
mezunlarının kalite ve farklılığının geliĢtirilmesine destek verir. Bu
sunumda Türkiye ve dünyadaki STEM eğitimine ait son geliĢmeler
mühendisliğin eğitimle bütünleĢtirilmesini dikkate alarak
tartıĢılacaktır.
Her ne kadar STEM eğitimi Türkiye‟de çok yeni bir alan olsa da,
son yıllarda ABD de, hükümetin eğitim giriĢimleri arasında önceliğe
sahip olduğu ve bu önceliğin devam edeceği bizzat yetkililerce ifade
edilmektedir (2). Bunun yanı sıra STEM mesleklerinin, tüm
meslekler arasında en fazla büyüme hızına sahip olduğu
öngörülmektedir (3). Ayrıca özel STEM mesleklerinin hem içinde
hem dıĢında çalıĢanlar için STEM uzmanlığı giderek gerekli hale
gelmektedir. Bu açıklamalardan, yarının STEM iĢgücüne yönelik
üniversite eğitiminin oldukça önemli hale geldiği söylenebilir.
Polimerik kompozitler ve özellikle nanokompozitlerle ilgili
meslekler de STEM meslekleri olarak kabul edilebilir. Nanobilime
dayalı teknolojiler, insanlığın geleceğini yeniden Ģekillendirmekte
ve olağan üstü bir hızla yayılmaktadır. Bu geliĢmelerin çoğu,
disiplinler arası becerilerin bir bileĢimini gerektirir ve ayrı
bölümlerden oluĢan geleneksel üniversite eğitiminde eksik olan,
nano düzeyde fen ve mühendislik kavramlarını içerir. Nano düzeyde
değiĢimlere önemli katkı sağlamada gerekli olan bilgi ve becerilerin
195
mühendis ve bilim insanlarının etkin bir Ģekilde eğitmesi için
disiplinler arası bir çevreye gereksinim duyulur (4).
Polimerik kompozit materyaller, modern polimerik kompozitlerin ve
aynı zamanda bugünün ve geleceğin yapısal komponentlerinin
iĢlevlerinin belirlenmesi ve üretimi için temel oluĢturan ve diğer
alanlarla da yakından iliĢkili bir araĢtırma alanıdır (5). Bu nedenle,
mühendislik öğrencilerinin polimerik kompositlerle ilgili temel
kavramları ve onlarla iliĢkili alanlar hakkındaki bilgilerini incelemek
önemlidir. ÆalıĢmanın ikinci bölümünde, bu kavramlar ve polimerik
komposit öğretimi ile ilgili öğrencilerin bilgileri ve öğretim
üyelerinin görüĢleri araĢtırılmıĢtır. Anketlerden elde edilen sonuçlar,
öğrencilerin önemli bir kısmında polimer, kompozit, polimerik
kompozit gibi kavramların tanımlanması ilgili zorluklar ve yanlıĢ
kavramalar olduğu belirlenmiĢtir. Bu sonuçların nedenleri
tartıĢılarak, bu bulgular ıĢığında polimerik kompozit eğitimi gözden
geçirilecek, önerilerde bulunulacaktır.
Anahtar kelimeler:
Nanokompozit
STEM
Eğitimi,
Polimerik
Kompozit,
Kaynakça:
1)Tate, D., Chandler, J. R., Fontenot, A. D., & Talkmitt, S. (2010).
Matching pedagogical intent with engineering design process
models for precollege education. Artificial Intelligence for
Engineering Design, Analysis and Manufacturing, 24, 379–395.
2)Federal 5-year Strategic Plan for STEM Education,
http://www.ed.gov/stem.
3)BLS-STEM job reports, Occupational Outlook Quarterly, Spring
2014, www.bls.gov/ooq
4)Hensel, R., Edward, B., Shremshock, M., Carroll, L., Hornak, L.,
Jackson, K., Gannet, P., Cullison, A. And Barnhard, P. (2007).
Introduction to Nanotechnology Design Course for Freshmen and
Sophomores, Proceedings of American Society for Engineering
Education North Central Section Conference at West Virginia
Institute of Technology (WVUTech), March 30-31.
196
5)General Curriculumfor Education at Post-Graduate level in
Polymeric
Composite
Material.
http://www.ltu.se/cms_fs/1.29465!/polymeric_composite%20materi
als.pdf
197
TÜRKĠYE KOMPOZĠT SEKTÖRÜ 2014 YILI
DEĞERLENDĠRMESĠ
Ġsmail Hakkı Hacıalioğlu
Kompozit Sanayicileri Derneği
[email protected]
ÖZET
Ekonomik istikrar döneminde % 8 – 10 arasında büyüme göstererek
Avrupa da 6. sıraya yerleĢen Türk KompozitSektörü‟nün 2014 yılında
% 4 – 5 civarında büyüdüğü tahmin edilmektedir. Böylelikle 2014 yılı
sonunda KompozitSektörü‟nün toplam üretimi 245 bin tona ulaĢmıĢtır.
2014 Yılında; özellikle dolar kurunun istikrarsızlığı, çevremizdeki
ülkelerde yaĢanan savaĢ hali ve güven ortamı eksikliği ile ülkemizdeki
seçim ortamından kaynaklanan belirsizlikler ve Türk ekonomisinin
2014 yılı büyüme oranının geçtiğimiz yıllara göre daha düĢük
gerçekleĢmesi bu durumun ana nedenlerini oluĢturmaktadır.
Bütün bu faktörlere rağmen özellikle Otomotiv Sektörü, ĠnĢaat Sektörü,
Spor – Eğlence Sektörü, Rüzgar Enerjisi ve Mühendislik Plastikleri
sektörlerine hitap eden kompozit sektöründeki büyüme oranı çift haneli
rakamlara yaklaĢırken, Denizcilik ve Boru Tank Altyapı
Sektörlerindeki durgunluk sektörün ortalama büyüme oranını
düĢürmüĢtür.
Ġç piyasadaki daralma ve eksik üretimi ihracata yönelerek aĢmaya
çalıĢan sektör, çevremizde yaĢanan ve ülkemizi doğrudan etkileyen
olağanüstü geliĢmeler, Avrupa pazarlarındaki durgunluk, kurlardaki
istikrarsızlık ve özellikle kompozit üretiminin temel girdilerinden biri
olan doymamıĢ polyester reçine fiyatlarını doğrudan etkileyen petrol
fiyatlarındaki öngörülemeyen düĢüĢler sonucu uzun vadeli bağlantılar
ve anlaĢmalar yapma Ģansını bulmakta zorluklarla karĢılaĢmıĢtır.
Sektörün 2014 yılını 230 milyon AVRO civarında doğrudan ihracat ve
bu rakama yakın bir ithalat ile tamamlaması beklenmektedir.
198
2015 Yılında ülkemizde yeni bir seçim atmosferine girilmesi,
kurlardaki, petrol fiyatlarındaki ve hammadde fiyatlarındaki
öngörülemeyen oynamalardan dolayı ekonomik büyümenin 2014 yılı
seviyelerinde kalması halinde kompozit sektöründe yine 2014 yılı
düzeyinde büyüme beklenmektedir. Bölgemizde istikrarın oluĢması ve
Avrupa da ekonominin canlanması söz konusu olması halinde
üreticilerimizin ihracat performansı 2015 yılında daha da artacaktır.
199
POSTER
PRESENTATIONS/
POSTER
BİLDİRİLER
200
MECHANICAL, THERMAL AND -RAY SHIELDING
PROPERTIES OF HDPE/BN/Gd2O3 TERNARY
NAOCOMPOSITES:
“EFFECTS OF PARTICLE CONCENTRATION”
HDPE/BN/Gd2O3 ÜÇLÜ NANOKOMPOZĠTLERĠN
MEKANĠK TERMAL VE -IġINI ZIRHLAMA
ÖZELLĠKLERĠ:
“PARÇACIK KONSATRASYONUNUN ETKĠSĠ”
Oktay Baykara1, A. Alchekh wis2, ġ.Gozde Ġrim3, Fatih Kuluöztürk4,
Guralp Ozkoc2 , Ahmet Avcı5,Mahmut Doğru4
Fırat University, Fact.of Education, Science Education Dept.,
Elazığ/Turkey
2
Kocaeli University, Chemical Engineering Dept., Kocaeli/Turkey
3
Akdeniz University, Physics Dept., Antalya/Turkey
4
Bitlis Eren University, Physics Department, Bitlis/Turkey
5
Selcuk University, Mechanical Engineering Dept., Konya/Turkey
1
[email protected]
[email protected]
[email protected]
ABSTRACT
Aim
The particulate composites of high density polyethylene (HDPE)
with nano-hexagonal boron nitride (hBN) and nano-gadolinium
oxide (Gd2O3) can be a potential material for shielding neutron and
gamma () ray and possibly be used for structural materials for
space-crafts, nuclear power-plants, and medical applications etc.
The aim of this study is to investigate the mechanical, thermal and ray shielding properties (e.g. the effect of the particle concentration
201
on gamma radiation absorption) of HDPE/hBN/Gd2O3 of ternary
nanocomposites.
Nano-size hexagonal boron nitride (hBN) was purchased from
Bortek Company, Eskisehir/Turkey. Nano-gadolinium oxide
(Gd2O3) was purchased from ABCR GmbH and Co., Germany.
HDPE was a product of Sabic with an MFI of 20. As the
compatibilizer, maleated polyethylene (Sigma-Aldrich, Germany)
was used. The compounds were processed in a Xplore Instruments
15 cc microcompounder at 180C barrel temperature, 80 rpm screw
speed and 5 minutes residence time. The standard bars for
mechanical test were prepared using a laboratory injection molder
(Xplore 10 cc micro-injector). Mechanical properties were
determined by tensile and impact tests. Thermal properties were
measured via Differential Scanning Calorimeter (DSC) analysis. ray absorption properties (or linear attenuation coefficients) of
nanocomposites having different concentrations of nanoparticles
were determined for gamma rays of different energies obtained from
distinct radioactive point sources.
The results of mechanical tests showed that the tensile properties of
the composites were significantly affected by the addition of
nanoparticles into HDPE matrix. Tensile modulus exhibited a
remarkable improvement especially when the amount of Gd2O3
increased. The %-elongation at break was found to be higher than
that of neat matrix for some particular hBN/Gd2O3 combinations.
Impact strength showed a slight decrease with increasing amount of
filler. The usage of maleated-polyethylene in the composites
affected the mechanical performance. The -ray shielding properties
of composites improved with increasing nanoparticle content.
202
Keywords: radiation shielding materials; boron nitride; HDPE
composites; mechanical properties
Acknowledgement: This study is granted by The Scientific and
Technological Council of Turkey (TUBITAK) (Project no:
231M500)
ÖZET
Amaç
Nano hegzagonal bor nitrür (hBN) ve nano-gadolinyum oksit
(Gd2O3) dolgulu yüksek yoğunluklu polietilen (YYPE)
kompozitleri, gama () ve nötron ıĢınlarının zırhlanması için
potansiyel bir materyaldir.Uzay araçları, nükleer güç santralleri ve
sağlık uygulamaları gibi birçok uygulamada yapı materyalleri olarak
kullanılabilirler. Bu çalıĢmanın amacı; YYPE/hBN/Gd2O3 üçlü
nanokompozitlerinin, mekanik, termal ve  ıĢını zırhlama
özelliklerini incelemek ve özellikle gama radyasyon soğrulması
üzerine parçacık konsantrasyonunun etkilerinianlamaktır.
Materyal Ve Metotlar
Nano boyutlu hegzagonalbor nitrür (hBN), EskiĢehir/TÜRKĠYE‟de
bulunan BORTEK Ģirketinden satın alınmıĢtır. Nano Gadolinyum
Oksit (Gd2O3) ABCR GmbH Ģirketinden (Almanya) alınmıĢtır.
YYPE 20 MFI‟li Sabic‟in ürünüdür. UyumlaĢtırıcı olarak da maleik
anhidrit aĢılı polietilen (Sigma-Aldrich, Almanya) kullanılmıĢtır.
HarmanlarXplore Instrument firmasının ürettiği 15 cc
mikroharmanlayıca‟da 180C sıcaklık ve 80 rpm vida hızında
üretilmiĢlerdir. Alıkonma süresi herbir harman için 5 dakikadır.
Standarttest çubuklarının üretilmesinin ardından mekanik özellikler
çekme ve darbe testleri ilebelirlenmiĢtir. Termal özellikler
Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) analizi ile yapılmıĢtır.
Farklı konsantrasyonlarda nanoparçacık içeren nanokompozitlerin
203
gama ıĢını soğurma özellikleri (veya lineer zayıflama katsayıları),
farklı radyoaktif nokta kaynaklardan farklı enerjilerdeki gama
ıĢınları elde edilerek belirlenmiĢtir.
Mekanik testlerin sonuçları, kompozitlerin mekanik özelliklerinin
YYPE matris içine nanoparçacıkların eklenmesiyle önemli bir
Ģekilde etkilendiğini göstermiĢtir. Gd2O3 miktarı arttıkça çekme
modülü belirgin bir Ģekilde geliĢmiĢtir. Özellikle bazı hBN/Gd2O3
karıĢımlarının % uzama değerleri saf matrise göre çok daha yüksek
olarak bulunmuĢtur.
Darbe mukavemeti, dolgu miktarının
artmasıyla hafif bir azalma göstermiĢtir. Kompozitlere maleik
anhidrit aĢılı polietilen ilavesi mekanik özellikleri etkilemiĢtir.
Kompozitlerin gama ıĢınlarını zırhlama özellikleri, nanoparçacık
miktarının artmasıyla geliĢmektedir.
Anahtar kelimeler: Radyasyon zırhlama materyali, bor nitrür,
gadolinyum oksit, YYPE kompozitleri, mekanik özellikler
TeĢekkür: Bu proje Türkiye Bilimsel ve Teknolojik AraĢtırma
Kurumu(TÜBĠTAK)
tarafından
desteklenmiĢtir
(Proje
No:213M500).
204
THERMAL AND MORPHOLOGICAL PROPERTIES OF
NEW FLUORESCENT POLYURETHANES CONTAINING
IMIDE LINKAGE
ĠMĠD GRUBU ĠÇEREN YENĠ FLORESAN
POLĠÜRETANLARIN TERMAL VE MORFOLOJĠK
ÖZELLĠKLERĠ
Ali Avcı, Kamil ġirin
Celal Bayar University, Faculty of Sciences and Arts, Department of
Chemistry, 45140, Manisa, Turkey
[email protected]
ABSTRACT
Aim
Polyurethanes (PUs) are one of the important classes of
polymeric materials which have various applications such as
coatings, adhesives, construction, foams, and rubbers. They are
becoming increasingly important as engineering materials.
Unfortunately, the conventional PU is known to exhibit poor heat
resistance that limits their applications. For example, their
mechanical properties rapidly deteriorate above 80–90 °C and
thermal degradation takes place at temperatures above 200 °C.
Researches focused on improving the thermal stability of PU have
attempted in various ways. The most accepted approach for the
improvement of thermal stability of PUs is a chemical modification
in the structure by introducing thermally stable heterocyclic
polymers such as polyimine, urea, and polyimide [1-2]. Imidemodified PU (polyurethane-imide, PUI), which is a type of organic
polymer characterized by its outstanding sufficient flexibility and
good mechanical characteristics. It also possesses remarkable heat
resistance and excellent electrical and chemical durability properties
and has been widely applied in aerospace and microelectronic
industries at elevated temperatures [3-4].
205
In this study, we synthesized new imide group containing
polyurethanes using different diisocyanates. The synthesized
polymers were characterized by using FT-IR and NMR techniques.
TG-DTA technique was used to determine the stabilities of thermal
degradation. DSC analyses of the PUIs were also carried out to
determine the glass transition temperatures (Tg). The fluorescence
spectra of synthesized polymers were carried out to determine the
maximal emission-excitation intensities. The HOMO–LUMO
energy levels and electrochemical band gap values were obtained by
using cyclic voltammetry (CV) measurements.
Synthesis procedure of the imide group containing
polyurethanes is as follows: Diolmonomer(0.01 mol) was dissolved
in 30 ml dry DMF and added into a 250 ml three-necked roundbottom flask which was fitted with condenser, magnetic stirrer, and
inert gas supplier. Reaction mixture was heated up to 60˚C and
equivalent amount of diisocyanates TDI (0.01 mol), PDI (0.01 mol),
and HDI (0.01 mol) were dissolved in 30 ml DMF, and added into
the flask. Reactions were maintained for 6 h under Argon
atmosphere, cooled at the room temperature, and kept for 24 h. The
obtained PUIs were washed by methanol (2 x 50 ml), acetonitrile (2
x 50 ml), and distilled water (2 x 100 ml) to remove the unreacted
components. The products were dried in a vacuum oven at 75˚C for
24h [4,5].
Solubility test results indicate that the synthesized PUIs are
soluble in polar organic solvents like DMSO and DMF.
Electrochemical and optical properties of the synthesized PUIs were
also investigated and it was found that the synthesized P-1 has lower
band gaps than the others.PL spectra of the synthesized PUIs were
obtained in DMSO solutions. P-1 had higher fluorescence effect
when compared the others. All of the polymers can emit yellow–
206
green light in solution. Also, TGA results showed that the PUIs
derived from aromatic diisocyanates had relatively higher initial
degradation temperatures as compared to aliphatic diisocyanate.
They have between 214-260 °C onset temperature and above % 24
char at 1000oC. Also, thermal degradation values show that PUIs
have higher stability than conventional PU. Because of the fine
thermal and fluorescence properties the synthesized polymers are
potential candidates for thermally stable light-emitting materials.
.
Keywords: Thermally stable polyurethanes, fluorescence spectrum,
electrochemical properties.
ÖZET
Amaç
Poliüretanlar; kaplamalar, yapıĢtırıcılar, yapı malzemeleri,
köpükler ve kauçuk gibi çeĢitli uygulama alanı olan polimerik
materyallerin önemli sınıfından biridir. Mühendislik malzemesi
olarak sürekli artan öneme sahiptirler. Ne yazık ki, geleneksel
poliüretanlar düĢük termal dayanıma sahiptirler. Mekanik özellikleri
80–90 °C‟nin üzerine çıkıldığında bozulur ve 200 °C‟nin üzerine
çıkıldığında ise termal olarak bozunurlar. AraĢtırmacılar
poliüretanların termal kararlılığını artırmak için birçok çalıĢma
yapmıĢlardır. Termal kararlılığı artırmanın en iyi yolu poliüretanın
yapısına azometin, üre, epoksi, ve poliimid heterosiklik gruplar
eklemektir [1,2] Organik polimerlerin bir çeĢidi olan imid grubu ile
modifiye edilen poliüretanlar (poliüretan-imidler), yeterli esneklik,
iyi termal, mekanik ve elektriksel özelliklere sahiptirler. Aynı
zamanda, olağanüstü ısı direnci, mükemmel elektriksel, kimyasal
dayanımlarına sahiptirler. Bu özelliklerinden dolayı a uzay ve
mikroelektronik endüstrilerinde yüksek sıcaklıklarda yaygınca
uygulama alanı buluabilirler [3,4].
Bu çalıĢmada, farklı diizosiyanat bileĢikleri kullanarak imid
grubu içeren polüretanlar sentezledik. Sentezlenen polimerler FT-IR
207
ve NMR teknikleriyle karakterize edildi. Termal kararlılıkları TGDTA analiziyle, camsı geçiĢ sıcaklıkları (Tg) ise DSC analiziyle
tayin edildi. Floresans spektrumuyla maksimum emisyon-eksitasyon
Ģiddetleri belirlendi. HOMO-LUMO enerji seviyeleri ve
elektrokimyasal band boĢlukları döngüsel voltametri ölçümleri
sonucu elde edildi.
Materyal Ve Metod
Reaksiyonlar 250 ml‟lik reaksiyon balonlarında, argon
gazı altında, 3 saat süre ile 70 °C‟de geri soğutucu altında manyetik
karıĢtırıcıda sürekli karıĢtırılarak 25 ml DMF‟de çözülmüĢ diol
bileĢiklerinin (1x10-2 mol)‟ünün 15 ml DMF çözülmüĢ 2,4-toluen
diizosiyanat, 1,4-fenilen diizosiyanat, 1,6-hegzametilen diizosiyanat
(1x10-2 mol) bileĢikleri ile kondenzasyon reaksiyonu sonucu, Argon
atmosferine, poli(üretan-imid) bileĢiklerinin sentezi gerçekleĢtirildi.
Safsızlıkları uzaklaĢtırmak için, elde edilen poliüretanlar metanol,
asetonitril ve saf su ile yıkandı ve 75˚C‟de 24 saat kurutuldu [4,5].
Æözünürlük testleri sonucu, sentezlenen poli(üretanimid)lerin DMSO ve DMF gibi polar organik çözücülerde
çözündüğü görüldü. Poli(üretan-imid)lerin elektrokimyasal ve
optiksel özellikleri araĢtırıldı. Bunun sonucunda sentezlenen P-1
polimerinin diğer polimerlere göre daha düĢük band boĢluğuna sahip
olduğu belirlendi. DMSO çözücüsünde gerçekleĢtirilen floresans
ölçümleri sonucunda P-1 polimerinin daha Ģiddetli floresans piki
verdiği gözlendi. Ayrıca, sentezlenen bütün polimerlerin çözelti
ortamında sarı-yeĢil ıĢık yaydığı görüldü. TG analizi sonuçlarına
göre, aromatik diizosiyanatlardan elde edilen polimerlerin termal
dayanımı daha yüksektir. Polimerler 214-260 °C arasında ilk
bozunma sıcaklığına ve 1000 °C‟de % 24‟ün üzerinde kalıntıya
sahiptirler. Sonuç olarak, elde edilen poli(üretan-imid)lerin termal
kararlılığının geleneksel poliüretanlara göre daha iyi olduğu
görülmektedir. Bu iyi termal ve floresans özelliklerinden dolayı,
208
polimerler termal yönden kararlı ıĢık yayan materyallerde kullanım
bulabilir.
Anahtar kelimeler: Termal yönden kararlı poliüretanlar, floresans
spectrum, elektrokimyasal özellikler.
REFERENCES
[1] Mehdipour-Ataei, S., Keshavarz, S. (2003)Polym. Int. 52: 14871492.
[2] Hajipour, A.R., Omidian, F. (2010) High Perform. Polym.22:
550-566.
[3] Mallakpour, S., Tirgir, F., Sabzalian, M.R. (2010) J. Polym.
Environ. 18: 685-695.
[4] Chen, R., Cheng, Y., Chang, K.,(2009) J. Appl. Polym. Sci.
111:517-524.
[5] Kaya, Ġ., Avcı, A., (2012) Mater. Chem. Phys.133:269-27
209
THERMAL AND PHOTOPHYSICAL PROPERTIES OF
NOVEL POLYIMIDES CONTAINING URETHANE GROUP
ÜRETAN GRUBU ĠÇEREN YENĠ TÜR POLĠĠMĠDLERĠN
TERMAL VE FOTOFĠZĠKSEL ÖZELLĠKLERĠ
Ali Avcı, Kamil ġirin
Celal Bayar University, Faculty of Sciences and Arts, Department of
Chemistry, 45140, Manisa, Turkey
[email protected]
ABSTRACT
Aim
Polyimides are high-performance polymers because of their high
thermal stabilities, high transition temperatures, chemical resistance,
insulating, and good mechanical properties. Therefore, polyimides
have been widely used in many applications such as aerospace,
microelectronics, optoelectronics industries.[1] The excellent
properties of polyimides can be attributed to their rigid backbone
and strong inter- and intra-molecular interaction (formation of
charge transfer complex). Consequently, polyimides have poor
solubility in organic solvents and rather high glass transition
temperatures (Tg). This resulted in their poor processability and
high processing temperature, which limited the further applications
of polyimides. To overcome these limitations, many kinds of PIs
have been synthesized so far [2,3].
Also, another class of polymers are poly(urethane-imide)s (PUIs).
PUIs are including imide linkage in the main chain, and a lot of
studies are carried out to understand their both chemical and
physical properties. Moreover, their thermal stabilities have been
studied so far. [4,5] But only a few studies have been reported on
fluorescence and electrochemical properties of (PUIs) up till now
210
[6,7]. These properties of PUIs, thus, still need to research with new
contributions.
This study describes the synthesis of novel urethane group including
polyimides and investigates their photophysical, thermal,
electrochemical, and morphological properties.
Synthesis procedure of the imide group containing polyurethanes is
as follows: Diolmonomer(0.01 mol) was dissolved in 30 ml dry
DMF and added into a 250 ml three-necked round-bottom flask
which was fitted with condenser, magnetic stirrer, and inert gas
supplier. Reaction mixture was heated up to 60˚C and equivalent
amount of diisocyanates TDI (0.01 mol), PDI (0.01 mol), and HDI
(0.01 mol) were dissolved in 30 ml DMF, and added into the flask.
Reactions were maintained for 6 h under Argon atmosphere, cooled
at the room temperature, and kept for 24 h. The obtained PUIs were
washed by methanol (2 x 50 ml), acetonitrile (2 x 50 ml), and
distilled water (2 x 100 ml) to remove the unreacted components.
The products were dried in a vacuum oven at 75˚C for 24h [8].
Electrochemical and optical properties of the synthesized PUIs were
also investigated and it was found that the synthesized PUI-1 has
lower band gaps than the others.PL spectra of the synthesized PUIs
were obtained in DMSO solutions. PUI-1 had higher fluorescence
effect when compared the others. All of the polymers can emit
yellow–green light in solution. Also, TGA results showed that the
PUIs derived from aromatic diisocyanates had relatively higher
initial degradation temperatures as compared to aliphatic
diisocyanate. They have between 261-330 °C onset temperature and
above % 25 char at 1000oC. Also, thermal degradation values show
that PUIs have higher stability than conventional PU.Because of the
fine thermal properties the synthesized polymers are potential
candidates for thermally stable materials.
211
Keywords:Photoluminescence
properties,
polyimides, high performance polymers.
polyurethanes,
ÖZET
Amaç
Poliimidler; yüksek termal kararlılıkları, camsı geçiĢ sıcaklıkları,
kimyasal dirençleri, yalıtkanlıkları ve iyi mekanik özelliklerinden
dolayı yüksek performanslı polimerlerdir. Bu nedenle, uzay,
mikroelektronik ve optoelektronik endüstrisinde yaygınca
kullanılmaktadırlar [1]. Poliimidlerin bu mükemmel özellikleri sert
ana zincirine ve molekül içi-moleküller arası güçlü etkileĢime (yük
transfer kompleksi) dayandırılmaktadır. Sonuç olarak, poliimidler
organik çözgenler düĢük çözünürlüğe ve oldukça yüksek camsı
geçiĢ sıcaklıklarına (Tg) sahiptirler. Buna bağlı olarak da, düĢük
iĢlenebilirlik ve
yüksek iĢleme
sıcaklığı poliimidlerin
uygulamalarını sınırlandırmaktadır. Bu sınırlamaların üstesinden
gelmek için Ģimdiye kadar çok çeĢitli poliimid sentezi
gerçekleĢtirilmiĢtir [2,3]
Polimerlerin bir baĢka sınıfı da poli(üretan-imid)lerdir. Poli(üretanimid)ler ana zincirinde imid grubu içerirler. Hem kimyasal hemde
fiziksel özelliklerini anlamak için birçok çalıĢma yapılmıĢtır.
Dahası, termal kararlılıkları çok defa çalıĢılmıĢtır [4,5]. Ancak,
floresans ve elektrokimyasal özellikleri hakkında çok az sayıda
çalıĢma bulunmaktadır [6,7]. Bu nedenle, bu özelliklerini araĢtırarak
katkıda bulunmaya ihtiyaç bulunmaktadır.
Bu çalıĢmada, üretan grubu içeren yeni tür polimidlerin sentezi,
fotofiziksel, termal, elektrokimyasal ve morfolojik özellikleri
araĢtırmıĢtır.
Materyal Ve Metod
Reaksiyonlar 250 ml‟lik reaksiyon balonlarında, argon gazı altında,
3 saat süre ile 70 °C‟de geri soğutucu altında manyetik karıĢtırıcıda
sürekli karıĢtırılarak 25 ml DMF‟de çözülmüĢ diol bileĢiklerinin
212
(1x10-2 mol)‟ünün 15 ml DMF çözülmüĢ 2,4-toluen diizosiyanat,
1,4-fenilen diizosiyanat, 1,6-hegzametilen diizosiyanat (1x10-2 mol)
bileĢikleri ile kondenzasyon reaksiyonu sonucu, Argon atmosferine,
poli(üretan-imid) bileĢiklerinin sentezi gerçekleĢtirildi. Safsızlıkları
uzaklaĢtırmak için, elde edilen poliüretanlar metanol, asetonitril ve
saf su ile yıkandı ve 75˚C‟de 24 saat kurutuldu [4,5].
Poli(üretan-imid)lerin elektrokimyasal ve optiksel özellikleri
araĢtırıldı. Bunun sonucunda sentezlenen PUI-1 polimerinin diğer
polimerlere göre daha düĢük band boĢluğuna sahip olduğu
belirlendi. DMSO çözücüsünde gerçekleĢtirilen floresans ölçümleri
sonucunda PUI-1 polimerinin daha Ģiddetli floresans piki verdiği
gözlendi. Ayrıca, sentezlenen bütün polimerlerin çözelti ortamında
sarı-yeĢil ıĢık yaydığı görüldü. TG analizi sonuçlarına göre,
aromatik diizosiyanatlardan elde edilen polimerlerin termal
dayanımı daha yüksektir. Polimerler 261-330°C arasında ilk
bozunma sıcaklığına ve 1000 °C‟de % 25‟ün üzerinde kalıntıya
sahiptirler. Sonuç olarak, elde edilen poli(üretan-imid)lerin termal
kararlılığının geleneksel poliüretanlara göre daha iyi olduğu
görülmektedir. Bu iyi termal özelliklerinden dolayı, polimerler
termal yönden kararlı materyallerin üretiminde bulabilir.
Anahtar kelimeler:
Fotolüminesans özellikler,
performanslı polimerler.
poliüretanlar,
polimidler,
yüksek
References
[1] Serbezanu D, Vlad-bubulac T, Hamcıuc C, Aflori M. J. Polym.
Sci. Pol. Chem. 2010;48:5391–5403.
[2] Behniafar H, Ghorbani M. J. Appl. Polym. Sci. 2010;116:977–
985..
[3] Kausar A, Zulfiqar S, Ahmad Z, Sarwar MI. Polym. Degrad.
Stab. 2010;95:1826–1833.
213
[4] Chattopadhyay DK, Mishra AK, Sreedhar B, Raju KVSN.
Polym. Degrad. Stab. 2006;91:1837–1849.
[5] Chen W, Chen C, Yan W, Yi C, Wu S, Yeung KWK, Xu Z. J.
Appl. Polym. Sci. 2010;118:99–104.
[6] Mishra AK, Chattopadhyay DK, Sreedhar B, Raju KVSN. J.
Appl. Polym. Sci. 2006;102:3158–3167.
[7] Yeganeh H, Shamekhi MA. Polymer. 2004;45: 359–365.
[8] Avci A, ġirin K, Designed Monom and Polym. 17, No. 4, 380–
389
214
PREPARATION OF CARBON FILLED THERMOPLASTIC
COMPOSITES AND INVESTIGATION OF THEIR
ELECTROMAGNETIC WAVE SHIELDING PROPERTIES
KARBON DOLGULU TERMOPLASTĠK KOMPOZĠTLERĠN
HAZIRLANMASI VE ELEKTROMANYETĠK DALGA
KALKANLAMA ÖZELLĠKLERĠNĠN ĠNCELENMESĠ
Alper Kasgoz1, ,M. Begum Alanalp1 , Ali Durmus1
1 Ġstanbul Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya
Mühendisliği,
34320, Avcılar, Ġstanbul, TÜRKĠYE
2 Yalova Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Polimer Mühendisliği
Bölümü, 77100, Yalova, TÜRKĠYE.
[email protected] , [email protected],
[email protected]
ABSTRACT
Aim of the study
Main goal of the study was to prepare carbon filled polymer
composites consisting of different types of conductive carbon fillers
and cyclo-olefin copolymer (COC) and investigate their thermal and
mechanical properties, electrical conductivity and electromagnetic
interference (EMI) shielding performances in the frequency range of
300 MHz-3 GHz depending on the geometry and amount of fillers.
The COC used in this study was a commercial grade copolymer
(Topas® 8007) kindly donated by TOPAS. The carbon fillers
employed in the study were carbon black (Ensaco® 250), graphite
(TIMREX® KS75) and carbon fiber (AKSACA®). The samples were
prepared by melt processing method in a lab-scale co-rotating twin
screw extruder.
215
The aiming physical performances of samples were determined
depending on the geometry and amount of filler by measuring the
DC conductivity and electromagnetic interference shielding
properties of samples. It was found that the electrical conductivity
of samples enhanced with the increasing amount of fillers and this
enhancement exhibited a drastic increase up to a particular amount
of fillers called as the electrical percolation threshold. Conductivity
results indicated that the percolation thresholds values of samples
were found to be 15, 55 and 30 phr for the series of samples
prepared with the CB, G and CF, respectively. It was also observed
that higher conductivity values (0.01 s/cm) could be obtained by
using the carbon fiber. On the other hand, it was observed that the
electrical conductivity and SE values of samples could be improved
by increasing amount of carbon fillers into the composition. It was
determined that more than 90% of incident electromagnetic wave
could be shielded by the carbon fiber based composites.
Key words: Carbon, conductive composites, electromagnetic wave
shielding
Acknowledgments
This study was supported by TUBITAK, The Scientific and
Technological Research Council of Turkey, with the project number
of 114M081
216
ÖZET
Amaç
Bu çalıĢmada farklı geometrik yapılara sahip iletken karbon dolgular
ile termoplastik yapılı siklo-olefin kopolimer (COC) kullanılarak
farklı bileĢimlerde polimer kompozitlerin hazırlanması, dolgu
geometrisi ve oranının kompozitlerin ısıl ve mekanik özellikleri,
elektriksel iletkenlik ve 300 MHz-3GHz frekans aralığındaki
elektromanyetik dalgaları perdeleme performanslarına etkilerinin
incelenmesi amaçlanmıĢtır.
Materyal-Yöntem
ÆalıĢmada polimer faz olarak, TOPAS firması tarafından 8007®
ticari kodlu siklo-olefin kopolimeri (COC) kullanılmıĢtır. Karbon
dolgu olarak ise karbon elyaf (CF, AKSACA®), genleĢtirilmiĢ grafit
(G, TIMREX® KS75) ve karbon siyahı (CB, ENSACO® 250G)
kullanılmıĢtır. Farklı oranlarda dolgu içeren kompozitler eriyik
harmanlama yöntemi ile lab. ölçekli eĢ yönlü çift vidalı ekstruder
cihazında hazırlanmıĢtır.
ÆalıĢmada öncelikle farklı miktarlarda dolgu içeren örneklerin doğru
akım (DC) iletkenlikleri ve elektromanyetik dalga perdeleme
etkinlikleri ölçülerek kompozitlerin hedef kullanım performansları
dolgu türü ve oranına bağlı olarak incelenmiĢtir. Kompozitlerin
elektrik iletkenlik sonuçlarına göre bileĢimdeki dolgu oranının
artmasıyla iletkenliğin arttığı, belirli bir kritik dolgu oranı ile bu
artıĢın çok daha etkili olduğu gözlenmiĢtir (elektriksel perkolasyon
eĢiği). Ölçülen iletkenlik değerlerinden yola çıkılarak küresel,
tabakalı ve çubuksu geometriye sahip CB, G ve CF dolguları için
perkolasyon değerlerinin sırasıyla 15, 55 ve 30 (phr) olduğu
belirlenmiĢtir. Ayrıca CF kullanılan örnek serilerinde daha yüksek
iletkenlik değerinin (0.01 S/cm) elde edilebildiği tespit edilmiĢtir.
217
Diğer yandan, karbon dolgu ilavesi ile örneklerin elektrik iletkenlik
ve perdeleme etkinlik değerlerinin (PE) iyileĢtiği gözlenmiĢtir. Daha
yüksek iletkenlik sağlanan CF serisi örneklerde dıĢ ortamdan gelen
bir elektromanyetik dalganın %90‟dan fazlasının engellenebildiği
tespit edilmiĢtir.
Anahtar Kelimeler: Karbon, Ġletken kompozit, Elektromanyetik
dalga perdeleme
TeĢekkür
Bu çalıĢma TÜBĠTAK (Türkiye Bilimsel ve Teknolojik AraĢtırma
Kurumu) tarafından 114M081 kodlu proje ile desteklenmiĢtir.
218
TESTOSTERONE IMPRINTED COMPOSITE POLYMER
APPLIED ĠMPEDIMETRIC BIOSENSOR: PRELIMINARY
STUDY
TESTOSTERON MOLEKÜLÜ BASKILANMIġ KOMPOZĠT
POLĠMERĠN BĠYOSENSÖR UYGULAMASI: ÖNÇALIġMA
Alper Tolga Ekerc,Gözde AktaĢb, Æağrı Altuğa,Emir ÖzçalıĢkana, Sinan
Akgöla, Erhan Dinçkayaa, Adil Denizlid
a: Ege Üniversitesi Fen Fakültesi Biyokimya Bölümü, 35100 Ġzmir
b: Ġ.T.Ü. Fen-Edebiyat Fakültesi Polimer Bilimi ve Teknolojisi A.B.D.,
34469 Ġstanbul
c: Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Gıda Mühendisliği Bölümü,
35100 Ġzmir
d: Hacettepe Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü, 06800 Ankara
[email protected]
ABSTRACT
Molecular imprinted composite polymers (MIP) are polymeric
composite with high selectivity, may derivative with different type of
biochemical, cheap and easy production process. MATrp
(Methacrylamide tryptophan) is a composite polymer derivative of LTryptophan Methyl ester and Metachryl Chloride in cold media to form
a cryogel. In literature, there are few study on steroid imprinted
composite polymers; Lately, there is a few studies on MIP as
extraction/purification materials, however, there are very less study that
MIP on a biosensor. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS), is
a novel electrochemical method with sensitivity and biosensor specific
advantages.
Testosterone, is a steroid male hormone of mammals and birds
which has a formation of ketone (3‟ carbon), methyl (10‟ and 13‟
carbon), hydroxyl (17‟ carbon). Testosterone is a hydrophobic molecule
with low aqueous solubility. Testosterone is produced at adrenal gland
and Leiding cells of testicles, and mostly excreted by urine (%90) and
has few metabolic effect on human metabolism, which of important
219
ones can be count as regulation of sexual behavior and regulation of
carbohydrate metabolism via androgen metabolism.
Conventional testosterone measurement are expensive, time consuming
analyze with interference problematic of epimeric and other same
molecular steroids. Thus, poster exhibits a preliminary studies of MIP
used impedimetric biosensor system. Pre-studies shows that 10 ul MIP
applied biosensor shows an optimum results at pH=5, 10 minutes
incubation in 50 mM citrate buffer.
Keywords: Testosterone, impedance biosensor, molecular imprinted
composite polymers,
ÖZET
Moleküler baskılanmıĢ kompozit polimerler seçiciliği yüksek
üretimi basit ve hedef moleküle göre türevlendirilebilen yüksek yüzey
alanlı polimerlerdir. MATrp (Metakrilamid Triptofan), bir polimer
türevi olup L-triptofan metil ester ve metakrilol klorür‟ün soğuk
ortamda reaksiyonu sonucu oluĢturulur. Literatürde steroidlerin
moleküler baskılanmıĢ polimer (molecular imprinted polymer-MIP)
uygulamaları mevcuttur. Son zamanlarda biyolojik moleküllerin, MIP
aracılığı ile saflaĢtırma/uzaklaĢtırma amacıyla kullanıldığı çalıĢmalar
mevcuttur, ancak MIP‟lerin literatürde biyosensör çalıĢması olarak
kullanıldığı çalıĢma çok azdır. Elektrokimyasal impedans
spektroskopisi(EIS), elektrokimyasal bir yöntem olup sensör
çalıĢmalarında duyarlılığı ve diğer biyosensörlere özgü avantajları ile
öne çıkan bir yöntemdir.
Testosteron, memeliler ve kuĢlarda erkek cinsiyet hormonudur.
Steroid yapıda olan testosteron 3 numaralı karbonda keton, 10 ve 13
numaralı karbonda metil, 17 numaralı karbonda hidroksi grubu
içermekte olup hidrofobik yapısı baskındır ve suda çözünürlüğü çok
düĢüktür. Steroid hormonların üretim yeri olan böbrek üstü bezinde ve
testislerde Leiding hücrelerinde üretilir. Büyük oranda (%90) idrarla
atılır ve çok çeĢitli etkileri vardır. Bunların baĢında cinsel istek ve
androjen hormonu etkisi ile karbohidrat metabolizmasına etkisi gelir.
220
Konvansiyonel testosteron tayini pahalı ve zaman alan bir tayin
olup epimerik ve benzeri farklanmalardan kaynaklanan diğer
steroidlerden dolayı ölçümü zor bir moleküldür. Poster testosteron
baskılanmıĢ MATrp polimerinin impedans biyosensör uygulamasının
karakterizasyonunu ve optimizasyonunu içermektedir. ÆalıĢmada
bulunan ön bulgular 10 ul polimer uygulanmıĢ biosensorün pH=5 de
10 dk 50 mM sitrat tamponunda inkübasyon sonrası optimum ölçümü
verdiği bulunmuĢtur.
Anahtar kelimeler: Testosteron, impedans biosensörleri, moleküler
baskılanmıĢ kompozit polimer
221
PRODUCTION WITH GAS-ASISTED INJECTION MOULDING
TECHNOLOGY IN THERMOPLASTIC BASED MATERIALS
TERMOPLASTĠK ESASLI MALZEMELERDE GAZ
ENJEKSĠYON TEKNOLOJĠSĠYLE ÜRETĠM
Arzu Yalçın Melikoğlu1, Sami Sayer2, Özlem Kızılırmak Esmer1
Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi,Gıda Mühendisliği Bölümü,
Ġzmir-Türkiye
1
Ege Meslek Yüksek Okulu, Lastik ve Plastik Teknolojisi BölümüĠzmir-Türkiye
2
[email protected]
ABSTRACT
Today, composite materials produced from thermoplastic materials
using the injection-moulding method are being used in a wide range of
industries including the aviation industry, as well as automotive and
household appliance and packaging industry. In recent years, in the
production of thermoplastic parts, Gas-assisted Injection moulding
Technology (GIT) is viewed as an innovative technology compared to
other injection moulding methods since it improves the quality of parts,
reduces cycle time, creates freedom of design and decreases mould
lines.
During the GIT-injection process, pressurised N2 (Nitrogen) and/or CO2
gases are directed into the plastic fragment, (within or from outside of
the fragment), which is not yet solidified and a controlled cavity is
formed and a plastic fragment is produced with the moulding at lower
pressures. It has been reported that GIT reduces the weight of parts by
30% and the production cycle time by 40% in the production of
products in different geometric shapes such as (1) door handles or foot
pedals, (2) machinery in the shape of big lids and kitchen appliances,
(3) thin- and thick-edged machine assembly frames and laptop lids
from thermoplastic materials. In GIT, as part of the design and
222
moulding process, mechanical characteristics like rigidity and
durability play an important role in decreasing dents stemming from
standard wall thickness, gas pressure and material residue. Moreover,
thermal and rheological properties of the raw material, process
parameters like delay time and gas profile, position of the gas in the
machine and insertion angle, geometrical category of the material are
important parameters in defining product design criterion for GIT.
In this study, GIT in the production of thermoplastic parts, areas of
practice and its advantages and/or disadvantages with regard to the
moulding process with conventional injection, are examined.
ÖZET
Günümüzde termoplastik malzemelerden enjeksiyon kalıplama
yöntemiyle üretilen kompozit ürünler, uçak sanayinden, otomotiv,
beyaz eĢya ve ambalaj sanayine kadar geniĢ bir alanda kullanım imkanı
bulmaktadır. Son yıllarda özellikletermoplastik parça üretiminde; parça
kalitesinin iyileĢtirilmesi, çevrim süresinin azaltılması, tasarımda
serbestlik ve malzeme birleĢme çizgilerinin azaltılmasına olanak
sağlayan Gaz Enjeksiyon Teknolojisi (Gas-assisted Injection molding
Technology, GIT), diğer enjeksiyon kalıplama yöntemleri arasında
yenilikçi bir teknoloji olarak değerlendirilmektedir.
GIT, enjeksiyon ile kalıplama prosesinde henüz katılaĢmamıĢ olan
plastik parçaya (parça içinden veya dıĢından), basınçlı N2 (Azot)
ve/veya CO2 gazıgönderilerek parça içinde kontrollü boĢluk oluĢması
sağlanırken, daha düĢük basınçlarda kalıplama ile plastik parça üretilir.
Termoplastik malzemelerden;(1) tüp ve çubuk Ģeklindeki kapı kolları
ve ayak pedalları, (2) büyük kapak Ģeklindeki makine yan kapakları ve
mutfak ekipmanları, (3) ince ve kalın kesitli makina montaj çerçeveleri
ve laptop kapakları gibi farklı geometrik yapılardaki parçaların
üretiminde GIT‟nin kullanımının parça ağırlığını %30 oranında
hafiflettiği, çevrim süresini de%40 oranında azalttığı belirlenmiĢtir.
GIT‟de parça ve kalıp tasarımı; üründen beklenen sertlik, mukavemet
gibi makaniksel özelliklerin, parçada standart et kalınlığı, gaz basıncı
veya malzeme birikmesinden kaynaklanan göçüklerin azaltılmasında
223
önemli rol oynamaktadır. Ayrıca hammaddenin termal ve reolojik
özellikleri, gecikme süresi ve gaz profili gibi proses parametreleri,
makinede gazın pozisyonu ve proses açısı, malzemenin geometrik
kategorisi GIT‟de parça tasarım kriterlerinin belirlenmesiaçısından
önemli parametrelerdir.
Bu çalıĢmada, termoplastik parça üretiminde GIT, uygulama alanları
vegeleneksel enjeksiyon ile kalıplama prosesine göre avantaj ve/veya
dezevantajlarının incelenmesi amaçlanmıĢtır.
224
HEALTH AND SAFETY CONCERNS FOR NANOBIOCOMPOSITE FOOD PACKAGĠNG-MĠGRATION
NANO-BĠYOKOMPOZĠT GIDA AMBALAJ
MATERYALLERĠNDE SAĞLIK VE GÜVENLĠK
ENDĠġELERĠ-MĠGRASYON
Özlem Kızılırmak Esmer, Arzu Yalçın Melikoğlu
Ege Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Gıda Mühendisliği Bölümü, Ġzmir,
TÜRKĠYE
[email protected]
ABSTRACT
In recent years, nano-biocomposites have become to be regarded as an
innovative packaging materials, based on the new functional
characteristics that improve food quality and safety, and have found
new application potentials in the packaging sector. Nano-biocomposites
are nano-hybrid biocomposites in which nano particles are added as a
filling material to such biopolymer matrixes as plant- or animal-based
polysaccharides, proteins and lipids.
Adding nano particles as a filling material to biopolymers results in a
nano-biocomposite material that maintains its biodegradable
characteristics, overcoming the aspects that limit its use in the
packaging sector. In particular, nano materials such as montmorillonite
clay, Ag (Silver), ZnO (Zinc oxide) and TiO2 (Titanium dioxide), as
well as F3O4 and F2O3 (iron oxides), improve the barrier and mechanical
properties of biopolymers, increasing their thermal resistance and
giving antimicrobial property to food packaging. On the other hand, in
commercial applications, the potential migration of nano particles when
food comes into direct contact with the nano composite material is
considered to be an important issue for consumer health; and it is
known that this migration results in the transmission of nano material to
the human body when this food is consumed.
225
In 2011, the European Food Safety Authority (EFSA) issued a
memorandum highlighting uncertainties regarding the application of
nanotechnology to food and feed, drawing attention to the safe
consumption of these products. Furthermore, in European Union
Commission Charter 10/2011/EU on the use of plastic objects and
materials that are in contact with food, limits were defined regarding
the use of nano materials and migration limits, and the use of
carcinogenic, mutagenic or toxic material in food packaging was
forbidden.
In this study, an evaluation is made of the level of migration to food
from nano biocomposite packaging material, taking into consideration
total and specific migration limits.
ÖZET
Son yıllarda yenilikçi ambalaj materyalleri olarak değerlendirilen
“nano-biyokompozitler”, yeni fonksiyonel özellikleri ile gıda kalitesi ve
güvenliğinin geliĢtirilmesinde ambalaj sektöründe potansiyel uygulama
alanı bulmaktadır. Nano-biyokompozitler, bitkisel veya hayvansal
kaynaklı polisakkaritler, proteinler ve lipitler gibi biyopolimer
matrikslerin içerisine, nano partiküllerin, dolgu malzemesi olarak dahil
edilmesiyle elde edilen, nano-hibrit biyokompozitlerdir.
Biyopolimerlerin içerisine nano partiküller, dolgu malzemesi olarak
eklenmekte ve bu Ģekilde elde edilen nano-biyokompozit materyalin,
biyobozunur olma özelliği korunarak ambalaj malzemesi olarak
kullanımını sınırlandıran zayıf yönleri iyileĢtirilebilmektedir. Özellikle
montmorillant kil, Ag (GümüĢ), ZnO (Æinko oksit), TiO2 (Titanyum
dioksit) ve F3O4, F2O3 (demir oksitler) gibi nano materyaller,
biyopolimerlerin bariyer ve mekanik özelliklerini geliĢtirilmekte, ısıl
direncini arttırmakta ve gıda ambalajına antimikrobiyal özellik
kazandırmaktadır. Ancak ticari uygulamalarda nano-biyokompozit
malzemenin gıdaya direkt temas etmesi sonucu nano partiküllerin
gıdaya migrasyon potansiyeli, tüketici sağlığı açısından önemli bir konu
olarak değerlendirilmektedir. Nitekim nano-biyokompozit ambalaj
materyalinden gıdaya migrasyon, bu gıdanın tüketilmesi sonucu nano
226
materyalin insan vücuduna geçiĢine sebep olmaktadır.
2011 yılında Avrupa Gıda Güvenliği Otoritesi (EFSA)
birgenelgeyayınlayarak gıda ve yemde nanoteknolojik uygulamalardaki
belirsizliğe ve bu ürünlerin güvenli kullanımına dikkat çekmiĢtir.
Ayrıca Gıda ile temas eden plastik madde ve malzemelere iliĢkin
10/2011/EU sayılı Avrupa Birliği Komisyon Tüzüğünde, nano
materyallerin kullanımına sınırlama getirilerek, migrasyon limitleri
yeniden düzenlenmiĢ ve kanserojenik, mutajenik, toksik maddelerin
gıdaların ambalajlanmasında kullanımı yasaklanmıĢtır.
Bu çalıĢmada; nano-biyokompozit ambalaj materyallerinden gıdaya
migrasyonun, toplam ve spesifik migrasyon limitleri baz alınarak
değerlendirilmesi amaçlanmıĢtır.
227
THERMOPLASTIC POLYURETHANE /
BARIUMMETABORATE COMPOSITE FILMS
TERMOPLASTĠK POLĠÜRETAN / BARYUM METABORAT
KOMPOZĠT FĠLMLER
Betül Karadoğan, Zeynep Türk, Seyfullah MadakbaĢ
Marmara University Faculty of Science and Letters Department of
Chemistry, 34722, Kadikoy – Istanbul
[email protected]
ABSTRACT
Aim
Composite materials are more widely used due to their low density,
high stability and strength, high energy absorption behavior, and
good fatigue performance. Polyurethane materials have recently
begun to be used more often due to their superior mechanical and
thermal properties, and advantages in the production process. With
the increase usage of polyurethane materials, more studies are
conducted on developing additives in order to improve it‟s thermal
behavior and mechanical properties. Borates are used as flame
retardant in a variety of materials. Boron prevents combustion by
coating the burning material so as to interrupt its contact with
oxygen. Barium metaborate is one of the main boron compounds
that are used as flame retardants. For example, when PVC is burned
it liberates HCl. When flame retardants such as barium metaborate,
zinc borate, and boron phosphate are added to PVC, it reacts with
the non-volatile boron compounds and prevents the release of
harmful gases. This study examined changes in the thermal
properties of thermoplastic polyurethane at different rates of doped
barium metaborate.
228
Composite films, prepared in different proportions of doped barium
metaborate in thermoplastic polyurethane, were characterized with
Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Their surface
morphology was evaluated with scanning electron microscopy
(SEM). Their thermal properties were analyzed with
thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning
calorimetry (DSC).
Results and Conclusions
Composite films were obtained using different ratios of barium
metaborate doped in thermoplastic polyurethane. Analysis of these
films showed that, with the increased doped barium metaborate the
thermal and mechanical properties of the composites developed.
Key Words: Thermoplastic poliurethane, barium metaborate,
composites
ÖZET
Amaç
Kompozit malzemeler düĢük yoğunlukta yüksek rijitlik ve
mukavemete, yüksek enerji absorbsiyon davranıĢına ve iyi bir
yorulma performansına sahip oldukları için kullanımı gittikçe
yaygınlaĢmıĢtır. Poliüretan malzemeler, üretim yöntemlerindeki
avantajlar ve gösterdikleri üstün mekanik ve termal özelliklerden
dolayı son zamanlarda daha çok kullanılmaya baĢlanmıĢtır.
Poliüretan malzemelerin kullanım alanlarının artması ile ısıl
davranıĢı ve mekanik özelliklerini iyileĢtirmek için, değiĢik dolgu ve
katkı maddelerinin eklenmesi çalıĢmaları da önem kazanmıĢtır.
Boratlar,
çeĢitli
malzemelerde
alev
geciktirici
olarak
kullanılmaktadır. Bor, yanan malzemenin üzerini oksijenle temasını
kesecek Ģekilde kaplayarak yanmayı bastırır. Baryum metaborat
yanmayı geciktirici olarak kullanılan baĢlıca bor bileĢiklerindendir.
Örneğin, PVC yanarken HCl açığa çıkmaktadır. PVC‟ye alev
229
geciktirici olarak baryum metaborat, çinko borat ve bor fosfat
katıldığı zaman bu gaz uçucu olmayan bor bileĢikleri ile reaksiyona
girerek zararlı gazların açığa çıkmasını engellemektedir. Bu
çalıĢmada termoplastik poliüretana farklı oranlarda baryum
metaborat katkılaması yapılarak termal özelliklerindeki değiĢim
incelenmiĢtir.
Materyal-Yöntem
Termoplastik poliüretana farklı oranlarda baryum metaborat
katkılaması ile hazırlanan kompozit filmlerin kimyasal yapısı fourier
transform infrared spektroskopisi (FTIR) ile karakterize edildi.
Yüzey morfolojileri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile
incelendi. Termal özellikleri ise termogravimetrik analiz (TGA) ve
diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) ile incelendi.
Sonuç ve TartıĢma
Termoplastik poliüretana farklı oranlarda baryum metaborat
katkılaması ile elde edilen kompozit filmlerin analiz sonuçları
değerlendirildiğinde baryum metaborat katkısı ile orantılı olarak
hazırlanan kompozitlerin termal ve mekanik özellikleri
geliĢtirilmiĢtir.
Anahtar Kelimeler: Termoplastik poliüretan, baryum metaborat,
kompozitler
230
COMPOSITE PLATES MANUFACTURED FROM
COMMINGLED YARNS
KARIġIM ĠPLĠKLERDEN ÜRETĠLEN TEK YÖNLÜ
KETEN/POLĠPROPĠLEN KOMPOZĠT PLAKALARIN
FĠZĠKSEL KARAKTERĠZASYONU
Burcu Karaca Uğural1, M.Özgür Seydibeyoğlu2, Seçkin Erden3,
Levent Aydın4, Esen Özdoğan1
Ege University, Textile Engineering, Ġzmir- Turkey
1
2
Ġzmir Katip Æelebi University, Materials Science and Engineering,
Ġzmir-Turkey
Ege University, Mechanical Engineering, Ġzmir- Turkey
3
4
Ġzmir Katip Æelebi University, Mechanical Engineering, ĠzmirTurkey
[email protected]
ABSTRACT
Introduction
Due to environmental awareness and regulations on green
technologies, natural fibers have shown up in composite industry as
alternative reinforcing materials for polymeric matrices. Flax fiber is
the mostly utilized one among natural fibers for its relatively high
specific strength and low density. Composite makers have been
successfully manufacturing materials from flax fibers in the form of
woven fabric with epoxy and polyester resins.
But environmental problems due to disposal of thermoset
composites redirected the research in especially automotive industry
on natural fiber reinforced thermoplastic composites thanks to their
recyclability. Within this scope, flax fibers have started to be used in
231
the form of either chopped fibers being fed into extrusion process of
polymers or nonwoven mats stacked and molded with polymer
films. However load bearing capacity of partly oriented short flax
fibers is not enough to provide expected mechanical properties from
composite structure.
Recently approaches on manufacturing thermoplastic prepregs have
become a research area to ease the alignment of fibers in any
direction to provide better mechanical properties.
In the present study, thermoplastic prepregs manufactured from
commingled flax/polypropylene yarns were investigated in terms of
the effect of the yarn design on distribution of fiber and voids.
Aim
The main goal of this study is to define the role of the design in the
commingled yarns on physical characteristics of composite plates
manufactured from flax/polypropylene prepregs.
Different flax/polypropylene yarns were manufactured by either
gathering the flax yarn and polypropylene yarns together or by
commingling the flax slivers with polypropylene filament in a
special design. Unidirectional prepregs, which were manufactured
from these flax/polypropylene yarns, were then used to produce
unidirectional composite plates via hot pressing.
Fiber/matrix ratio in composite plates was determined by
thermogravimetric analysis and chemical analysis. Optical
microscopy and scanning electron microscopy were used to
characterize the distribution of fiber/matrix and voids in composite
plates.
232
Results and Discussions
Despite the same production techniques and the same fiber/matrix
ratio, distribution of fiber/matrix and voids in the composite plates
were significantly different from each other. Since the distribution
of fiber/matrix and voids is the key parameter for transmission of
applied force in the structure and correspondingly the strength of
composite plate, it is necessary to utilize special design yarns in
order to obtain effective reinforcement and better mechanical
properties.
Keywords: flax/polypropylene commingled yarns, unidirectional
thermoplastic prepreg, physical characterization
ÖZET
GiriĢ
Æevre duyarlılığı ve yeĢil teknolojilere yönelik yönetmelikler, doğal
liflerin kompozit endüstrisinde polimerik matrislerin takviyesinde
alternatif malzemeler olarak kullanımını gündeme getirmiĢtir. Keten
lifleri, nispeten yüksek özgül mukavemetleri ve düĢük yoğunlukları
ile doğal lifler arasında en çok kullanılanıdır. Dokuma kumaĢ
halinde keten lifleri ile epoksi veya polyester reçinelerden, çeĢitli
kullanım alanlarına yönelik kompozit malzemeler baĢarıyla
üretilmiĢtir.
Termoset kompozitlerin imha edilmesinden kaynaklanan çevresel
problemler, otomotiv endüstrisindeki araĢtırmaları geri dönüĢebilir
özellikteki doğal lif takviyeli termoplastik kompozitler üzerine
yöneltmiĢtir. Bu kapsamda kullanılan keten lifleri; ya çok kısa lifler
halinde eriyik haldeki polimere eklenmekte veya keçe haline
getirilmiĢ yüzeyler halinde polimer filmler ile kalıplanmaktadır.
Ancak kısmen yönlenmiĢ kısa keten liflerinin yük taĢıma kapasitesi,
kompozit yapıdan beklenen mekanik özelliklerin sağlanması için
yeterli olmamaktadır.
233
Son yıllarda, daha iyi mekanik özelliklerin sağlanabilmesi için
liflerin herhangi bir yönde yönlenmesine olanak sağlayan
termoplastik film kompozit (prepreg) yapıların üretilmesine yönelik
yaklaĢımlar üzerine çalıĢılmaktadır.
Bu çalıĢmada; karıĢım ipliklerden üretilen termoplastik film
kompozitlerde, iplik tasarımının takviye lif ve boĢluk dağılımı
üzerine etkileri incelenmiĢtir.
Amaç
ÆalıĢmanın ana amacı, keten/polipropilen prepreglerden üretilen
kompozit plakaların fiziksel özelliklerine karıĢım iplik tasarımının
etkilerinin tespit edilmesidir.
Materyal - Yöntem
Keten iplik ve polipropilen ipliklerin bir araya getirilmesi veya keten
lif Ģeritlerinin polipropilen filamentler ile farklı tasarımlarda bir
araya getirilmesi sonucunda çeĢitli keten/polipropilen karıĢım
iplikler üretilmiĢtir. Bu karıĢım iplikler ile üretilen tekyönlü film
kompozitlerden (prepregler) sıcak presleme iĢlemi ile tekyönlü
kompozit plakalar üretilmiĢtir.
Kompozit plakalardaki lif/matris oranı termogravimetrik ve
kimyasal analiz yöntemleri ile tespit edilmiĢtir. Optik mikroskop ve
taramalı elektron mikroskop kullanımı ile kompozit plakalardaki
lif/matris ve boĢluk dağılımları gözlenmiĢtir.
Sonuçlar ve TartıĢmalar
Kompozit plakaların üretim yöntemi ve lif/matris oranları aynı
olduğu halde, lif/matris ve boĢluk dağılımları birbirlerine göre
önemli farklılıklar göstermiĢtir. Kompozit malzemeye uygulanan
yükün iletilmesini ve malzemenin dayanımını etkileyen önemli
etkenlerden biri kompozit malzeme içyapısında lif/matris ve boĢluk
dağılımlarıdır. Özel tasarım ipliklerin kullanılması, etkili bir
234
güçlendirme ve daha iyi mekanik özelliklerin elde edilebilmesinde
önemlidir.
Anahtar Kelimeler: Keten/polipropilen karıĢım iplikler, tek yönlü
termoplastik film kompozitler (prepregler), fiziksel karakterizasyon
235
POLY (N-ISOPROPYLACRYLAMIDE)
INTERPENETRATING NETWORKS REĠNFORCED WITH
LAPONITE RD
LAPONĠT RD ĠLE GÜÇLENDĠRĠLMĠġ POLĠ (NĠZOPROPĠLAKRĠLAMĠD)
ĠÇ ĠÇE GEÇMĠġ AĞ YAPILARI
Æiçek EndeĢav1, Bestenur Yalçın1,2, Candan Erbil1
1 Istanbul Technical University, Chemistry Department
34469Istanbul/TURKEY
2 Bahcesehir University Faculty of Engineering and Natural
Sciences, Molecular Biology and Genetics Department, 34353
Ġstanbul/TURKEY
ABSTRACT
Introductıon
Nanoparticles ( d ≈ 25 nmand h ≈ 1 nm ) in Laponite RD, which is a
synthetic layered silicatewith diskshaped, are used to improve the
mechanical properties of poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm)
hydrogels, a wellknown thermoresponsive polymer [1,2].The
crosslinked materials containing both NIPAAm and Laponite RD
(LP) would be suitable for biological applications because of their
biocompatibilities, anti toxicities and volume phase transitions
around physiological temperature.
This study reports the synthesis of LP reinforced full
interpenetrating networks (f-IPNs) of PNIPAAm, to increase the
compressive modulus as well as to improve the swelling/shrinking
thermal response of traditional and composite PNIPAAm hydrogels.
236
Materıal-Method
A series of sequential f-IPNs of NIPAAm with 10 wt % of LP as
inorganic multi crosslinker and with 2.50 x10-2 mol/L of N,N‟methylenebisacrylamide (BIS) as organic tetrafunctional crosslinker
was prepared. For comparison, composite NIPAAm/LP and
traditional NIPAAm/BIS hydrogels were synthesized by free
radical solution polymerization under nitrogen in distilleddeiyonized water at 25oC. After polymerizations initiated with KPS
(or KPS/TEMED), the f-IPNs taken from tubes werelabeled as
undried/unpurified, dried/unpurified and dried/purified. The Young
moduli of both single PNIPAAm hydrogels and f-IPNs were
measured by uniaxial compression tests while their deswelling
kinetics at 37oC were studied by using image analysis system.
(a)
237
(b)
Figure 1: (a) NIPAAm-BIS/NIPAAm-LP
(b)NIPAAmLP/NIPAAm-BIS (dried/unpurified)
(dried/purified);
Results And Dıscussıon
Figure 1 shows the strengths of NIPAAm-BIS/NIPAAm-LP and
NIPAAm-LP/NIPAAm-BIS f-IPNs during uniaxial compression
tests at 25oC. Their shrinking behaviours and compressive moduli at
37oC were different from those of traditional-PNIPAAm and
nanocomposite-PNIPAAm hydrogels. Some of the f-IPNs displayed
double network properties.
Keywords:
Poly(N-isopropylacrylamide), Layered silicate,
Interpenetrating network
238
ÖZET
GiriĢ
Sıcaklığa duyarlı polimerlerin en yaygın üyesi olan poli(Nizopropilakrilamid)
(PNIPAAm)‟in
mekanik
özelliklerinin
geliĢtirilmesi için, sentetik tabakalı silikat olan Laponit RD‟nin disk
Ģeklindeki (d ≈ 25 nm and h ≈ 1 nm) nano boyutlu
parçacıklarıkullanılır [1,2]. NIPAAm ve Laponit RD‟yi (LP)
birarada içeren çaprazbağlı malzemelerin, biyouyumlulukları,
antitoksik özellikleri ve fizyolojik sıcaklık civarındaki hacim faz
geçiĢleri sebebiyle biyolojik uygulamalar için uygun olacakları
düĢünülmektedir. Bu çalıĢma, hem geleneksel hem de kompozit
PNIPAAm hidrojellerinin sıkıĢtırma modülleri ile sıcaklığa bağlı
ĢiĢme/büzülme davranıĢlarını iyileĢtirmek üzere, LP ile
güçlendirilmiĢ tam iç içe geçmiĢ (f-IPNs) PNIPAAm ağ yapılarının
sentezini sunmaktadır.
Materyal-Yöntem
Ġnorganik çok fonksiyonlu çapraz bağlayıcı olarak ağırlıkça %10 LP
ve organik dört fonksiyonlu çapraz bağlayıcı olarak 2.50 x10-2
mol/L N,N‟-metilenbisakrilamid (BIS) kullanılarak, NIPAAm‟in
sıralı f-IPN‟leri sentezlendi. Kıyaslama amacıyla, kompozit
NIPAAm/LP ve geleneksel NIPAAm/BIS hidrojelleri de, azot
atmosferinde destile-deiyonize su içerisinde 25oC‟da serbest radikal
çözelti polimerizasyonu ile sentezlenmiĢlerdir. Polimerizasyonların
KPS (ya da KPS/TEMED) ile baĢlatılmasının ardından, test
tüplerinden alınan f-IPN‟ler kurutulmamıĢ/saflaĢtırılmamıĢ,
kurutulmuĢ/saflaĢtırılmamıĢ ve kurutulmuĢ/saflaĢtırılmıĢ olarak
sınıflandırıldılar. Herbir PNIPAAm hidrojeli ile f-IPN‟lerin Young
modülleri tek eksenli sıkıĢtırma testleri ile belirlenirken, 37oC‟daki
büzülme kinetikleri görüntü analiz sistemi ile incelenmiĢtir.
239
(a)
(b)
240
ġekil 1: (a) NIPAAm-BIS/NIPAAm-LP (kurutulmuĢ/saflaĢtırılmıĢ);
(b)NIPAAm-LP/NIPAAm-BIS (kurutulmuĢ/saflaĢtırılmamıĢ)
ġekil 1, NIPAAm-BIS/NIPAAm-LP ve NIPAAm-LP/NIPAAm-BIS
f-IPN‟lerinin 25oC‟da gerçekleĢtirilen tek eksenli sıkıĢtırma testleri
sırasındaki dayanımlarını göstermektedir. Örneklerin büzülme
davranıĢları ve 37oC‟deki sıkıĢtırma modülleri karĢılık gelen
geleneksel-PNIPAAm ve nanokompozit-PNIPAAm hidrojellerinden
farklıdır. Bazı f-IPN‟ler çift ağ yapı özellikleri göstermektedirler.
Anahtar Sözcükler:Poli(N-izopropilakrilamid), tabakalı silikat, iç
içe geçmiĢ ağ yapı
Referanslar
[1] Haraguchi, K., Takehisa, T., Fan, S.,Macromolecules 2002, 35,
10162.
[2] Ferse, B., Richter, S., Eckert, F., Kulkarni, A.,Papadakis, C. M.,
Arndt, K.F.,Langmuir 2008, 24, 12627-12635.
241
INTERFACIAL ADHESION AND MECHANICAL
PROPERTIES OF NANOCELLULOSE–POLYPROPYLENE
COMPOSITES REINFORCED MAPP AND
FUSABOND®E265
MAPP VE FUSABOND®E265 KATKILI NANOSELÜLOZPOLĠPROPĠLEN KOMPOZĠTLERĠNĠN ARAYÜZ
ETKĠLEġĠMĠ VE MEKANĠK ÖZELLĠKLERĠ
Ece Yakkan1*, Tuğçe Uysalman1, Metehan Atagür1, Hilal Kara1,
Altan Yıldırım2,Burcu Girginer2, M. Özgür Seydibeyoğlu1, Kutlay
Sever1
1
Materials Science and Engineering Department, Ġzmir Katip Æelebi
University, Turkey
2
Farplas Auto Spare Parts Production, Imports and Exports Inc.
1
1
2
1
ABSTRACT
Aim
This study focused on manufacturing of nanocellulose–
polypropylene
composites.
Nanocellulose-polypropylene
composites with and without coupling agent were manufactured by
extrusion. MAPP (polypropylene grafted with maleic anhydride)
and FUSABOND (FUSABOND®E265) added the nanocellulose–
polypropylene composites with different weight percentage. Three
different percentage were studied (1wt%, 2wt%,3wt%) for MAPP
and FUSABOND (0,1wt%, 0,5wt%, 1wt%). Interfacial adhesion of
polypropylene and nanocellulose were characterized by using ATR
Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR-ATR) technique
and Scanning Electron Microscopy (SEM). The mechanical
242
properties of nanocomposites were characterized by mechanical
testing methods.
Key
words:
nanocellulose,
nanocellulose–polypropylene
composites, surface modification, extrusion
Material and Method
Cellulose nanofibrils (CNF) as slurries of approximately 2.8% solids
were supplied by Process Development Center in The University of
Maine.MAPP (polypropylene grafted with maleic anhydride) and
FUSABOND (FUSABOND®E265)were used for surface
modification.Heterophasic polypropylene copolymer Moplen 2000
HEXP (Tm=165oC, ρ=0.9 g/cm3, Melt flow rate (230oC/2.16 kg)
=16g/10 min) produced by LyondellBasell Company, was used as
the polymeric material.
Nanocellulose reinforced composites with and without surface
modification
were
produced
by
extrusion
branded
Labtech.Copolymer, nanocellulose and surface modification
chemicals were mixed and feed to the extruder with 20 rpm. Zone
temperatures of extruder were selected between the temperatures
190oC and 220oC. Screw speed is adjusted as 190 rpm.
Interfacial adhesion of polypropylene and nanocellulose were
characterized by using ATR Fourier Transform Infrared
Spectroscopy (FTIR-ATR) technique and Scanning Electron
Microscopy (SEM). The mechanical properties of nanocomposites
were characterized by mechanical testing methods.
Discussion
This study is of great importance to examine the effect of different
surface modifications.
243
ÖZET
Amaç
Bu çalıĢmada nanoselüloz-polipropilen kompozitlerinin üretimi
üzerinde durulmuĢtur. Ekstrüzyon tekniği ile yüzey modifikasyonlu
ve modifikasyonsuz nanoselüloz-polipropilen kompozitlerinin
üretimi gerçekleĢtirilmiĢtir. MAPP (maleik anhidrid ile aĢılanmıĢ
polipropilen) ve Fusabond (FUSABOND®E265) ağırlıkça farklı
oranlarda nanoselüloz-polipropilen kompozitlerinin içerisine ilave
edilmiĢitir. MAPP (%1, %2,%3) ve Fusabond (%0,1, %0,5, %1)
için üç farklı oran denenmiĢtir. ATR Fourier Kızılötesi
Spektroskopisi (FTIR-ATR) tekniği ve Taramalı Elektron
Mikroskobu (SEM) görüntüleri kullanılarak polipropilen ve
nanoselülozun ara yüzey yapıĢma özellikleri çalıĢılmıĢtır.
Nanokompozitlerin mekanik özellikleri mekanik test metodu ile
karakterize edilmiĢtir.
Anahtar kelimeler:nanoselüloz, nanoselüloz takviyeli polipropilen
kompozitleri, yüzey modifikasyonu, ekstrüzyon
Materyal ve Yöntem
Nanoselüloz Maine Üniversitesinden sağlanmıĢtır.MAPP (maleik
anhidrid ile aĢılanmıĢ polipropilen) ve ticari bir birleĢtirme ajanı
olan FUSABOND® E265 kullanılarak farklı konsantrasyonlarda
yüzey modifikasyonu gerçekleĢtirilmiĢtir.LyondellBasell Company
tarafından üretilen Heterofazik polipropilen kopolimeri Moplen
2000 HEXP (Tm=165oC, ρ=0.9 g/cm3, Eriyik akıĢ hızı (230oC/2.16
kg) =16g/10 min) matriks malzemesi olarak kullanılmıĢtır.
Labtech markalı çift vidalı ekstrüder kullanılarak nanoselüloz katkılı
kompozitler yüzey modifikasyonlu ve modifikasyonsuz olarak
üretilmiĢtir. Kopolimer,nanoselüloz ve yüzey modifikasyon
kimyasalları karıĢtırılıp 20 rpm ile ekstudere beslenmiĢtir. Ekstruder
cihazının sıcaklık zonları 190oC ve 220oC aralığında seçilmiĢtir.
Vida hızı 190 rpm olarak ayarlanmıĢtır.
244
ATR Fourier Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR-ATR) tekniği ve
Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) görüntüleri kullanılarak
polipropilen ve nanoselülozun ara yüzey yapıĢma özellikleri
çalıĢılmıĢtır.Nanokompozitlerin mekanik özellikleri mekanik test
metodu ile karakterize edilmiĢtir.
TartıĢma
Bu çalıĢmafarklı yüzey modifikasyonunun etkisininin incelenmesi
konusunda büyük önem taĢımaktadır.
245
NATURAL FIBERS AS REINFORCED FOR COMPOSITE
KOMPOZĠTLER IÇIN DOĞAL LĠF KULLANIMI
Emel Ceyhun Sabir
University of Cukurova,Department of Textile
Engineering,Adana/TURKEY
[email protected]
ABSTRACT
More economical, lighter, more environmentally friendly composite
can be produced as many purposes. Natural fibers have good
prospective as reinforcements in polymer (thermoplastics,
thermosets, and elastomers) composites[1]. Natural fibers used as
reinforcement in composites; vegetable, animal and mineral fibers
are grouped in three categories. Allplant fibers(cotton, flax, hemp,
jute, etc.) consists of cellulose.Animalfibers (hair, silk and wool)
arecomposed of proteins[2]. Natural fibers held together by lignin
and hemicellulose matrix composites as well be thought of cellulose
fibrils. Basic components of natural cellulose fibers (a-cellulose),
hemicellulose, lignin, pectin and waxes [3]. Reinforcing effect of
cellulose natural fibers is related to the presence and crystallinity
[4]. During the production of hydrophobic polymer composite
merger problems; During use the moisture absorption is a major
cause of the reduction in the strength of the composite [5]. The
higher the percentage of cellulose fibers increases the strength and
modulus values [5]. Fibrils of cellulose macromolecules form fibrils
along the fiber axis. Linen, ramie and jute strength and toughness of
the fiber is related to the angle between the axis and fibrils. This
angle is smaller provides high mechanical properties
[4].Hemicellulose comprises the support matrixes for cellulose
microfibrils [3]. Ligninis hydrophilic and provides the strength to
plants. The main challengein the chemistryof lignininthe fibers of
246
any method possible is that the removal of the existing lignin.Pectin
provides the flexibility to plants. Physical structure,microfibril
angle,cell size and chemical composition of the natural fibers are the
most important variables. Tensile strength and initial modulus of
the fibers generally increases with increasing cellulose content.
Determines the stiffness of the fibers open microfibrils.If
microfibrils placed parallel to the fiber axis, fiber is will have
stronger, inflexible structure high tensile strengths[3]. If a
comparative examination of the conventional reinforced fibers;
ramie, flax and jute fibers for composites consisting of is
remarkable. These fibers have good mechanical properties, makes it
possible to produce composite [4].Natural fibersfeel rough and
provides good adhesion to the matrix in the composite structure. In
the last few years the interest of researchers and engineers to
equipments like fiber reinforced polymer increased. Composite
materials (especiallyaramid,carbon and glass fiber reinforced
composites), has becomethe dominant for aviation, entertainment,
automotive, construction andthe sports industry. It is clear that
natural fibers have significant advantages on glass fibers. Carbon
dioxide indifference of natural fibers is particularly striking.
Products obtained from the combustion of fossil components with a
large amount of carbon dioxide emitted to the atmosphere. This
phenomenon of the world's green house gases and climatic balance
is considered to be the main reason for the change[6].The using of
natural fiber reinforced composite helps to supports for green
environment[1].
In this study, using of natural fiber as reinforced in
composites is investigated becuse of the importance of green
products and green production technologies. Physical and
mechanical properties of reinforced natural fibers are given.
247
ÖZET
Günümzde daha ekonomik, daha hafif ve daha çevre dostu
kompozitler pekçok amaç için üretilebilir. Doğal lifler, polimer bazlı
kompozitler için (termoplastik, thermoset ve elastomerler) takviye
bileĢen olarak bu amacı oldukça iyi bir Ģekilde yerine
getirebilmektedir[1]. Doğal lifler (pamuk, keten, kenevir, jüt gibi)
selülozdan oluĢmasına rağmen, hayvansal kaynaklı lifler
(kıl,ipek,yün gibi) proteinlerden oluĢmuĢtur. Bitkisel lifler köklerine
bağlı olarak genelde sak, yaprak yada tohum lifleri olarak
sınıflandırılır[2].Doğal lifler lignin ve hemiselüloz matris tarafından
bir arada tutulan oyuklu selüloz fibrillerinin kompozitleri olarak
düĢünülebilir[3]. Doğal liflerin temel bileĢenleri selüloz(a-selüloz),
hemiselüloz, lignin, pektin ve vakslardır. Takviye malzemesi olarak
kullanılacak liflerin kompozit malzeme içinde gösterecekleri
davranıĢları anlamak liflerin kimyasal bileĢenlerini anlamaktan
geçer.Doğal liflerin takviye etkisi selülozun varlığı ve kristalliği ile
ilgilidir. [4].Bu nedenle tüm bitkisel lifler hidrofildir. Nem içeriği
%8-12.6 arasındadır.Kompozit üretimi sırasında hidrofob özellik
polimerle birleĢme probleminin; kullanım sırasında ise nem
absorbsiyonu ile kompozitin mukavemetindeki azalmanın ana
sebebidir.Selüloz oranı arttıkça lifin mukavemet ve modül degerleri
de artar [5].Selüloz makromoleküllerinin fibrilleri lif ekseni boyunca
fibriller oluĢturur.Keten, rami ve jütün gibi liflerin dayanım ve
sertliği lifin ekseni ve fibrilleri arasındaki açı ile iliĢkilidir.Bu açının
küçüklüğü yüksek mekanik özellikler sağlar [4].Hemiselüloz
oldukça hidrofiliktir, alkalide çözülebilir ve asitte kolayca hidroliz
olabilir.Hemiselüloz selüloz mikrofibrilleri için destekleyici
matrislerden oluĢur [3]. Lignin hem alifatik hem de aromatik
bileĢenler ile karmaĢık bir hidrokarbon polimeridir. Lignin tamamen
amorf ve hidrofiliktir.Bitkilere sağlamlık veren bileĢimidir.Ligninin
kimyasındaki temel zorluk, ligninin uzaklaĢtırılmasının mümkün
olmadığıdır.Pektin ise heteropolisakkaritler için toplu bir
isimdir.Bitkilere esnekliği sağlarlar.Fiziksel yapı, mikrofibriller açı,
hücre boyutları ve liflerin kimyasal bileĢimi doğal liflerin tüm
özelliklerini belirleyen en önemli değiĢkenlerdir.Liflerin gerilim
248
dayanımı ve baĢlangıç modülü genellikle selüloz içeriğinin artıĢı ile
artar.Mikrofibriller lif lif eksenine sarmal olarak yerleĢmiĢse bitkisel
lifler daha yumuĢaktır.Mikrofibriller lif eksenine paralel olarak
yerleĢmiĢse lifler daha sağlam, esnek olmayan bir yapıya ve yüksek
gerilim dayanımına sahip olacaktır [3].Selüloz ve geleneksel
takviyeli liflerin karĢılaĢtırılmalı değerleri incelenirse; rami, keten
ve jüt liflerinden oluĢan kompozitler için dikkat çekicidir. Bu lifler
iyi mekanik özellikler ile düĢük özkütlenin birleĢiminden oluĢan
kompozitleri üretmeyi mümkün kılar [4].Doğal liflerin yüzeyleri
pürüzlüdür ve kompozit yapıdaki matrise iyi yapıĢma sağlar.Doğal
liflerin spesifik mekanik özellikleri kompozitlerde kullanımları için
büyük önem taĢır [6].Son birkaç yılda araĢtırmacılar ve
mühendislerin ilgisi, tek parça metaryallerden lif takviyeli polimer
metaryallerine doğru değiĢmiĢtir. Bu kompozit maddeler (özellikle
aramid, karbon ve cam lif takviyeli kompozitler) havacılık, eğlence,
otomotiv, inĢaat ve spor endüstrilerinde baskın hale gelmiĢtir. Fosil
ürünlerden elde edilen bileĢenlerin yanması ile karbondioksidin
büyük bir miktarı atmosfere yayılır.Bu olgunun sera gazına ve
dünyanın klimatik dengesinin değiĢmesinin temel nedeni olduğu
düĢünülmektedir [1].Doğal liflerin karbondioksite ilgisizliği (sera
gazı) özellikle dikkat çekicidir.
Bu çalıĢmada, doga dostu üretimin önemi ve yeĢil üretim
teknolojilerinin önemi nedeniyle kompozitte doğal lif kullanımı
araĢtırılmıĢtır.ÆalıĢmada kompozitler için takviye özelliği taĢıyan
seçilmiĢ doğal liflerin fiziksel ve mekanik özellikleri verilmiĢtir.
References
[1] K Palani Kumar and A Shadrach Jeya Sekaran, Some natural
fibers used in polymer composites and their extraction processes: A
review, Journal of Reinforced Plastics and Composites, 2014, Vol.
33(20) 1879–1892
[2] Riedel U,Nickel J.(1999),Natural Fibre Reinforced Biopolymers
As Construction Materials New Discoveries,Die Angewandte
Makromolekulare Chemie, Braunschweig
249
[3] John M.J,Ananadjiwala R.D.(2008),Recent Developments in
Chemical Modification and Characterization of Natural FiberReinforced Composites, InterScience
[4] Bledzki A.K,Reihmane S, Gassan J.(1996),Properties and
Modification Methods for Vegetable Fibers for Natural Fiber
Composites, Journal of Applied Polymer Science
[5] Karaduman Y,(2009), Doğal Lif Destekli Polimer Kompozit
Malzemelerin Otomotiv Endüstrisinde Kullanımı, Erciyes
Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü,Kayseri
[6] Wambua P,Ġvens J,Verpoest I,(2003), Natural Fibres Can They
Replace Glass in Fibre Reinforced Plastics,Elsevier,Leuven
250
SENSING OF INDOOR ACID VAPORS WITH NEW PH
DYES IN POLYMERIC NANO FIBERS
POLĠMERĠK NANOFĠBERLERDE YENĠ PH
BOYALARIYLA ĠÇMEKANLARDAKĠ ASĠT
BUHARLARININ ALGILANMASI
1
Esra Kabak , Kadriye Ertekin1, Ozlem Oter 1, Serpil Denizaltı2
,Engin Æetinkaya2 Erdal Celik3
University,
Center for Fabrication and Application of Electronic Materials
(EMUM), University of Dokuz Eylul, Kaynaklar, 35160 Buca,
Izmir, Turkey
2 Department of Chemistry, Ege University,
Department of Chemistry, Ege University,35100 Bornova, Izmir,
Turkey
(EMUM), University of Dokuz Eylul,
Department of Metallurgical and Materials
Engineering, University of Dokuz Eylul, 35160 Buca, Tinaztepe,
Izmir, Turkey
[email protected] , [email protected]
ABSTRACT
Recently, the chemical hygiene and safety is a significant subject in
work places, thus, there is a great demand for the development of
new methods for continuous monitoring of pollutants. In this study,
we used newly synthesized two pH indicators1, SDB and SDD for
the sensing of acidic vapors especially produced in gold-jewellery
sectors. It is well known that employees are extensively exposed to
251
these acid vapors which cause chronic and acute pulmonary
disorders, reversible and irreversible alveoli damages.
The employed dyes were encapsulated in ethyl cellulose and
polymethyl methacrylate polymers and the sensing agents were
produced both in form of nanofibrous materials and
continuous thin films. The nanofibers were fabricated by
electrospinning technique.1The emission, excitation and lifetime
based spectrofluorimetric response of the sensors to pH and to
different acidic vapors such as HCl, HNO3 and H2SO4 were
evaluated. The sensing agents
satisfied best the requirement of a distinguishable color change with
naked eye when encapsulated in polymer films and fibers. The
exploited ionic liquids and nanosilver particles in cocktails
facilitated the fabrication of nano fibers providing an electrical
conductivity in the
polymer and enhanced the relative signal changes.
Keywords: Optical Chemical Sensing, pH sensors, Nanofibers,
Nanosilver
Chemical Structures Of The Employed Dyes
Figure 1
Figure 2
252
ÖZET
Son zamanlarda iĢyerlerinde kimyasal hijyen ve güvenlik önemli bir
konudur ve buna bağlı olarak kirleticilerin sürekli izlenmesine
yönelik yeni metotların geliĢtirilmesin büyük ihtiyaç vardır. Bu
çalıĢmada ilk defa olarak sentezlenmiĢ iki pH indikatörü olan SDB
ve SDD boyalarını (Ģekil1-2) özellikle altın- mücevher sektöründe
üretilen asidik buharların tayinine yönelik olarak kullandık. Bu
yerlerde çalıĢanların kronik ve akut pulmoner bozukluklara, geri
dönüĢümlü ve geri dönüĢümsüz alveol hasarlarına yol açan asit
buharlarına yoğun bi Ģekilde maruz kaldığı bilinmektedir.
Kullanılan boyalar etil selüloz ve polimetil metakrilat polimerlerine
hapsedildi ve sensör ajanlar nanofiber malzemeler ve sürekli ince
filmler Ģeklinde hazırlandı. Nanofiberler elektro eğirme tekniğiyle
oluĢturuldu. Sensörlerin pH‟a ve hidroklorik asit, nitrik asit, sülfürik
asit gibi farklı asidik buharlara yanıtı emisyon, eksitasyon ve
floresans ömrü temelli spektroflorimetrik yanıt izlenerek
değerlendirildi. Polimer filmlere ve fiberlere tutuklanmıĢ sensör
ajanların çıplak gözle ayırt edilebilir derecede renk değiĢimi
sağladıkları belirlendi. Kokteyl katkı maddesi olarak kullanılan
iyonik sıvıların ve nano gümüĢ taneciklerin polimer içindeki
elektriksel iletkenliği arttırarak nanofiber üretimini kolaylaĢtırdığı
ve bağıl sinyal değiĢimlerini arttırdığı gözlendi.
Anahtar Kelimeler:Optik
Nanofiber, NanogümüĢ
Kimyasal
Kullanılan Boyalar:
ġekil 1
253
Sensör,
pH
sensörü,
ġekil 2
References
[1]Optical pH sensor based on spectral response of newly
synthesized Schiff bases By: Hazneci, C; Ertekin, K; Yenigul, B; et
al.DYES AND PIGMENTS Volume: 62 Issue: 1 Pages: 3541 Published: JUL 2004
[2]Piperno S, Lozzi L, Rastelli R, Passacantando M, Santucci S
APPLIED SURFACE SCIENCE , 15 252, 5583-5586, 2006
254
DESIGN OF NEW NANOSILVER DOPPED POLYMERIC
MEMBRANES FOR THE SENSING OF ACIDIC VAPORS IN
WORKPLACES
ĠġYERLERĠNDE BULUNAN ASĠDĠK BUHARLARIN TAYĠNĠ
ĠÇĠN NANOGÜMÜġ ĠÇEREN POLĠMERĠK
MEMBRANLARIN GELĠġTĠRĠLMESĠ
Esra Kabak1 , Kadriye Ertekin1, Ozlem Oter 1, Serpil Denizaltı2
,Engin Æetinkaya2 Erdal Celik3
University,
Center for Fabrication and Application of Electronic Materials
(EMUM), University of Dokuz Eylul, Kaynaklar, 35160 Buca,
Izmir, Turkey
2 Department of Chemistry, Ege University,
Department of Chemistry, Ege University,35100 Bornova, Izmir,
Turkey
(EMUM), University of Dokuz Eylul,
Department of Metallurgical and Materials
Engineering, University of Dokuz Eylul, 35160 Buca, Tinaztepe,
Izmir, Turkey
ABSTRACT
During the gold processing period, sulfuric acid and sulfates, nitric
acid, hydrochloric acid, fluorine acid, boric acid, certain borates and
acid mixtures such as king water are used intensively. Employees
are exposed to these acid vaporswhich cause chronic and acute
pulmonary disorders even in well-ventilated interiors. A worker
255
inhaling the acid mist during the day of operating conditions is faced
to alveoli due to the exposed dosage. This effect can cause
sometimes reversible sometimes to the point of the irreversible
disease damage. Thus, there is a great demand for the development
of low-cost, high-precision, long life, easy to use chemical sensors
for indoor air quality measurements. In this study, a new polymer
based nano fiber sensorwhich is based on the color change of the
sensing agent when exposed to acid vapors was designed. The
sensor response was investigated by visually and by absorption,
steady state and time resolved fluorescence spectroscopy. The
sensor material was composed of polymethyl methacrylate and/or
ethyl cellulosepolymer, an ion axchange agent, plasticizer, sensor
agent and some additives.The nanofibers were fabricated from the
polymer cocktail by electrospinning technique. Electrospinning is a
process by which polymer nanofibers can be formed by accelerating
a charged polymer jet under a high voltage electric field.2The sensor
agents were the pH indicators of SDA and SDC.2(figure1-2) Both
dyes exhibited color changes which could be simply distinguished
by the human eye, but also could be used as a dosimeter. The
additives include green chemistry reagents; ionic liquids and
nanosilver particles and are used for the first time in the design of a
polymer based acid vapor sensor. Both additives modified the
nanofiber structure, increased the diffusion of acid vapors through
the membrane and enhanced the sensor response.
Keywords: Optical Chemical Sensing, pH sensors, Nanofibers,
Nanosilver
Chemical Structures Of The Employed Dyes
Figure 1
256
Figure 2
ÖZET
Altın üretme sürecinde, sülfürik asit ve sülfatlar, nitrik asit,
hidroklorik asit, florik asit, borik asit, bazı boratlar ve kral suyu gibi
asit karıĢımları yoğun olarak kullanılır. ÆalıĢanlar kronik ve akut
pulmoner bozukluklara yol açan bu asit buharlarına iyi
havalandırılmıĢ ortamlarda bile maruz kalabilirler. ÆalıĢma koĢulları
sebebiyle gün boyunca asit buharları soluyan bir iĢçi maruz kaldığı
dozaja bağlı olarak alveoli riski ile karĢı karĢıyadır. Bu etki bazen
geri dönüĢü olan bazen ise olmayan hasarlara yol açabilir. Bütün bu
sebeplerden dolayı iç hava kalitesinin ölçümü amaçlı düĢük
maliyetli, yüksek doğruluklu, uzun ömürlü, kullanımı basit kimyasal
sensörlerin geliĢtirilmesine ihtiyaç vardır. Bu çalıĢmada polimer
esaslı asit buharlarına maruz kaldığında duyarlı ajanın renk
değiĢimine dayalı bir nanofiber sensör geliĢtirildi. Sensör yanıtı hem
görsel olarak hem de absorpsiyon, durgun hal ve zaman
çözümlemeli floresans spektroskopisi yöntemleriyle incelendi.
Sensör materyali poli metil metakrilat ve/ veya etil selüloz polimer,
iyon değiĢtirici ajan, plastikleĢtirici, sensör ajanı ve bazı katkı
maddelerinden oluĢmaktadır. Nanofiberler bu polimer kokteylinden
elektro eğirme tekniğine göre oluĢturulmuĢlardır. Elektro eğirme,
yüklü bir polimer jetin yüksek voltajlı elektrik alanda
hızlandırılmasıyla uygulanan bir tekniktir. Sensör ajanları olarak pH
indikatörü olan SDA ve SDC boyaları (Fig.1) kullanıldı.1 Her iki
boya da insan gözü ile basit b ir Ģekilde ayırt edilebilecek renk
değiĢimleri sergiledi. Aynı zamanda boyalarla dozimetre
geliĢtirmeye de yönelik uygun sonuçlar elde edildi. Katkı maddeleri
olarak yeĢil kimya reaktifleri olan iyonik sıvılar ve nanogümüĢ
257
tanecikleri ilk defa olarak polimer temelli asit buharı sensörü
tasarımında kullanıldı. Her iki katkı maddesi de nanofiber yapısına
etki ederek asit buharlarının membran içerisine difüzyonunu ve buna
bağlı sensör yanıtını arttırıcı etki gösterdi.
Anahtar Kelimeler:Optik
Nanofiber, NanogümüĢ
Kimyasal
Sensör,
pH
sensörü,
ġekil 1
ġekil 2
References
[1]Piperno S, Lozzi L, Rastelli R, Passacantando M, Santucci S
APPLIED SURFACE SCIENCE , 15 252, 5583-5586, 2006
[2]Optical pH sensor based on spectral response of newly
synthesized Schiff bases By: Hazneci, C; Ertekin, K; Yenigul, B; et
al. DYES AND PIGMENTS Volume: 62 Issue: 1 Pages: 3541 Published: JUL 2004
258
INVESTIGATION OF DRILLING OF GLASS FIBER
REINFORCED POLYPHENYLENE SULPHIDE POLYMER
MATERIAL: THRUST FORCES AND SURFACE DAMAGES
CAM ELYAF KATKILI POLĠFENĠLEN SÜLFĠT POLĠMER
MALZEMELERĠN DELĠNMELERĠNĠN ĠNCELENMESĠ:
ĠTME KUVVETLERĠ VE YÜZEY HASARLARI
Ferhat Yildirim 1, Murat Koyunbakan1, Salih Hakan Yetgin 1,
Osman Öztürk2, Mustafa Aydin3 , Ali Ünüvar2
1 Dumlupınar University, Simav Technical Educational Faculty,
Simav/Kütahya/Turkey,
2 Selçuk University, Engineering Faculty, Konya/Turkey,
3 Dumlupınar University Engineering Faculty; Kütaya/ Turkey
[email protected],[email protected] ,
[email protected] , [email protected] , Mustafa
ABSTRACT
Scope of Study
Polymer materials are widely used in industries because of their low
weight, high strength, thermal and electric resistance. Although they are
usually produced on final product shape with injection molding,
extrusion or melt molding processes, when the shape is complex or the
product amount of less they require machining operations. The scope of
this study is determining the drilling characteristics of % 40 glass fiber
(GF) reinforced Poly Phenylene Sulfide (PPS) polymeric material
which has high heat, chemical resistance and perfect mechanical
performance. Drilling test was performed on by using different cutting
speed, feed rate and drill tip angle parameter. Occurred thrust forces
and surface damage was statistically analyzed and the best parameters
detected for % 40 glass fiber reinforced PPS Polymer.
259
Material and Design
Drilling tests was performed on dry conditions and thrust was measured
by dynamometer. Also occurred damages on the inlet and outlet surface
after drilling test, displayed by using optical microscope. Deformation
factors were calculated from the inlet and outlet surface damage visual
analyses. 6 mm diameter carbide drill with three different tip angle
(100; 118; 140 o) and three different cutting speed (40; 60; 80 m/min.)
and feed rate values (0.05; 0.1;0.2 mm/rev.) were selected as
experimental parameters.
Drilling operations were performed on MAZAK CNC Machining
Center. CNC machining center, designed experimental device setup and
drilled specimen were given in the Figure 1.a, b and c above.
a
b
c
Figure 1.a) CNC machining center, b) Experimental setup, c) Drilled
specimen.
The obtained drilling thrust forces, surface roughness values and the
deformation factors statistically analyzed by analyses of variance and
Taguchi L9 orthogonal series. At the end of the study the optimum
260
drilling parameters and drill tip angles were determined for drilling of
% 40 glass fiber reinforced PPS polymer material.
Discussion and Results
According to the obtained results the feed rate is the most efficient
parameter on the surface roughness. Lower feed rate values give a
better surface quality. The best results in terms of thrust forces and
inlet/outlet deformation factors obtained by the use of small drill tip
angle (100 o). The anisotropic structure of the material is significantly
efficient on the quality of drilling performance. Feed rate is another
efficient parameter on the drilling quality. Lower feed rate values gives
better deformation results on the inlet surface, on the other hand higher
feed rate values gives the better deformation results on the outlet
surfaces. Taguchi L9 orthogonal array is used effectively about
determining the best parameters and it can be use on the other
operations which include a lot of operations parameter.
Keywords: Drilling, Glass fiber, Machining, Polymer, Taguchi
Analyses.
ÖZET
Yürütülen bu çalıĢma kapsamında içerisinde % 40 oranında cam elyaf
bulunan PPS polimerinin itme kuvvetleri ve yüzey hasarları açısından
delinme karakteristikleri deneysel ve istatistiksel olarak incelenmiĢtir.
Enjeksiyon makinesinde delme deneyleri için plaka halinde üretilen
malzemeler daha sonra 6 mm çapında üç farklı açıda karbür matkap
(100; 118; 140 o) kullanılarak yine üç farklı ilerleme (0.05; 0.1; 0.2
mm/dev.) ve kesme hızında (40; 60; 80 m/dk.) delme deneylerine tabii
tutulmuĢlardır. Deney parametreleri Tablo 1‟de verilmiĢtir. CNC iĢleme
merkezinde (ġekil 1 ve
ġekil 2) yapılan delme iĢlemine ait kuvvet
değerleri dinamometre ile alınmıĢ, delik yüzeylerinin yüzey
pürüzlülükleri ölçülmüĢ, optik mikroskop yardımıyla giriĢ çıkıĢ
yüzeylerindeki deformasyon görüntülenerek deformasyon faktörleri
hesaplanmıĢtır. Son olarak L9 ortogonal deneysel dizisi kullanılarak
Taguchi analizi ile parametrelerin optimizasyonu sağlanmıĢtır.
261
Tablo 1. Deney parametreleri.
Deney
Parametreleri
Kesme Hızı (m/dk)
Ġlerleme (mm/dev)
Uç Açısı (derece)
1
2
3
40
0,05
100
60
0,10
118
80
0,20
140
ġekil 1. CNC iĢleme merkezi.
262
ġekil 2. Deney düzeneği.
Sonuçlar
Bulunan sonuçlara göre itme kuvvetleri ve giriĢ/çıkıĢ deformasyon
faktörleri açısından en uygun sonuçlar en küçük uç açısı olan 100 o ile
yapılan deneylerde elde edilmiĢtir. Yüzey pürüzlülüğüne en fazla etkisi
olan faktör ise kesme hızı olarak bulunmuĢtur.
Anahtar Kelimeler: Cam elyaf, Delme, ĠĢlenebilirlik, Polimer,
Taguchi Analizi.
263
INVESTIGATION OF MECHANICAL PROPERTIES OF
COMPATIBILIZER AND NANOCLAY FILLED PP
POLYMER
UYUMLAġTIRICI VE NANO-KĠL KATKILI PP
POLĠMERĠNĠN MEKANĠK ÖZELLĠKLERĠNĠN
ĠNCELENMESĠ
Salih Hakan Yetgin1, Hüseyin Ünal2,Ferhat Yıldırım1
Dumlupınar University, Simav Technical Education Faculty,
Department of Mechanical Education, KUTAHYA,
1
2
Sakarya University, Technology Faculty, Department of
Metallurgical and Materials Engineering, SAKARYA,
[email protected] ; [email protected],
[email protected]
ABSTRACT
Purpose
In this study, instead of conventional additives/fillersby the addition
of low amounts of nanoclay and compatibilizer additives was used
to improve mechanical properties of neat polypropylene (PP).
Nanoclay and compatibilizer filled polymer nanocomposites
granules were produced usingcompound extruder. Polymer nano
composites are obtained by adding 2.5wt% and 5wt% nanoclay and
10wt%PP-g-MA to the neat polypropylene polymer.Produced
materials and their abbreviationsare given in Table1. Aftereach
productextruded and passed through acooling unit. And-then,
polymer nanocompositesgranules was obtained with cutting
apparatus. Polymer nanocomposites granules are molded by
injection molding machine. Tensile, impact, density and hardness
tests were performed for determining of effects of PP-g-MA
264
compatibiliser and nanoclay on mechanical and physical properties
of PP polymer. Dispersion of nanoclay in PP polymerwere
determined with X-rayDiffraction(XRD) analysis.
Table 1. The materialsproducedin the experimentsand their
abbreviations
Materials
Polypropylene
PP+2.5%nanocaly
PP+5%nanoclay
PP+10%PP-g-MA+2.5%nanoclay
PP+10%PP-g-MA+5%nanoclay
Conclusions and Recommendations
Abbreviation
PP
PP-2.5nk
PP-5nk
PP-U-2.5nk
PP-U-5nk
A result of, elongation at breakincreasedwhile tensile strengthand
impactstrengthdecreased with filled nanoclay to PP polymer.
Keywords: PP, Nanoclay, Compatibiliser, Mechanical properties.
ÖZET
Amaç
Bu çalıĢmada, geleneksel katkı/dolgu malzemeleri yerine düĢük
miktarlarda nano-kil ve uyumlaĢtırıcı katkılar ilave edilerek katkısız
polipropilen (PP) polimerinin mekanik özellikleri geliĢtirilmeye
çalıĢılmıĢtır.
Materyal Metot
Nano-kil ve uyumlaĢtırıcı katkılı polimer nanokompozit granüller
compound ekstrüzyon makinesi kullanılarak üretilmiĢtir.
Polipropilen polimerine %2.5 ve %5 oranlarında nano-kil ve %10
oranında PP-g-MA katılarak polimer nanokompozitler elde
edilmiĢtir. Üretimi yapılan malzemeler ve kısaltmaları Æizelge 1'de
verilmiĢtir. Her bir ürün, ekstrüze edildikten sonra soğutma
ünitesinden geçirilecek ve granül kesme aparatı yardımıyla polimer
265
nanokompozit granüller elde edilmiĢtir. Polimer nanokompozit
granüller enjeksiyon kalıplama makinesi ile kalıplanmıĢtır. PP-gMA uyumlaĢtırıcı ve nano-kil katkıların PP polimerinin mekanik ve
fiziksel özelliklerine etkilerini belirlemek için çekme, darbe, sertlik
ve yoğunluk testleri uygulanmıĢtır. PP nanokompozitlerdeki, nanokil dağılımı X-Ray kırınım difraktometresi (XRD) ile belirlenmiĢtir.
Çizelge 1. Deneylerde üretilen malzemeler ve kısaltmaları
Kısaltma
PP
PP-2.5nk
PP-5nk
PP-U-2.5nk
PP-U-5nk
Malzeme
Polipropilen
PP+%2.5nanokil
PP+%5nanokil
PP+%10PP-g-MA+%2.5nanokil
PP+%10PP-g-MA+%5nanokil
ÆalıĢma sonucunda, PP polimerine ilave edilen nano-kil çekme
dayanımını artırırken kopma uzaması ve darbe dayanımını
azaltmıĢtır.
Anahtar Kelimeler: PP, Nano-kil, UyumlaĢtırıcı, Mekanik
Özellikler
266
USINGPOLYMERICFLEXIBLEMAGNETICMATERIAL
PRODUCTIONWASTETONERPOWDER
ATIK TONER TOZLARININ ESNEK POLĠMEĠRK
MANYETĠK MALZEME ÜRETĠMĠNDE KULLANILMASI
Fuat Æelik ¹, Kerim Günay ¹, Berna Tosun ¹, M. Faruk Ebeoğlugil ¹
[email protected]
Dumlupınar Üniversitesi, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği
BölümüKütahya, Turkey
ABSTRACT
This flexible working waste toner deformable under magnetic field
using a magnetic powder and produced a flexible polymeric material
having high magnetic performance. In this study,waste toner
powder, oil and oleic acid were used. XRD and XRF analyzes of the
waste toner in the powder was performed and was found to be of
valuable elements.
In this study,20% -40% by weight fat and5% to 10% oleic acidwas
stirredfor 20 seconds. Then this mixturewasadded30%- 45%
magnetic particles with15%-30% oil were added and incubated for
15 minutes at room temperature, stirred for 60 seconds. Hold the
mixture started to gel phase and liquid in the mixtureis greater than
the output surface. The surface was removed from the liquid
mixture. The extrusion process to obtain a dense structure was
removed from the mixture more fluid. The mixture obtained in the
last step was subjected to kneading so as to have a flexible structure.
The experiments results produced EPMM ferromagnetic VSM was
measured and was found to be soft ferromagnetic material.
Keywords: FlexiblePolymers, Magnetic Materials, oleic acid
267
ÖZET
Bu çalıĢmada atık toner tozları kullanılarak manyetik alan altında
Ģekil değiĢtirebilen esnek ve yüksek manyetik performansa sahip
esnek polimerik manyetik malzeme üretildi. Bu çalıĢmada atık toner
tozları, yağ ve oleik asit kullanıldı. Atık toner tozlarının XRD ve
XRF analizleri yapıldı ve içerisinde değerli elementlerin olduğu
tespit edildi.
Bu çalıĢmada, ağırlıkça %20 ile %40 arasında yağ ve %5 ile %10
arasında oleik asit 20 saniye boyunca karıĢtırıldı. Daha sonra bu
karıĢıma %30 - %45 manyetik parçacıklar ile %15- %30 yağ ilave
edildi ve 60 saniye boyunca karıĢtırılıp 15 dakika oda sıcaklığında
bekletildi. Bekletilme aĢamasında karıĢım jelleĢmeye baĢladı ve
sıvının fazlası yüzeye çıktı. Yüzeye çıkan bu sıvı karıĢımdan
uzaklaĢtırıldı.Sıkma iĢlemi ile sıvının fazlası karıĢımdan
uzaklaĢtırıldı ve daha yoğun bir yapı elde edildi. Son aĢamada elde
edilen karıĢımın esnek bir yapıya sahip olması için yoğurma
iĢlemine tabi tutuldu.
Yapılan deneyler sonucu üretilen EPMM ferromanyetik VSM
ölçümü yapıldı ve yumuĢak ferromanyetik malzeme olduğu tespit
edildi.
Anahtar Kelimeler: EsnekPolimer, ManyetikMalzeme, Oleikasit
268
MOLECULAR IMPRINTED COMPOSITE POLYMER
BASED BIOSENSOR APPLICATIONS
MOLEKÜLER BASKILANMIġ KOMPOZĠT
POLĠMERLERĠN BĠYOSENSÖR UYGULAMALARI
Gözde AktaĢb, Alper Tolga Ekerc, Merve YaĢar, Özge Uysald,
Zeynep Æelika, Emir ÖzçalıĢkana, Æağrı Altuğa, Erhan Dinçkayaa ,
Sinan Akgöla,
a: Ege Üniversitesi Fen Fakültesi Biyokimya Bölümü, 35100 Ġzmir
b: Ġ.T.Ü. Fen-Edebiyat Fakültesi Polimer Bilimi ve Teknolojisi
A.B.D., 34469 Ġstanbul
c: Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Gıda Mühendisliği
Bölümü, 35100 Ġzmir
d: Ġzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Fen Fakültesi Moleküler
Biyoloji ve Genetik Bölümü, 35430 Ġzmir
e: Uludağ Üniversitesi Fen Fakültesi Moleküler Biyoloji ve Genetik
Bölümü, 16120 Bursa
[email protected]
ABSTRACT
Molecular imprinted composite polymers (MIP), are desirable
polymerics structures due to high surface area and high selectivity
based on different interaction mechanism with biochemicals.
Molecular recognition rely on receptor substrate complex.
Molecular imprinting proceeds to increase selectivity with prepolymerize with a biochemical compounds, then polymerize to
produce composite polymers to apply specific space for
biomolecules. Polymerization occurs in 3 steps: pre-complexation,
polymerization and removal of imprinted molecules.
269
Definition of biosensors at "International Union of Pure and Applied
Chemistry" (IUPAC) is “ tools for optic, thermal or electrically
signal production of biological response of a chemical”. Systems of
biosensors produces an electronic signals which depends on
concentration of aimed analytic. Those signals may come from any
difference as proton concentration, gas exhaust or oxidation of
chemicals like ammoniac or oxygen, light absorption or diffraction,
mass difference, heat difference. Due to signal transformer,
chemical response transforms to current, potential, heat difference,
light absorbtion or mass signals as piezoelectric. Moreover, signals
may amplify, proceed or store. In theory, a biosensor may be
obtained by composition of receptor and its transducer.
All in all, this poster study is included a review of different
composite polymer applied different biosensor types application.
Keywords: Molecular imprinted composite polymer, biosensor
ÖZET
Moleküler baskılanmıĢ kompozit polimerler, yüksek yüzey alanı ve
yüksek seçiciliklerinden dolayı tercih edilen, biyokimyasalların
farklı etkileĢim yöntemleri uygulanarak tutunmasını sağlayan
polimerik yapılardır. Moleküler tanıma, reseptör ve substrat arasında
ki komplekse dayanmaktadır. Moleküler baskılama iĢleminde, bir
biyokimyasal molekülün ön polimerizasyonu ile seçiciliği artırılmıĢ
kompozit kullanılan polimerizasyon iĢlemi içerir ve yapay ligand
bölgeleri iĢlemi gören spesifik boĢluklar üretilir. Polimerizasyon
iĢlemi ön-kompleksleĢme, polimerizasyon, ve kalıp moleküllerin
uzaklaĢtırılmasına dayanmaktadır.
Biyosensörlerin "International Union of Pure and Applied
Chemistry- Uluslararası Temel Ve Uygulamalı Kimya Birliği "
(IUPAC) tarafından yapılan tanımı, "Kimyasal bir bileĢiğe karĢı
verilen biyolojik yanıtı optik, termal ya da elektriksel sinyallere
dönüĢtüren cihazlar" Ģeklindedir. Bir biyosensör, biyolojik algılayıcı
elementin seçiciliği ile hedef analitin konsantrasyonuyla orantılı bir
270
Ģekilde sinyal üretebilen dönüĢtürücünün birleĢiminden oluĢan bir
cihazdır ve bu sinyal proton konsantrasyonundaki değisimden,
amonyak ve oksijen gibi gazların salınması yada yükseltgenmesi,
ıĢık emisyonu, absorbsiyon yada reflektans, ısı emisyonu, kütle
değiĢimi ve bunun gibi değiĢimlerden kaynaklanır. Sinyal
dönüĢtürücünün yardımıyla akım, potansiyel, sıcaklık değiĢimi,
ıĢığın absorbsiyonu yada elektrokimyasal, termal, optik olarak
piezoelektrik anlamda kütle artıĢıyla ölçülebilir forma dönüĢtürülür.
Sinyal ayrıca ileriki analizler için güçlendirilebilir, iĢlenebilir yada
depolanabilir. Prensipte herhangi bir reseptör herhangi bir
dönüĢtürücü ile birleĢtirilip iĢleyen bir biyosensör üretilebilir.
Poster çalıĢması farklı kompozit polimerlerin kullanıldığı değiĢik
biosensör tiplerindeki çalıĢmalar hakkında derleme çalıĢmasıdır.
Anahtar kelimeler: biyosensör, moleküler baskılanmıĢ kompozit
polimer
271
THE EFFECTS OF NANOPARTICLE SHAPE ON THE
CRYSTALLIZATION KINETICS OFPOLY(BUTYLENE
SUCCINATE) BASED NANOCOMPOSITES
POLĠ(BÜTĠLEN SUKSĠNAT) NANOKOMPOZĠTLERĠNDE
PARTĠKÜL ġEKLĠNĠN KRĠSTALĠZASYON
KĠNETĠĞĠNEETKĠLERĠ
S. Filizgök, M. Kodal , G. Özkoç*
Kocaeli University, Department of Chemical Eng., 41380
Ġzmit/Kocaeli
[email protected],
[email protected],
[email protected]
ABSTRACT
Aim
In recent years, the development of biodegradable polymers has
attracted a great deal of interest due to increasing environmental
pollution. Among the biodegradable polymers, aliphatic polyesters
are the most promising materials to be considered as high
performance eco-friendly biodegradable plastics. Poly(butylene
succinate) (PBS) is one of these biodegradable aliphatic polyesters
widely employed owing to its relatively low production cost and
easy process-ability. The lower barrier properties and relatively
lower mechanical properties of PBS can be improved by
incorporating nanoparticles such as carbon nanotubes (CNT) or
carbon black (CB). On the other hand, addition of these
nanoparticles affects the crystallization of PBS since it is a semicrystalline polymer. The aim of this study is to investigate the
effects of particle shape on non‐isothermal crystallization kinetics of
PBS/CNT and PBS/CB nanocomposites.
272
MaterialsAndMethod
PBS, unmodified CNT and N330 type CB were purchased from
Reverdia (Holland), Nanocyl and Cabot, respectively. PBS
nanocomposites were prepared via melt blend technique using a
twin screw extruder operated at a rotor speed of 100 rpm at 170 °C
for 3 min. Carbon nanotube and carbon black with loading of 0.25 2 wt% were used as carbon based nanoparticles for nanocomposites
preparation. Thermal analysis of the samples was carried out using
differential scanning calorimetry (DSC). Polarized optical
microscopy (POM) was also used in order to observe the spherulitic
morphology during isothermal crystallization for PBS and
nanocomposites. The morphology and the nanofiller distribution in
the PBS matrix were investigated by scanning electron microscopy
(SEM), thermogravimetric analysis (TGA) and Fourier transform
infrared spectroscopy (FTIR). Avrami, Ozawa and the combined
Avrami-Ozawa were used to analyze the overall non-isothermal
crystallization kinetics of both neat PBS and PBS nanocomposites.
Melt crystallization kinetics revealed that carbon based nanoparticle
addition enhanced the crystallization rate of PBS. In the case of the
nanocomposite samples, the size of the spherulites is smaller due to
the higher number of nucleating sites within the sample. Thus,
nucleation density has increased and the heterogeneous nucleating
effect due to the nanoparticles is strong. On the other hand carbon
nanotube nanoparticles are found to be more effective nucleating
agent than carbon black.
Keywords: Poly(butylene succinate), carbon nanotubes, carbon
black, non-isothermal crystallization
273
ÖZET
Amaç
Son zamanlarda, çevre kirliliğinin artması nedeniyle biyobozunur
polimerlerin geliĢtirilmesi oldukça ilgi çekmektedir. Biyobozunur
polimerler arasında, alifatik polyesterler yüksek performanslı, çevre
dostu, biyobozunur plastikler olarak kabul edilen en umut verici
malzemelerdir. Poli(bütilen suksinat) (PBS) göreceli olarak düĢük
üretim maliyetine, iyi termal ve mekanik özelliklere ve kolay
iĢlenme yeteneğine sahip olması nedeniyle en yaygın kullanılan
biyolojik alifatik polyesterlerden biridir. Özellikle mekanik
özellikler ve gaz bariyer özelliğinin geliĢtirilmesi amacıyla dolgu
maddeleri ile takviye edilen PBS, yarı kristalin bir malzeme
olduğundan dolgu malzemelerinin kullanımı kristalizayon
davranıĢını da etkilemektedir.Bu çalıĢmanın amacı; partikül Ģeklinin
PBS/CNT ve PBS/CB nanokompozitlerinin izotermal olmayan
kristalizasyon kinetiğine etkisini incelemektir.
Materyal Ve Yöntem
Poli(bütilen suksinat) Reverdia (Hollanda) firmasından temin
edilmiĢtir. Karbon karası ve karbon nanotüpler ise sırsıyla Cabot ve
Nanocyl firmalarından satın alınmıĢtır. PBS nanokompozitler, eriyik
harmanla tekniği ile çift vidalı bir laboratruvar ekstruderinde
(Xplore Instruments, 15 cc mikroharmanlayıcı) 3 dakika boyunca
170°C‟de
100
rpm
dönme
hızında
karıĢtırılmıĢtır.
Nanokompozitlerin hazırlanması için karbon esaslı nanopartiküller
(CB ve CNT) ağırlıkça % 0.25 - 2 yükleme oranında
kullanılmıĢtır.Örneklerin termal analizi Diferansiyel Taramalı
Kalorimetre (DSC) kullanılarak gerçekleĢtirilmiĢtir. Saf PBS ve
nanokompozitlerin izotermal kristalizasyon sırasında sferulitik
morfolojisi Nikon marka polarize bir optik mikroskop (POM)
kullanılarak gözlemlenmiĢtir. Kompozitlerim faz morfolojleri
taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile, termal kararlılıkları
termogravimetrik analiz (TGA) ile ve kimyasal yapıları ve Fourier
dönüĢümlü Kızılötesi Spektrometresi (FTIR) ile incelenmiĢtir.Saf
PBS ve PBS nanokompozitlerin izotermal olmayan kristalizasyon
274
çalıĢmaları için Avrami, Ozawa ve birleĢtirilmiĢ Avrami - Ozawa
modelleri kullanılmıĢtır.
TartiĢma Ve Öneriler
PBS‟e karbon esaslı nanopartiküllerin eklenmesi PBS‟in
kristalizasyon kinetiğini olumlu yönde etkilemiĢtir.Örneklerin
içerisindeki çekirdeklenme bölgelerinin sayısı artmıĢ, buna bağlı
olarak sferulit boyutları küçülmüĢtür. Diğer yandan karbon nanotüp
nanopartiküllerin karbon siyahından daha etkili çekirdeklenme ajanı
olarak davrandığı belirlenmiĢtir. Kinetik modellerden elde edilen
kinetik parametreler tek tek ve bir arada değerlendirilmiĢtir.
Anahtar Kelimeler: Poli(bütilen suksinat), karbon nanotüpler,
karbn karası, izotermal olmayan kristalizasyon kinetiği
TeĢekkür:
Bu çalıĢma Kocaeli Üniversitesi tarafından desteklenmektedir.
275
PRODUCTION OF NANOCOMPOSITE
POLYSTYRENE/POSSMICRO-BEADS
NANOKOMPOZĠT POLĠSTĠREN/POSS
MĠKROKÜRELERĠN ÜRETĠMĠ
SeyhanBoyacıoglu, GizemTurgut, AysunYildirim, OzgeYogurtcu,
Nilay Tuccar Kilic, Mehmet Kodal and Guralp Ozkoc
KocaeliUniversity, Chemical Engineering Department, Kocaeli,
41380, Turkey
[email protected]
ABSTRACT
Aim
Polystyrene micro-beads have found widespread applications such
as coatings, electronics, microelectronics, biomedicals, and
information technology recently. Polymeric micro-beads can be
produced by solvent evaporation, sedimentation, emulsion
polymerization and dispersion polymerization.Among them,
dispersion polymerization provides narrower particle size
distribution. On the other hand, chemically functional nanoparticles
have high potential to modify the properties of the nanoparticles
such as chemical affinity, surface porosity, surface area, magnetic
properties, luminescence, etc. Polyhedral oligomericsilsesquioxanes
(POSS) are new type of nanoparticles that provide hybrid properties
between organic and inorganic compound having versatile chemical
functionalities.
The aim of this study isto investigate the effects of synthesis
parameters of nanocomposite polystyrene/POSS micro-beadson the
micro-bead size distribution, their shapesand micro-bead surface
properties.
276
Materials And Method
Reagent grade styrene (Merck), initiator (benzoylperoxide, BPO,
Sigma-Aldrich), ethyl alcohol (Merck) and surfactants were
purchased. Four different POSS types were purchased from Hybrid
Plastics (USA). Nanocompositepolystyrene/POSSmicro-beads were
produced by dispersion polymerization technique in a 100 ml threenecked flask. The temperature was kept constant and the reaction
medium was continuously stirred.At the end of polymerization
period, the micro-beads were separated from the dispersion medium
by means of centrifuge. The supernatant was decanted and the
precipitatewas freeze-dried. Micro-beads were characterized by
means of gel permeation chromatography (GPC), optical
microscope, ESCA and FTIR.
Discussion And Suggestion
It was seen that the polarity of the dispersion medium was very
critical to obtain the desired size distribution of the micro-beads.
Inclusion of the nanoparticles affected the particle size distribution
and particle shape. In addition, depending on the POSS type, surface
character of the nanoparticles differed.
Keywords: nanocomposite micro-beads, dispersion polymerization,
polystyrene
ÖZET
Amaç
Polistirenmikro-küreler, kaplama, elektronik, mikroelektronik,
biyomedikal, biliĢim teknolojisi gibi oldukça geniĢ uygulama
alanına sahiptir. Polimerikmikro-küreler çözücü buharlaĢtırma,
sedimentasyon,
emülsiyon
polimerizasyonu,
dispersiyon
polimerizasyonu gibi yöntemler ile elde edilebilmektedir.Diğer
yöntemlere göre daha geniĢ partikül boyut dağılımı elde
edildiğinden genellikle metod olarak dispersiyon polimerizasyonu
seçilmektedir.Kimyasal
olarak
fonksiyonelnanopartiküller
277
bağlandığı yapıdakimyasal yatkınlık, yüzey gözenekliliği, yüzey
alanı, manyetik özelliği, lüminesans vb. özellikleri modifiye
edebilmektedir. Polihedraloligomeriksilseskuioksanlar (POSS) çok
yönlükimyasal fonksiyonelliğe sahip olmalarından dolayı organik
ve inorganik bileĢen arasında hibrit özellik sağlayan yeni
nanopartikül çeĢitlerindendir.
ÆalıĢmanın amacı, nanokompozitpolistiren/ POSS mikro-küre
sentez parametrelerinin (dispersiyon ortamı, baĢlatıcı deriĢimi,
POSS çeĢidi ve bileĢimi, vb.) mikro-küre boyut dağılımına, mikrokürenin Ģekline ve mikro-küre yüzey özelliklerine etkilerinin
incelenmesidir.
Materyal Ve Yöntem
Stiren (Merck), baĢlatıcı (benzoil peroksit, BPO, Sigma-Aldrich),
farklı POSS çeĢitleri (HybridPlastics, USA), etil alkol (Merck) ve
yüzey aktif maddeleri tedarikçilerinden temin edilmiĢtir.
Nanokompozitpolistiren/POSS
mikro-küreler
dispersiyon
polimerizasyonu ile 100 ml üç boyunlu balonda elde edilmiĢtir.
Sıcaklık sabit tutulmuĢ olup reaksiyon ortamı sürekli karıĢtırılmıĢtır.
Polimerizasyon sonlandırıldıktan sonra mikro-küreler dispersiyon
ortamından santrifüj edilerek ayrılmıĢtır. Süpernatantdekante
edilmiĢtir ve çöken kısım dondurularak kurutulmuĢtur. Mikroküreler jel geçirgenlik kromatografisi (GPC), optik mikroskop,
ESCA ve FTIR ile karakterize edilmiĢtir.
Dispersiyon ortamının polaritesinin, istenen mikro-küre boyut
dağılımının elde edilmesinde son derece önemli olduğu
görülmektedir. Ġlave olarak nanopartiküller, partikül boyut
dağılımını ve partikül Ģeklini etkilemiĢtir. Ayrıca POSS çeĢidine
bağlı olarak nanopartiküllerin yüzey özellikleri değiĢiklik
göstermiĢtir.
Anahtar kelimeler: nanokompozit mikro-küreler, dispersiyon
polimerizasyonu ,polistiren
278
EFFECT OF COLEMANITE ON THERMAL AND
MINERALOGICAL PROPERTIES OF TRADITIONAL
MULLITE/ZIRCONIA COMPOSITE
GELENEKSEL MULLĠT/ZIRKONYA KOMPOZĠTĠN
TERMAL VE MĠNERALOJĠK ÖZELLĠKLERĠNE
KOLEMANĠT’ĠN ETKĠSĠ
Aydın H.1*, Gören R. 1
Dumlupınar Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Malzeme Bilimi
ve Mühendisliği Bölümü, KÜTAHYA, Türkiye.
[email protected]
ABSTRACT
1
Mullite (3Al2O3.2SiO2) is important both in traditional and advanced
ceramics. Although multi-phase ceramic materials were always used,
nowadays composite materials have an important industrial and
technological development, to enlarge the designing capability of the
manufacturer in properties and behaviors. Reaction sintering of alumina
and zircon is an easy and inexpensive route to obtain homogenous
composites. In this study, mullite/zirconia composites were synthesized
by reaction sintering from zircon, kaolinite and alumina mixtures
having colemanite additions (wt. % 7). Prepared mixtures were sintered
at 1450, 1500 and 15500C temperatures for 5 hrs. These two
mixtureswere compared using DTA and XRD analyses. Colemanite
addition reduces the fragmentation temperature of zircon and enables
mullite/zirconia composite synthesis at much lower temperatures
compared mixtures that did not contain colemanite.
Keywords:Traditional
mullite/zirconia composite, reaction sintering
279
THE OPTIMIZATION OF DRILLING PARAMETERS OF
SURFACE MODIFIED GLASS FIBER REINFORCED
PLASTICS VIA TAGUCHI METHOD
YÜZEYĠ MODĠFĠYE EDĠLMĠġ CAM ELYAF TAKVĠYELĠ
KOMPOZĠTLERĠN DELME PARAMETRELERĠNĠN
TAGUCHĠ METODUYLA OPTĠMĠZASYONU
Ġlknur ÆavuĢoğlu1 , Mustafa Æakır2
* Marmara Üniversitesi Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu
Makine ve Metal Teknolojileri Bölümü 34724 Kadıköy/Ġstanbul;
** Marmara Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalürji ve Malzeme
Mühendisliği Bölümü 34724 Kadıköy/Ġstanbul;
ABSTRACT
Aim
In the competitive world today, increasing importance of
conservation of energy have directed designers and engineers into
search for light and mechanically high resistant material when
choosing material. Glass Fiber Reinforced Plastics (GFRP) is
polymer based materials made of reinforced with fiber glass. GFRPs
are strong and light, showing resistance characteristics similar to
metallic materials. Furthermore, the rates of the density of strength
of materials are higher in comparison to metallic material.
Therefore, their use has been increasing in aviation industry, wind
power plant and marine applications every passing day. Assembly
based process stages are used especially in aviation industry and
wind power plant. In order to assemble, making a hole by drilling or
CNC milling are common methods. So as to manufacture products
in the required quality in making a hole in the GFRP, it is necessary
to optimize cutting performance and conditions. This study aims at
evaluating delamination factor in the GFRP.
280
Materials – Methods
Here, evaluation of delamination factor is done through Taguchi
design of experiment method, 3 factor 4 level L18 matrix various
cutting parameters. Depending on cutting speed, feed rate and
whether the tip is covered or not of the surface modified GFRP, it is
drilled and it is determined at which parametric values this material
is produced at the required quality.
Discussion and Suggestion
According to pre-determined matrix depending on Taguchi DoE,
carrying out as few experiments as possible, the optimum values in
which the delamination is minimum are determined. Consequently,
with these values in all sectors use of free of damage and delayed
damage will be achieved.
Key words: Glass Fiber Reinforced Plastic, processing, Taguchi
Method
ÖZET
Amaç
Günümüz rekabet ortamında enerji tasarrufunun önem kazanması,
tasarımcı ve mühendisleri malzeme seçiminde hafif ve mekanik
dayanımı yüksek malzeme arayıĢına yöneltmiĢtir. Cam elyaf
takviyeli kompozitler (Glass Fibre Reinforced Plastic- GFRP) cam
elyafı ile güçlendirilmiĢ kompozitten yapılmıĢ polimer esaslı
malzemelerdir. Cam elyaf takviyeli kompozitler güçlü ve hafif olup,
bazı metal malzemelere yakın dayanım özelliklerini gösterirler.
Ayrıca bu malzemelerin mukavemet yoğunluk oranları metalik
malzemelere göre daha yüksektir. Dolayısıyla, uçak sanayi, rüzgâr
enerji santrali ve denizcilik uygulamalarında kullanımı her geçen
gün artmaktadır. Özellikle uçak sanayi ve rüzgâr enerji
santrallerinde birleĢtirme esaslı iĢlem basamakları yer almaktadır.
BirleĢtirmenin yapılabilmesi için matkap veya CNC frezeler ile
delik delinmesi yaygın bir iĢlemdir. Cam elyaf takviyeli
281
kompozitlerin delinmesinde istenilen kalitede ürün üretmek için,
kesme performansı ve Ģartlarını optimize etmek gereklidir. Bu
çalıĢmada cam elyaf takviyeli malzemenin deliminasyon faktörü
değerlendirmesini yapılmak amaçlanmıĢtır
Materyal-Yöntem
Burada Taguchi deney tasarımı yöntemine göre hazırlanmıĢ 3
faktörlü 4 seviyeli L18 matrisiyle değiĢik kesme parametrelerinde
deliminasyon faktörü değerlendirmesi yapılmıĢtır. Yüzeyi modifiye
edilmiĢ cam elyaf takviyeli kompozitin kesme hızı, ilerleme oranı ve
delme ucunun kaplamalı/kaplamasız olmasına göre delinip istenen
kalitede üretiminin hangi parametre değerleri ile sağlandığının tespit
edilmiĢtir.
ÆalıĢmanın Taguchi deney tasarımı ilkelerine göre hazırlanmıĢ
matrislere göre düzenlenmesiyle az sayıda denemeler yapılarak
deliminasyonun en az olduğu optimum değerler tespit edilmiĢtir. Bu
sayede bu değerler ile tüm bu sektörlerde hasarsız ve geç hazara
uğrayacak kullanımlar sağlanabilecektir.
Anahtar Kelime: Cam elyaf takviyeli kompozit, iĢlenebilirlik,
Taguchi metodu
282
EFFECT OF HEAT TREATMENT TIME ON FRICTION
AND WEAR IN THE PRODUCTION OF BRAKE PADS
WITH POLYMER MATRIX
POLĠMER MATRĠSLĠ FREN BALATASI ÜRETĠMĠNDE ISIL
ĠġLEM SÜRESĠNĠN SÜRTÜNME VE AġINMAYA ETKĠSĠ
K. Banu Sugözü, Behçet Dağhan
Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya
Selçuk Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği,
Konya
*
[email protected]
ABSTRACT
Purpose
Investigations have been made to improve the braking performance
with regard to manufacturing parameters and composition of brake
pads with polymer matrix. The purpose of this study is to investigate
effect of heat treatment time on friction and wear in the production
of brake pads with polymer matrix.
Materials and Methodology
Ingredient of brake pads with polymer matrix (%); phenolic resin
15, steel wool 10, brass particles 4, graphite 10, copper powder 15,
cashew dust 8, barite 35 and Al2O3 3. These ingredients were mixed
for 10 minutes. Then the mixture was put into 25,4 mm diameter
mold for pre-forming under pressing at the pressure of 10000 kPa.
The samples with the same content were produced in 15000 kPa
pressure, at 150oC temperature in 10 minutes hot pressing time, in
different heat treatment time such as 2 (S-2), 4 (S-4) and 6 (S-6)
hours at 180ºC temperature. Friction and wear tests were carried out
using wear test device shown in the figure.
283
AĢınma test cihazı (Wear test device)
The sample produced by waiting in oven for 4 hours (S-4)
demonstrated the best friction performance.
Keywords: Brake pads with polymer matrix, Friction, Wear
ÖZET
Amaç
Frenleme performansını arttırmak amacıyla gerek balata malzemesi
kompozisyonları gerekse balata üretim parametreleri baz alınarak
birçok çalıĢma yapılmıĢtır. Bu çalıĢmada, polimer matrisli fren
balata üretim parametrelerinden olan ısıl iĢlem süresinin balata
performansına etkisinin deneysel çalıĢmalarla gözlemlenmesi
amaçlanmıĢtır.
Materyal ve Yöntem
Polimer matrisli fren balata numunelerinin içeriği (% kütlesel);
fenolik reçine 15, çelik yünü 10, prinç talaĢı 4, grafit 10, bakır 15,
maun cevizi 8, barit 35 ve Al2O3 3 olarak belirlenmiĢtir. Homojen
bir karıĢım elde etmek için bu malzemeler 10 dakika boyunca
karıĢtırılmıĢtır. KarıĢtırma iĢleminden sonra numuneler 25,4 mm
çapında dairesel bir kalıpta 10000 kPa basınçta sıkıĢtırılarak ön
Ģekillendirme verilmiĢtir. Daha sonra 15000 kPa basınç, 150°C
284
sıcaklık ve 10 dakika süreyle sıcak presleme iĢlemine tabi tutulan
aynı bileĢime sahip numuneler, 180ºC sıcaklıkta 2 (S-2), 4 (S-4) ve
6 (S-6) saat farklı ısıl iĢlem sürelerine göre üretilmiĢtir. Üretilen
numunelerin sürtünme ve aĢınma testleri Ģekilde gösterilen fren
balata test cihazında yapılmıĢtır
En iyi sürtünme performansını S-4 kodlu 4 saat fırında bekletilerek
üretilen balata numunesi göstermiĢtir.
Anahtar Kelimeler:Polimer matrisli fren balatası, Sürtünme,
AĢınma
285
EFFECT OF HOT-PRESSING PRESSURE ON THE
FRICTION PERFORMANCE OF POLYMERIC
COMPOSITE MATERIALS
POLĠMERĠK KOMPOZĠT MALZEMELERDE SICAK
PRESLEME BASINCININ SÜRTÜNME PERFORMANSINA
ETKĠSĠ
K. Banu Sugözü, Ġlker Sugözü
Mersin Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Otomotiv Mühendisliği,
Mersin
*
[email protected]
ABSTRACT
Purpose
The produce of polymeric composite friction materials consist of
steps like mixing, cold and hot-pressing and heat treatment. The
purpose of this study is to investigate effect of hot-pressing
pressureon friction performance in the production of polymeric
composite materials.
Ingredient of polymeric composite friction materials (%); phenolic
resin 15, steel wool 10, brass particles 4, graphite 10, copper powder
15, cashew dust 8, barite 35 and Al2O3 3. These ingredients were
mixed for 10 minutes. Then the mixture was put into 25,4 mm
diameter mold for pre-forming under pressing at the pressure of
10000 kPa. The samples with the same content were produced at
150ºC temperature in three different pressure such as 8000, 13000
and 18000 kPa for 10 minutes hot pressing time. Friction and wear
tests were carried out using pin-on-disc type wear test device.
286
Optimum hot pressing pressure was determined as 8000 kPa for
high coefficient of friction.
Keywords: Polymeric composite materials, Wear, Friction
ÖZET
Amaç
Polimerik kompozit sürtünme malzemelerinin üretimi; karıĢtırma,
soğuk ve sıcak presleme (kalıplama) ve ısıl iĢlem basamaklarından
oluĢur. Bu çalıĢmanın amacı; polimerik kompozit malzemelerin
üretiminde sıcak presleme basıncının sürtünme performansına olan
etkisini araĢtırmaktır.
Materyal ve Yöntem
Polimerik kompozit sürtünme malzemelerinin içeriği (% kütlesel);
maun cevizi 8, barit 35 ve Al2O3 3 olarak belirlenmiĢtir. Daha sonra
malzemeler 10 dakika boyunca karıĢtırılmıĢtır. KarıĢtırma
iĢleminden sonra numuneler 25,4 mm çapında dairesel bir kalıpta
10000 kPa basınçta sıkıĢtırılarak ön Ģekillendirme verilmiĢtir. Daha
sonra aynı içerikli numuneler 180°C sıcaklıktaki piĢirme kalıbında
8000, 13000 ve 18000 kPa gibi üç farklı basınç uygulanarak 10
dakika piĢirilmiĢtir. Üretilen numunelerin sürtünme ve aĢınma
testleri pin-on-disk tipi aĢınma test cihazında yapılmıĢtır.
Yüksek sürtünme katsayısı için en iyi sıcak presleme basıncı 8000
kPa olarak belirlenmiĢtir.
287
INVESTIGATION OF EFFECT OFHOT PRESSING TIME
ON BRAKING PERFORMANCE IN THE PRODUCTION OF
BRAKE PADS WITH POLYMER MATRIX
POLĠMER MATRĠSLĠ FREN BALATASI ÜRETĠMĠNDE
SICAK PRESLEME SÜRESĠNĠN FRENLEME
PERFORMANSINA ETKĠSĠNĠN ARAġTIRILMASI
K. Banu Sugözü, Ahmet Akdemir
Selçuk Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine
Mühendisliği,Konya
*
[email protected]
ABSTRACT
Purpose
Materials properties of composite brake pads vary greatly depending
on manufacturing parameters. In this study, effect of hot pressing
time on braking performance was investigated.
15, cashew dust 8, barite 35 and Al2O3 3. These ingredients
weremixed for 10 minutes. Then the mixture was put into25,4 mm
diameter mold for pre-forming under pressingat the pressure of
10000kPa.The samples with the same content were produced at
150oC temperature in 15000 kPa pressurein three different hot
pressing time such as 7, 12 and 17 minutes.The wear, hardness,
density and friction characteristics of the produced samples were
investigated.
288
Consequently, in the production of polymeric composite friction
material, 12 minute hot pressing time gave positive results for the
coefficient of friction and wear values.
Keywords: Brake pad, Wear, Friction materials
ÖZET
Amaç
Genel olarak kompozit fren balata malzeme özelliklerinin üretim
parametrelerine bağlı olarak büyük ölçüde değiĢtiği yapılan
çalıĢmalar ile kanıtlanmıĢtır. Bu çalıĢmada polimer matrisli fren
balata üretim parametrelerinden olan sıcak presleme süresinin
frenleme performansına etkileri araĢtırılmıĢtır.
Materyal ve Yöntem
malzemeler 10 dakika boyunca karıĢtırılmıĢtır. KarıĢtırma
iĢleminden sonra numuneler 25,4 mm çapında dairesel bir kalıpta
10000 kPa basınçta sıkıĢtırılarak ön Ģekillendirme verilmiĢtir.Daha
sonra aynı içerikli numuneler 150°C sıcaklıktaki piĢirme kalıbında
15000 kPa basınç uygulanarak 7, 12 ve 17 dakika gibi farklı
sürelerde bekletilerek piĢirilmiĢtir.Üretilen balataların aĢınma,
sertlik, yoğunluk ve sürtünme karakteristikleri incelenmiĢtir.
Sonuç olarak, polimerik kompozit sürtünme malzemelerinin
üretiminde 12 dakikalık sıcak presleme süresi sürtünme katsayısı ve
aĢınma değerleri için olumlu sonuç vermiĢtir.
Anahtar Kelimeler: Frenbalatası, AĢınma,Sürtünme malzemesi
289
THE EFFECT TO BRAKING PERFORMANCE OF COLD
PRESSING PRESSURE IN THE PRODUCTION BRAKE
PADS WITH POLYMERIC COMPOSITE FRICTION
MATERIALS
POLĠMERĠK KOMPOZĠT SÜRTÜNME MALZEMELERĠ
ĠLE BALATA ÜRETĠMĠNDE SOĞUK PRESLEME
BASINCININ FRENLEME PERFORMANSINA ETKĠSĠ
K. Banu Sugözü, Behçet Dağhan
Selçuk Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği,
Konya
*
[email protected]
ABSTRACT
Purpose
Investigations have been made to improve the braking performance
with regard to manufacturing parameters and composition of brake
pads with polymer matrix. The purpose of this study is to investigate
effect of cold pressing pressure on braking performance in the
production of polymeric composite friction materials.
15, cashew dust 8, barite 35 and Al2O3 3. These ingredients were
mixed for 10 minutes. Brake lining samples with the same content
were produced in three different cold pressing pressure such as
8000, 12000 and 15000 kPa and 10 minutes in the hot pressing, at
150°C temperature and in 15000 kPa pressure. Friction and wear
tests were carried out using pin-on-disc type wear test device shown
schematically in figure.
290
Optimum cold pressing pressure was determined as 8000 kPa for
high coefficient of friction.
Keywords: Brake lining, Friction, Wear
ÖZET
Amaç
Frenleme performansını arttırmak amacıyla gerek balata malzemesi
kompozisyonları gerekse balata üretim parametreleri göz önüne
alınarak birçok çalıĢma yapılmıĢtır. Bu çalıĢmada, polimer matrisli
fren balata üretim parametrelerinden olan soğuk presleme basıncının
frenleme performansına etkisinin araĢtırılması amaçlanmıĢtır.
Materyal ve Yöntem
malzemeler 10 dakika boyunca karıĢtırılmıĢtır. Aynı içeriklere sahip
balata numuneleri 8000, 12000 ve 15000 kPa gibi üç farklı soğuk
presleme basınçlarında ve 15000 kPa basınç, 150°C sıcaklıkta, 10
291
dakika sıcak presleme süresinde üretilmiĢtir. Üretilen numunelerin
sürtünme ve aĢınma testleri Ģekilde Ģematik olarak gösterilen pin-ondisk tipi aĢınma test cihazında yapılmıĢtır.
Yüksek sürtünme katsayısı için en iyi soğuk presleme basıncı 8000
kPa olarak belirlenmiĢtir.
Anahtar Kelimeler: Fren balatası, Sürtünme, AĢınma
292
EFFECT OF POWDER MIXING TIME TO FRICTION
PERFORMANCE IN THE PRODUCTION OF POLYMERIC
COMPOSITE MATERIALS
POLĠMERĠK KOMPOZĠT MALZEMELERĠN ÜRETĠMĠNDE
TOZ KARIġTIRMA SÜRESĠNĠN SÜRTÜNME
K. Banu Sugözü, Necati Ataberk
Necmettin Erbakan Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi,
Makine Mühendisliği, Konya
*
[email protected]
ABSTRACT
Purpose
Brake lining materials consist of production process that contains
mixing metal or nonmetallic materials that very fine powder, preforming and hot-pressing. The purpose of this study is to investigate
effect powder mixing time on friction performance in the production
of polymeric composite materials.
Mixing time is effective to provide the homogeneity of composite
materials. In this study, braking performances of samples prepared
in three different mixing times such as 5, 10, 15 minutes were
carried out experimentally and the effects of mixing time on
performance were determined using pin-on-disc type wear device.
Powder mixing device is shown in figure.
293
Powder mixing device (Toz karıĢtırma cihazı)
Consequently, in the production of polymeric composite friction
material, 10 minute mixing time gave positive results for the
coefficient of friction and wear values.
Keywords: Powder metallurgy, Friction, Wear
ÖZET
Amaç
Fren balata malzemeleri çok ince tozlar halindeki metal veya metal
dıĢı malzemelerin karıĢtırılması, ön Ģekillendirme ve sıcak presleme
iĢlemlerini kapsayan üretim prosesinden oluĢmaktadır. Bu
çalıĢmanın amacı; polimerik kompozit malzemelerin üretiminde toz
karıĢtırma süresinin sürtünme performansına olan etkisini
araĢtırmaktır.
Materyal ve Yöntem
Kompozit malzemelerde homojenliğin sağlanmasında karıĢtırma
süresi etkili olmaktadır. Bu çalıĢmada, 5, 10 ve 15 dakika gibi üç
farklı karıĢtırma süresinde hazırlanan balata numunelerinin frenleme
performansları deneysel olarak incelenmiĢ ve karıĢtırma süresinin
sürtünme performansına etkisi pin-on-disk tipi aĢınma cihazı
kullanılarak belirlenmiĢtir. Tozları karıĢtırmak için kullanılan cihaz
Ģekilde gösterilmiĢtir.
294
Sonuç olarak, polimerik kompozit sürtünme malzemelerinin
üretiminde 10 dakikalık karıĢtırma süresi sürtünme katsayısı ve
aĢınma değerleri için olumlu sonuç vermiĢtir.
Anahtar Kelimeler: Toz metalurjisi, Sürtünme, AĢınma
295
THE MANUFACTURE OF LIGNOCELLULOSIC
MATERIAL FILLED POLYSTYRENE BASED
COMPOSITES
ENJEKSĠYON KALIPLAMA YÖNTEMĠYLE
LĠGNOSELÜLOZĠK DOLGU MADDESĠ KATKILI
POLĠSTĠREN ESASLI KOMPOZĠTLERĠN ÜRETĠLMESĠ
Kadir Karakus1, Fatih Mengeloglu1,2 , Belgin Seker1 , Ġbrahim Kılıc1
1
Kahramanmaras Sutcu Imam University, Faculty of Forestry,
Department of Forest Industry Engineering, Kahramanmaras,
Turkey
2
Kahramanmaras Sutcu Imam University, Graduate School of
Natural and Applied Science, Material Science and Engineering,
Kahramanmaras.
[email protected],[email protected],
ABSTRACT
In this study, the effects of different lignocellulosic filler (wood
flour and wheat straw) on the mechanical properties of polystyrene
based composites were determined. Polystyrene as thermoplastic
polymer, Turkish red pine (Pinus brutia Ten.) and wheat straw flour
as filler and polystyrene-block-poly(ethylene-ran-butylene)-blockpolystyrene-graft-maleic anhydride (SEBS-MA) as additive. The
samples of polystyrene based composite were manufactured using
88 tones pressure capacity injection molding machine. The
mechanical properties (tensile, flexural and impact strength) of
composites were conducted in accordance with ASTM standard.
Also scanning electron microscopy (SEM) was determined on tested
samples. According to test results the addition of lignocellulosic
filler loading into polystyrene matrix reduced tensile strength,
flexural strength and elongation at break. On the other hand, with
the addition of lignocellulosic filler loading, tensile and flexural
296
modulus were increased. In the case of additive loading, tensile
strength, tensile modulus, flexural strength and flexural modulus
were reduced but elongation at break were improved. When filler
types were compared, polystyrene composites produced with wood
flour provided better tensile modulus and flexural strength while
composites manufactured with wheat straw flour provided better
impact strength values. All manufactured groups provided necessary
values required by the ASTM D 6622 standards. With this study, the
potential use of Turkish red pine (Pinus brutia Ten.) and wheat straw
flour in the manufacture of polystyrene based composites was
shown.
Key words:polystyrene/ wheat straw / wood flour/mechanical
properties / injection molding.
ÖZET
Bu çalıĢmada polistiren esaslı kompozitlerin mekanik özellikleri
üzerine farklı lignoselülozik dolgu maddelerinin (odun unu ya da
buğday sapları) etkileri belirlenmiĢtir. Termoplastik polimer olarak
polistiren kullanılırken, lignoselülozik dolgu maddesi olarak
kızılçam odun unu, buğday sapı unu ve katkı maddesi olarak ise
polystyrene-block-poly (ethylene-ran-butylene)-block polystyrenegraft-maleic anhyride (SEBS-MA) kullanılmıĢtır. Polistiren esaslı
kompozit örnekleri 88 ton kapasiteli enjeksiyon makinesi
kullanılarak üretilmiĢtir. Kompozit örneklerin mekanik özellikleri
(çekme, eğilme ve darbe direnci) ASTM standartlarına uygun olarak
gerçekleĢtirilmiĢtir. Aynı zamanda örneklerin morfolojik özellikleri
taramalı elektron mikroskobu (SEM) yardımıyla belirlenmiĢtir. Test
sonuçları incelendiğinde polistiren matris içerisine lignoselülozik
dolgu maddelerinin eklenmesi ile çekme, eğilme ve kopmada uzama
değerleri azaldığı tespit edilmiĢtir. Polistiren içerisine lignoselülozik
dolgu maddelerinin eklenmesi ile çekme ve eğilmede elastikiyet
modüllerinin arttığı görülmüĢtür. Katkı maddesinin eklenmesi ile
çekme direnci, çekmede elastikiyet modülü ve eğilme direnci,
eğilmede elastikiyet modülü azalmıĢtır fakat kopmada uzama
değerinin arttığı bulunmuĢtur. Lignoselülozik dolgu maddesinin tipi
297
karĢılaĢtırıldığında kızılçam odun unu ile üretilen polistiren esaslı
kompozit örneklerin daha iyi çekme direnci ve eğilmede elastikiyet
modülü değerlerine sahip olduğu buğday sapı unu ile üretilen
örneklerin ise daha iyi darbe direncine sahip olduğu tespit edilmiĢtir.
Üretilen bütün örneklerin ASTM D 6662 standardında istenilen
değerlerin üzerinde olduğu bulunmuĢtur. Bu çalıĢma ile polistiren
esaslı kompozitlerin üretilmesinde kızılçam odun unu ve buğday
sapı unlarının değerlendirilebileceği gösterilmiĢtir.
298
EFFECTS OF HYDROXYL-POSS ON THE NONISOTHERMAL CRYSTALLIZATION KINETICS OF
PLASTICIZED PLA
HĠDROKSĠL POSS’UN PLASTĠKLEġTĠRĠLMĠġ PLA
NANOKOMPOZĠTLERĠN ĠZOTERMAL OLMAYAN
KRĠSTALĠZASYON KĠNETĠĞĠNE ETKĠSĠ
Mehmet Kodal, Hümeyra ġirin, Güralp Özkoç
Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği
Bölümü, 41380 Ġzmit/Kocaeli
[email protected]
ABSTRACT
Aım
Poly(lactic acid) (PLA) is the most widely used biodegradable
polymer among the others as a result of its relatively better physical
properties, full-scale commercial production and availability from
renewable resources such as potato, corn and wheat [1]. PLA has
high elastic modulus and low toughness and elongation at room
temperature due to its relatively high glass transition temperature.
Although PLA is a promising bioplastic, it exhibits an extremely
slow crystallization during non-isothermal processes such as
extrusion and injection molding, which limits its usage.It has been
shown that organically functionalizednanofillerscould improve the
crystallization behavior of plasticized PLA [2].Alternative to the
conventional nanofillers, poly(hedraloligomericsilsesquioxane)
(POSS) nanoparticles have a high potential to increase the
crystallization rate of PLA since they have flexible chemical and
physical hybrid properties with a reasonably lower price.
In the current study, for the first time in the literature, it was aimed
to investigate the non-isothermal crystallization behavior of
299
hydroxyl functionalized POSS (T-POSS) reinforced plasticized PLA
via differential scanning calorimeter (DSC) by applying different
crystallization kinetics models.Besides, thermodynamic work of
adhesion approach was adopted using the experimentally determined
surface energiesin order to investigate the interfacial interactions
between POSS particles and plasticized PLA. For this purpose a
non-reactive POSS type, octaisobutyl-POSS (O-POSS) was also
used as the control.
A twin screw microcompounder (15 ml, Xplore Instruments) was
used to prepare PLA based nanocomposites having different POSS
loading levels (1, 3, 7,10 wt%). Poly(ethylene glycol) (PEG, 8000
g/mol) was used as a plasticizer. PEG content was kept constant at
10 wt%. The barrel temperature of microcompounder was set to 180
°C. The compounds were blended at a screw speed of 100 rpm and
mixing time of 3 min. At the end of this period, the extrudate was
taken by changing the position of the valve to guide the polymer
through the die. The pellets obtained from the microcompounder
were compression molded into thin films at 180 °C in order to
obtain the samples for kinetics studies.
Non-isothermal crystallization behaviour of PLA/PEG/T-POSS
nanocomposites were evaluated from common kinetic models such
as Avrami, Combined Avrami-Ozawa and Kissinger by using the
thermal data obtained from differantial scanning calorimetry
(DSC).A polarizing optical microscope (Nikon LV100 POL)
equipped with a Linkam THMSE 600 hot stage was used to
investigate the spherulitic morphology of the neat and plasticized
PLA.Contact angle measurements were performedto evaluate
thedispersiveand acid–base interactions between PLA/PEG and
POSS types.
300
The non-isothermal crystallization kinetics and spherulitic
morphology of PLA, PLA/PEG, T-POSS and O-POSS based
PLA/PEGnanocomposites were investigated with DSC and POM.
The results indicated that both POSS particles increased the
crystallization rate of plasticized PLA by acting as a nucleating
agent. O-POSS was found to be better nucleating agent with respect
to T-POSS due to the fact that it exhibited better dispersion and
better interfacial adhesion as supported by thermodynamic adhesion
measurement. POM results showed that the nucleating density was
higher in the plasticized PLA/POSSnanocomposites compared to
PLA/PEG and neat PLA. In addition, crystallization stage begins at
higher temperatures upon cooling in the presence of POSS
particles.A strong correlation was obtained between interfacial
chemistry and the nucleation rate in plasticized PLA/POSS
nancomposites.
Key words: Poly(lactic acid), POSS, non-isothermal crystallization
kinetic, thermodynamic adhesion
AcknowledgementThis study is granted by TUBITAK (Project No:
11M514)
ÖZET
Amaç
Poli(laktik asit) (PLA), nispeten iyi olan fiziksel özellikleri, ticari
olarak üretilebilmesi ve patates, mısır ve buğday gibi yenilenebilir
kaynaklardan elde edilebilmesi nedeniyle en sık kullanılan
biyobozunur polimerdir [1]. PLA, kısmen yüksek olan camsı geçiĢ
sıcaklığı nedeniyle oda sıcaklığında yüksek modül, düĢük tokluk ve
uzama özelliklerine sahiptir. PLA ümit vaat eden bir biyoplastik
olmasına karĢın enjeksiyonlu kalıplama ve ekstrüzyon gibi
izotermal-olmayan proseslerde oldukça yavaĢ bir kristallenme
davranıĢı göstermektedir. Bu durum ise PLA‟nın kullanım alanını
kısıtlamaktadır. Organik fonksiyonel gruplara sahip olan nano katkı
301
malzemeleri plastikleĢtirilmiĢ PLA‟nınkristalizasyon davranıĢını
iyileĢtirebilir [2]. Konvensiyonelnano katkı maddelerine alternatif
olarak, kısmen düĢük olan fiyatları ve esnek fiziksel ve kimyasal
özellikleri nedeniylepoli(hedraloligomeriksilseskuiokzan) (POSS)
nano-tanecikleriPLA‟nınkristalizasyon hızını artırma potansiyeline
sahiptirler.
Bu çalıĢmada, literatürde ilk defa,hidroksil fonksiyonel grubu içeren
POSS (T-POSS) ile güçlendirilmiĢ plastikleĢtirilmiĢ PLA‟nın
izotermal-olmayan kristalizasyon davranıĢı araĢtırılmıĢtır. Bu
amaçla diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) ile elde edilen
verilerden farklı kinetik modeller çalıĢılmıĢtır. Bunun yanında,
plastikleĢtirilmiĢ PLA ve POSS tanecikleri arasındaki arayüzey
etkileĢimlerini araĢtırmak için deneysel olarak elde edilen yüzey
enerjileri kullanılarak termodinamik yapıĢma iĢi belirlenmiĢtir. Bu
amaçla, reaktif olmayan bir POSS türü, oktaizobütil POSS (OPOSS), kontrol malzemesi olarak kullanılmıĢtır.
Materyal Ve Yöntem
Farklı yükleme oranlarında (%1, 3, 7, 10) POSS içeren PLA temelli
nanokompozitler15 ml hacme sahip Xplore marka bir çift vidalı
harmanlayıcıda hazırlanmıĢtır. Bu çalıĢmada plastikleĢtirici olarak
poli(etilen glikol) (PEG, 8000 g/mol) kullanılmıĢtır. PEG içeriği
kütlece %10 olarak baz alınmıĢtır. Mikro-harmanlayıcının kovan
sıcaklığı 180 °C‟dir. Örnekler 100 rpm vida hızında, 3 dakika
boyunca karıĢtırılmıĢtır. Bu periyod sonunda elde edilen pelletler
ince film elde etmek için 180 °C‟de preslenmiĢtir.
Avrami, birleĢtirilmiĢ Avrami-Ozawa ve Kissinger gibi modeller
kullanılarak diferansiyel taramalı kalorimetri analizleri ile (DSC,
DSC 1 Star MettlerToledo) PLA/PEG/T-POSS nanokompozitlerinin
izotermal olmayan kristalizasyon davranıĢı incelenmiĢtir. Bununla
birlikte, bir polarize optik mikroskop (POM, Nikon LV100 POL)
kullanılarak kristal morfolojisi gerçek zamanlı olarak incelenmiĢtir.
PLA/PEG ve POSS türleri arasındaki dispersif ve asit-baz
302
etkileĢimlerini
belirlemek
için
temas
açısı
ölçümleri
PLA, PLA/PEG, T-POSS ve O-POSS temelli PLA/PEG
nanokompozitlerinin izotermal olmayan kristalizasyon kinetiği ve
sferulitik morfolojisi DSC ve POM ile belirlenmiĢtir. Sonuçlar
POSS taneciklerinin bir çekirdeklenme ajanı gibi davranarak
plastikleĢtirilmiĢ
PLA‟nınkristalizasyon
hızını
artırdığını
göstermiĢtir. O-POSS taneciklerinin T-POSS‟a kıyasla daha iyi bir
çekirdeklenme ajanı olduğu tespit edilmiĢtir. Bu durum O-POSS‟un
PLA/PEG matrisinde daha iyi dağılmasından ve termodinamik
yapıĢma ölçümleri ile de destelendiği üzere daha iyi bir arayüzey
etkileĢimi göstermesinden kaynaklanmaktadır. POM analiz
sonuçları, saf PLA ve PLA/PEG ile kıyaslandığında PLA/PEG
nanokompozitlerindeçekirdeklenme yoğunluğunun daha fazla
olduğunu göstermiĢtir. Bununla birlikte, POSS tanecikleri varlığında
soğutma esnasında kristallenmenin daha yüksek sıcaklıklarda
baĢladığı
gözlemlenmiĢtir.
PlastikleĢtirilmiĢ
PLA/PEG
nanokompozitlerindearayüzey kimyası ve kristalizasyon hızı
arasında kuvvetli bir korelasyon olduğu belirlenmiĢtir.
Anahtar kelimeler: PLA, POSS, izotermal-olmayan kristalizasyon
kinetiği, termodinamik yapıĢma
TeĢekkür: Bu çalıĢma TÜBĠTAK tarafından 111M514 numaralı
proje ile desteklenmektedir.
Kaynaklar / References
1- SORRENTINO A.,Gorrosi G., Vittoria V., Trends in
FoodScience&Technology, 18, 84-95, (2007).
2- LEEJ. H.,JeongY. G., Journal of Applied Polymer Science,115,
1039-1046, (2010).
303
PRODUCTION AND CHARACTERIZATION OF TPU
NANOCOMPOSITES REINFORCED WITH CLAY
MINERALS WHICH HAVE DIFFERENT
MICROSTRUCTURES
FARKLI MĠKROYAPIYA SAHĠP KĠL MĠNERALLERĠ
KATKILI TPU NANOKOMPOZĠTLERĠNĠN ÜRETĠMĠ VE
KARAKTERĠZASYONU
Metehan Atagür1, Tuğçe Uysalman1, Hilal Kara1, Ece Yakkan1, M.
Özgür Seydibeyoğlu1, Uğur Malayoğlu2
1
Materials Science and Engineering Department, Ġzmir KatipÆelebi
University, Turkey
2
Metallurgical and Materials Engineering Department,
DokuzEylülUniversity, Turkey
1
1
1
ABSTRACT
Aim
In this study, three different Turkish natural clays were namely
Sepiolite, Halloysite and Montmorillonite were characterized and
utilized in TPU (thermoplastic polyurethane) matrix. TPU
composites have been produced by using twin-screw extruder. The
structural characterization of polymer/clay nanocomposites were
evaluated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron
microscopy (SEM). The interactions between clay and polymer were
also determined by ATR Fourier Transform Infrared Spectroscopy
(FTIR-ATR). The thermal properties of polymers and
nanocomposites were determined by thermogravimetric Analysis
(TGA). The mechanical properties of nanocomposites were
304
characterized by tensile testing and Dynamic Mechanical Analysis
(DMA).
Key Words: polymer/clay nanocomposites, natural clays, Sepiolite,
Halloysite, Montmorillonite, twin-screw extruder, Thermoplastic
Polyurethane (TPU)
Introduction
Clay is the most common mineral used in nanocomposites
production due to its layered structure and easy dispersion in
convenient medium. Nanoclay could substantially enhance the
mechanical properties of the composites and for that reason it
attracts attention from academic and industrial sectors. Interaction
between nanoclay and surrounding matrix is quite important.
Material and Method
Sepiolite, Halloysite and Montmorillonite were obtained from
EczacibasiEsan Company in Turkey. Sepiolite had microfibers is a
natural clay mineral magnesium hydrosilicate belonging to the
group sepiolite- palygorskite while Montmorillonite‟s chemical
structure is composed of the aluminum hydrosilicates. The halloysite
clay mineral is composed of two-layered sheet.
Nanoclay
reinforced
composites
produced
by
using
Polycaprolactonecopolyester based TPU coded as D11H95S
(density: 1.19 g/cm3, melting point: 215oC, hardness: 94A, tensile
strength: 47 MPA, elongation at break: %478) produced with twinscrew extruder at zone temperatures between (215oC-225oC) and
screw speed is adjusted as 190 rpm.
The structural characterization of polymer/clay nanocomposites
were evaluated by XRD analysis and SEM. The interactions
between clay and polymer were also determined by FTIR-ATR. The
thermal properties of polymers and nanocomposites were
determined by TGA Analysis. The mechanical properties of
305
nanocomposites were characterized by tensile testing and DMA
analysis.
Discussion
This study carried out is of great importance in order to determine
the properties of nanoclay reinforced TPU composites produced
with the help of twin-screw extruder and to examine the effect of
different clay structures to composites properties.
ÖZET
Bu çalıĢmada, Türkiyenin üç farklı doğal kil minerali olan
Sepiyolit, Haloysit ve Montmorilonit TPU (termoplastik poliüretan)
matris içinde kullanılmıĢ ve karakterize edilmiĢtir. TPU ve kil
kompozitleri çift vidalı ekstrüder kullanılarak üretilmiĢtir.
Polimer/kil nanokompozitlerinin yapısal karakterizasyonu X-ıĢını
difraksiyonu (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile
incelenmiĢtir. Ayrıca, Polimer ve kil arasındaki etkileĢimler ATR
Fourier DönüĢümü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR-ATR) ile
belirlenmiĢtir. Polimerlerin ve nanokompozitlerin ısıl özellikleri ısıl
kütle kaybı analizi (TGA) ile belirlenmiĢtir. Nanokompozitlerin
mekanik özellikleri çekme testi ve Dinamik Mekanik Analiz (DMA)
ile karakterize edilmiĢtir.
Anahtar Kelimeler: Polimer/kil nanokompozitleri, doğal killer,
sepiyolit, halloysit, Montmorillonit,
çift vidalı ekstruder,
termoplastik poliüretan (TPU)
GiriĢ
Kil, tabakalı yapısından ve uygun ortamda tabakaların kolay
disperse olmasından dolayı nanokompozit elde edilmesinde en
çok kullanılan mineraldir. Kil sanayiden ve akademik sektörden
büyük ilgi görmektedir. Nanokil içerisine katıldığı kompozitin
özelliklerini önemli ölçüde arttırabilir. Nanokil ve matris arayüzey
etkkileĢimi oldukça önemlidir.
306
Materyal Metot
Sepiyolit, Halloysit and Montmorillonit EczacıbaĢı Esan Ģirketinden
temin edilmiĢtir. Sepiyolit, mikroliflere sahip, sepiyolit- paligorskit
grubuna ait doğal magnezyum hidrasilikat kil minerali iken
Montmorillonite‟in kimyasal yapısını alüminyum hidroksilikatlar
oluĢturmaktadır. Halloysit ise iki katmanlı tabakalardan oluĢan bir
kil mineralidir.
Ürün kodu D11H95S olan polikaprolakton kopolyester bazlı TPU
(yoğunluk: 1.19 g/cm3, erime sıcaklığı: 215oC, sertlik: 94A, çekme
dayanımı: 47 MPA, kopma uzaması: %478) kullanılarak üretilen kil
katkılı kompozitlerin üretimleri ekstruder cihazında sıcaklık zonları
210oC ve 225oC aralığında ve vida hızı 190 rpm olacak Ģekilde
ayarlanarak gerçekleĢtirilmiĢtir.
Polimer/kil nanokompozitlerinin yapısal karakterizasyonu XRD ve
SEM ile incelenmiĢtir. Ayrıca, Polimer ve kil arasındaki etkileĢimler
FTIR-ATR ile belirlenmiĢtir. Polimerlerin ve nanokompozitlerin ısıl
özellikleri TGA ölçümleri ile belirlenmiĢtir. Nanokompozitlerin
mekanik özellikleri çekme testi ve DMA analizi ile karakterize
edilmiĢtir.
TartıĢma
Bu çalıĢma çift vidalı ekstruder yardımı ile üretimi gerçekleĢtirilen
nanokil katkılı TPU kompozitlerinin özelliklerinin belirlenmesi ve
farklı yapıdaki kil katkılarının kompozit özelliklerine olan etkisinin
incelenmesi büyük önem arz etmektedir.
307
CORRELATING CRYSTALLIZATION KINETICS AND
RHEOLOGICAL PROPERTIES OF POLYETHYLENE USING
A NEW RHEO-NMR SETUP
Mürüvvet Begüm Özen, Karl-Friedrich Ratzsch, Volker Räntzsch,
Manfred Wilhelm*
Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Institute for Chemical
Technology and Polymer Chemistry (ITCP)
Engesserstraße 18, 76131Karlsruhe, Germany
Key Words: Rheo-NMR, Crystallization, Polyethylene
Aim
Polyethylene (PE) along with its respective copolymers constitutes
more than 30% of the worldwide plastics productionof 300 million tons
per year and is used in a variety of consumer products.Crystallization of
PE plays an important role in industrial processing and strongly affects
the mechanical and barrier properties of the final product.The aim of
this work is to investigate for the first time the crystallization kinetics
of PE via aunique Rheo-NMR combination.
Material and Method
Our newly developed unique Rheo-NMR setup is a combination of a
self-built low field permanent magnet in a commercial rheometer and is
a technique for investigating preshear and shear induced crystallization
of polyolefins. The crystallization kinetics of PE were examined via
this new combined Rheo-NMR method.
308
Figure 1. Illustration of the new combined Rheo-NMR method.
PE results in a widerange of physical properties suitable for
applications by employing thermoplastic processing such as melt
spinning, film blowingor injection moulding. During thermoplastic
processing, orientation of polymer chains due to flow under
supercoolingcauses shear-induced crystallization and affects the final
crystallinity [1]. Molecular parameters such as molecular weight,
molecular weight distribution,and the amount and length of branching
strongly influence the flow behaviour, which then strongly affects the
crystallization and final mechanical properties [2]. Processing
conditions including the cooling rate and instrument operation
parameters also play a crucial role in the sensitivity of the polymer
crystallization to deformation.Our unique Rheo-NMR combination can
simultaneously make a full rheological characterization (G‟, G‟‟,
LAOS, I3/1, FT-Rheology)while monitoring the development of the
crystallinity [3].
Results
The new combined Rheo-NMR method was used to investigate for the
first time the crystallization kinetics of PE. This technique provides insitu correlation of macroscopic mechanical properties and microscopic
309
molecular dynamics leading to a better understanding of polymer
crystallization duringthermoplastic processing.
References
[1] Dötsch,T.; Pollard, M.; Wilhelm M. J. Phys.: Condens. Matter2003,
15, S923-S931.
[2] Klimke, K.; Parkinson, M.; Piel, C.; Kaminsky, W.; Spiess, H. W.;
Wilhelm, M. Macromol. Chem. Phys.2006, 207, S382-S395.
[3] Räntzsch, V.; Ratzsch, K.-F.; Guthausen, G.; Schlabach, S.;
Wihelm, M. Soft Mater. 2014, 12, S4-S13.
310
SELF-ATTENUATION OF GAMMA RAYS BY HDPE/hBN
COMPOSITES:
“ESTIMATION OF PARTICLE SIZE EFFECT”
HDPE/BN KOMPOZĠTLERĠNĠN GAMA IġININI
YAVAġLATMA VE MEKANĠK ÖZELLĠKLERĠ:
“PARÇACIK BOYUTU ETKĠSĠNĠN BELĠRLENMESĠ”
Oktay Baykara1, A. Alchekh wis2, ġ.Gozde Ġrim3, Fatih Kuluöztürk4,
Guralp Ozkoc2 , Ahmet Avcı5 and Mahmut Doğru4
Fırat University, Science Education Dept., Elazığ/Turkey
Kocaeli University, Chemical Engineering Dept., Kocaeli/Turkey
3
Akdeniz University, Physics Dept., Antalya/Turkey
4
Bitlis Eren University, Physics Department, Bitlis/Turkey
5
Selcuk University, Mechanical Engineering Dept., Konya/Turkey
1
2
[email protected],[email protected],
ABSTRACT
Aim
Nuclear equipment and instruments have given rise to a necessity of
different neutron shielding materials using boron and its compounds
having discrete particle sizes. Boron nitride (BN) is one of the most
important and widely used shielding materials in nuclear science and
engineering. In the processes of neutron capture, gamma ray
emission occurs. In this case, the gamma shielding properties of the
neutron absorbing material becomes important. With the increasing
usage of neutron in industrial and medical fields, there is a need to
study the mass attenuation properties of various materials and the
propagation of radiation flux in shielding materials, which is an
essential requirement for new shielding-design. Composite materials
311
of a polymeric matrix filled with inorganic filler having high
electron density are under great interest in terms of neutron
shielding.
In
this
study,
high-density
polyethylene
(HDPE)/hexagonal boron nitride (hBN) composites, which have
discrete particle size, were investigated in terms of self-attenuation
properties of gamma-ray. The effects of hBN concentration and
particle size ranging from few microns to nanometer on the
shielding properties and mechanical and thermal properties were
examined.
Micron and nano-size hexagonal boron nitrides (hBN) were
purchased from local and international suppliers and used as is. In
addition, one of the nano hBN particles used in the experiments was
manufactured in the laboratory at Selcuk University, Turkey. HDPE
was a product of Sabic with an MFI of 20. The compounds were
processed in a Xplore Instruments 15 cc microcompounder at 180C
barrel temperature, 80 rpm screw speed and 5 minutes residence
time. The hBN content was varying between 1-10% by weight. The
standard bars for mechanical test were prepared using a laboratory
injection molder (Xplore 10 cc micro-injector). Mechanical
properties were determined by tensile and impact tests. Besides, self
-ray absorption properties of composites with respect to particle
size were determined by means of gamma spectroscopic system
including different energies range.
The results of mechanical tests showed that tensile strength of the
composites were decreased by the addition of hBN independently
from the particle size. The degree of decrease in tensile strength was
lower in the case of nano hBN. Elongation at break values for
micron size hBN filled HDPE was higher than that of neat resin due
to possible chain slippage effect, where as elongation at break values
for nano size hBN filled HDPE was found to be lower than that of
312
neat HDPE. There was no significant change in impact strength and
hardness was obtained for the composites. The -ray shielding
properties of composites were changing with respect to particle size
and concentration. As the size of particle decreased, shielding
properties of composite increased.
Keywords: Radiation shielding materials; boron nitride; HDPE
composites; mechanical properties
Acknowledgement: This study is granted by The Scientific and
Technological Council of Turkey (TUBITAK) (Project no:
213M500)
ÖZET
Amaç
Nükleer ekipmanlar ve cihazlarda, farklı parçacık boyutlarına sahip
bor ve bor bileĢiklerini farklı nötron zırhlama materyalleri üretmek
için kullanmak zorunlu hale gelmiĢtir. Bor nitrür (BN), nükleer
bilimlerde ve mühendislikte en önemli ve yaygın olarak kullanılan
zırhlama materyallerinden biridir. Nötron yakalama sürecinde, gama
ıĢını yayılımı da oluĢmaktadır. Bu durumda, nötron soğurucu
materyalin gama zırhlama özellikleri de önemli hale gelir.
Endüstriyel ve sağlık alanlarında nötronun kullanımının artmasıyla
birlikte, çeĢitli materyallerin kütle soğurma özellikleri ve zırhlama
materyallerinde radyasyon akısı yayılımı, ki bunlar yeni zırhlama
tasarımı için önemli bir gerekliliktir, üzerinde çalıĢmaya ihtiyaç
duyulan konulardandır. Yüksek elektron yoğunluğuna sahip
inorganik maddeler ile oluĢturulan polimerik kompozit materyaller,
nötron zırhlama bakımından büyük ilgi görmektedir. Bu çalıĢmada,
farklı parçacık boyutuna sahip olan yüksek yoğunluklu polietilen
(YYPE)/hegzagonal bor nitrür (hBN) kompozitlerinin gama ıĢını
“öz” zayıflatma (self-attenuation) özellikleri incelendi. Zırhlama,
mekanik ve termal özellikler üzerine, nano ve mikro hBN‟ün ve
hBN konsantrasyonunun etkileri belirlendi.
313
Materyal Ve Metotlar
Mikron ve nano boyut hexagonal bor nitrür (hBN) yerel ve
uluslararası tedarikcilerden satın alınmıĢ ve olduğu gibi
kullanılmıĢtır. Buna ek olarak, deneylerde kullanılan nano hBN
parçacıklarının bir kısmı, Selçuk Üniversitesi laboratuarında
üretilmiĢtir. Yüksek yoğunluklu polietilen (YYPE) Sabic‟in
fitmasının 20 MFI değerine sahip bir ürünüdür. Harmanlar, Xplore
Instruments firmasının ürettiği 15 cc mikroharmanlayıcıda üretildi.
Cihazda sıcaklık 1800C ve vida hızı 80 rpm idi. Tüm harmanlar 5 dk
boyunca karıĢtırıldı. hBN bileĢimi, ağırlıkça %1-10 arasında
değiĢtirildi. Mekanik test için standart çubuklar enjeksiyon
kalıplama cihazı (Xplore 10cc mikro-enjektör) kullanılarak
hazırlandı. Æekme ve darbe testleriyle mekanik özellikler belirlendi.
Bunun yanı sıra, parçacık boyutuna bağlı olarak kompozitlerin ıĢını soğurma özellikleri farklı enerji aralıklarını kapsayan gama
spektroskopisi sistemi ile belirlendi.
Mekaniks testlerin sonuçları, kompozitlerin çekme mukavemetinin
hBN eklenmesiyle, parçacık boyutundan bağımsız olarak azaldığını
gösterdi. Æekme mukavemetinin azalma derecesi nano-hBN
kullanıldığı durumda daha düĢüktür. Mikro boyutta hBN‟ler ile
hazırlanan YYPE için kopmadaki uzama değerleri muhtemel zincir
kayma etkisinden dolayı saf reçineden daha düĢük, nano boyutta
hBN türleri ile hazırlanan kmpozitler için ise daha yüksek bulundu.
Kompozitler için elde edilen darbe mukavemeti ve sertlikte önemli
bir değiĢiklik olmadığı gözlendi. Parçacık boyutu ve
konsantrasyonun değiĢmesiyle kompozitlerin -ıĢını zırhlama
özellikleri
değiĢmiĢtir.
Parçacık
boyutunun
azalmasıyla,
kompozitlerin zırhlama özellikleri artmıĢtır.
Anahtar kelimeler: Radyasyon zırhlama materyali, bor nitrür,
YYPE kompozitleri, mekaniks özellikler
314
TeĢekkür: Bu proje Türkiye Bilimsel ve Teknolojik AraĢtırma
Kurumu
(TÜBĠTAK)
tarafından
desteklenmiĢtir.
(Proje
No:213M500)
315
INVESTIGATION OF MECHANICAL, THERMAL AND
FLAMMABILITY PROPERTIES OF POLYSTYRENE
NANOCOMPOSITES CONTAINING FUNCTIONALIZED
HALLOYSITE
FONKSĠYONLANDIRILMIġ HALLOSĠT ĠÇEREN
POLĠSTĠREN NANOKOMPOZĠTLERĠN MEKANĠK,
TERMAL VE TUTUġMA ÖZELLĠKLERĠNĠN
ĠNCELENMESĠ
Refik Arat1, Tarık Eren2, Nurseli Uyanık3
1 Ġstanbul Kültür Üniversitesi, Mühendislik Fak. Bakırköy/Ġstanbul,
2 Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fak. Kimya Bl.
DavutpaĢa/Ġstanbul,
3 Ġstanbul Teknik Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fak. Kimya Bl. 34469
Maslak/Ġstanbul,
[email protected] ,[email protected] ,[email protected]
ABSTRACT
Aim
This work aims to evaluate the efficiency of functionalized
halloysite (HNT) as flame retardant agent on polystyrene (PS). The
first part of the study is to functionalize the HNT with 3aminopropyl triethoxysilane (APTES) in order to get amino (NH2)
functional groups on the surface. Grafting to functionalized HNT is
obtained after the reaction with styrene-maleic anhydride copolymer
(SMA). The second part consists of mixing PS composites with
different loading of surface modified HNT via extrusion method.
Finally, the mechanical, thermal stability and fire performance of the
HNT based PS composites were investigated.
316
Figure: Functionalizing halloysite with APTES and SMA.
PS is used as polymeric matrix in the composites. While HNT is the
flame retardant agent, 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) and
SMA with different compositions are coupling agent between HNT
and PS.
Amino-silan functionalized HNT. APTES is hydrolyzed in 95vol.%
ethanol-water solution at pH 5 and then HNT is added to solution.
The mixture is refluxed at 80 0C for 3 hours under N2 atmosphere.
SMA grafting to functionalized HNT. SMA is dissolved in THF
solution at 50 0C and then HNT covered with amino-silane is added
to the solution. The mixture is heated at 50 0C for 6 hours in N2
atmosphere.
Product
is
isolated
and
purified
by
centrifugation/redispersion process with THF solution (for 10 min at
10,000 rpm, 3 times) to remove the excess SMA.
PS and surface modified HNT based composite. The composites are
prepared by mixing 5wt.% and 10wt.% of functionalized HNT with
PS on extruder with screw rotational speed of 100 min-1, and a
temperature profile 220 0C for 5 minutes.
317
Discussion
The result from Dynamic Mechanical Analysis (DMA) shows a
significant enhancement in the storage modulus of HNT-based
composites when compared to the neat PS.
Thermal stability of the composites is found remarkably enhanced
by the incorporation of functionalized HNT according to the result
from Thermal Gravimetric Analysis (TGA). Char yield of the
composites are increased by HNT loading in PS matrix.
Keywords: Flame retardant additives, functionalized halloysite,
styrene-maleic anhydride copolymer, polystyrene composites.
ÖZET
Amaç
Bu çalıĢma alev geciktirici ajan olan fonksiyonlandırılmıĢ hallosit
(HNT)‟in polistiren (PS) üzerindeki etkisini incelemek amacıyla
yapılmıĢtır. ÆalıĢmanın ilk kısmını HNT ile 3-aminopropil
trietoksisilan (APTES) reaksiyonu sonucu, HNT yüzeyinin amin
(NH2) fonksiyonel grubu ile kaplanması oluĢturur. FonksiyonlanmıĢ
HNT‟nin aĢılanması, stiren-maleik anhidrid kopolimeri (SMA) ile
reaksiyonundan sonra elde edilmiĢtir. ÆalıĢmanın ikinci kısmı,
ekstrüzyon metodu ile yüzeyi modifiye edilmiĢ HNT‟den farklı
oranlarda içeren PS kompozitlerin elde edilmesinden oluĢur. Son
olarak HNT bazlı PS kompozitlerin mekanik, termal kararlılık ve
yanma performansları incelenmiĢtir.
318
ġekil: Hallosit (HNT)‟ninAPTES ve SMA ile
fonksiyonlandırılması.
Materyaller ve Yöntem
Kompozit eldesinde polimerik matriks olarak polistiren
kullanılmıĢtır. Alev geciktirici ajan olarak HNT kullanılırken;
APTES ve SMA, polistiren ile HNT arasında bağlanma ajanı olarak
kullanılmıĢtır.
HNT’nin amino-silan ile fonksiyonlandırılması. APTES, hacimce
%95 etanol-su çözeltisinde pH 5‟te hidroliz edilir ve ardından
çözeltiye HNT katılır. KarıĢım 80 0C sıcaklıkta 3 saat boyunca N2
atmosferinde reflüks edilir.
FoksiyonlandırılmıĢ HNT’ye SMA aĢılanması. SMA, THF içinde 50
0
C sıcaklıkta çözündükten sonra çözeltiye yüzeyi amino-silan
kaplanmıĢ HNT katılır. Reaksiyona aynı sıcaklıkta 6 saat süreyle N2
atmosferinde devam edilir. Reaksiyon sonunda SMA aĢırısını
uzaklaĢtırmak için reaksiyon ürünü THF ile 3 kez 10000 rpm hızla
10 dakika santrifüj edilir.
Yüzeyi modifiye edilmiĢ HNT bazlı PS kompozit eldesi. Ağırlıkça %5
ve %10 fonksiyonlandırılmıĢ HNT içeren PS kompozitler, 220 0C
sıcaklık ve 100 dk-1 vida dönüĢ hızındaki ekstrüderde hazırlanmıĢtır.
319
TartıĢma
Dinamik mekanik analiz (DMA) sonuçları HNT bazlı kompozitlerin
depolama modülünde, saf PS‟e göre önemli bir artıĢ olduğunu
göstermiĢtir.
Termal
gravimetrik
analiz
(TGA)
sonuçlarına
göre
fonksiyonlandırılmıĢ
HNT
içeren
kompozitlerin
termal
kararlılığında artıĢ görülmektedir. FonksiyonlandırılmıĢ HNT
miktarı arttıkça kompozitlerin termal kararlılığı da artmıĢtır.
Anahtar kelimeler: Alev geciktirici katkılar, fonksiyonlandırılmıĢ
halloysite, stiren-maleik anhidrid kopolimeri, polistiren kompozitler.
320
ADDUCTS OF THIOLS WITH VINYLCYCLOPROPYL
ETHERS – BIOCIDE ADDITIONS TO SYNTHETIC
POLYMERS
ALLILTSIKROPROPILMETIL ESTERLERIN
TIYOLLARLA ADÜKTLERI – SENTETIK POLIMERLER
IÇIN BIYOSIDAL KATKILAR
Rita Shahnazarli
Institute of Polymer Materials of Azerbaijan National Academy of
Science, Samed Vurgun str.124,Sumgayit, Azerbaijan. AZ 5004.
[email protected]
ABSTRACT
The composition polymer materials are the multicomponent
systems in which along with polymer base there are various additives, a
content of which can be changed in the wide ranges. Taking into
account this circumstance, and with the aim of creation of the polymer
materials possessing biocide properties, the bactericide and fungicide
substances are usually mixed with industrially produced synthetic
polymers.
The directed change of properties of basic polymer by this
method allows to prepare the desired materials with corresponding
indices.
We have developed the methods of preparation of the
antimicrobial
additions
on
the
basis
of
substituted
allylcyclopropylmethyl ethers and studied their influence,
concentration, temperature and рН medium, input method (with
plasticizer or without it), contact time on biocide activity of materials
made on the basis of PVC.
The syntheses have been carried out by addition reaction of
mono- and dithiols to substituted allylcyclopropylmethyl ethers in the
presence of radical initiators:
321
X
O
X
PhSH
PhS
O
Y
Y
SH
3
HS
S
X
X
O
1
O
S
Y
Y
+
SH
S
x=y=Cl (1a-3a)
x=H; y=CO 2Et (1б-3б)
O
2
X
Y
The study of bactericide activity of adducts 1а–3а and 1b–3b
showed that these compounds possess more high activity than ethanol,
carbolic acid, rivanol and nitofungine used in a practice. Consequently,
the synthesized adducts are of large interest for plastics with bactericide
and fungicide additions and can be in perspective used in the
composition of polymers in the making of biocide polymer materials.
Key words: adducts with thiols, modification of PVC, bioactive
composition.
ÖZET:
Kompozit polimer malzemeleri çok-bileĢenli sistemlerdir. Bu
sistemler polimer temeli ile aynı zamanda çeĢitli katkı maddeleri içerir.
Bu katkılar geniĢ sınırlar içinde değiĢebilir içeriğe sahiptir. Bu durumu
göz önüne alarak, biyosit özellikli polimer malzemeleri oluĢturmak
için, genellikle bakterisit ve fungisit etkili maddeler ticari olarak
üretilen sentetik polimerlerle karıĢtırılmaktadır. Bu Ģekilde temel
polimerin özelliklerindeki yönlü değiĢim istenilen malzemeleri uygun
göstergeler ile almaya izin verir.
Radikal baĢlatıcıların katılımı ile yapılan sentezler mono- ve
ditiyoller ile alliltsiklopropilmetilesterlerli törevlerinin arasında bir
ekleme reaksiyonu ile gerçekleĢtirilmiĢdir:
322
X PhSH
O
X
PhS
O
Y
Y
SH
3
HS
S
X
X
O
1
O
S
Y
Y
+
SH
S
x=y=Cl (1a-3a)
x=H; y=CO2Et (1б-3б)
O
2
X
Y
Spektral ve kimyasal analizlerin sonuclarına göre birleĢtirme
reaksiyonu sadece bir çift bağ oluĢturduğu için devam ediyor ve üç
karbon çevrimini bu Ģekilde değiĢmeden kaldığını gösterilmektedir. Bir
sonuç olarak, ilk reaktifler oranına bağlı olarak, hem mono-,hem bisadüktler oluĢur.
PVC temelinde 1a-3a ve 1b-3b adüktleri kullanılarak, polimer
kompozisyonları yapılmıĢtır, ve onların fizikomekanik ve biyosit
özellikleri incelenmiĢtir. 1a-3a ve 1b-3b adüktlerin bakterisit özellikleri
ile çalıĢmalar, bu bileĢiklerin, pratikte kullanılan etanol, karboksilik
asit, rivanol ve nitrofungin maddelerden daha aktif olduğunu gösterir.
Dolayısıyla, sentezlenen adüktler bakterisit ve fungisit katkı maddeleri
ile plastikler için daha büyük ilgi odağıdır ve potansiyel olarak biyosit
polimerik malzemelerin üretiminde polimer bileĢiminde kullanılabilir.
Bizim tarafımızdan, PVC bazında yapılan alliltsiklopropilmetil
esterlerin törevlerinin üzerinde antimikrobiyal katkı maddeleri
yöntemleri geliĢtirilmiĢ, ve onların konsantrasyonu, sıcaklığı, ortamın
pH, giriĢ yönteminin (plastikleĢtirici ile veya olmadan) ve malzemelerin
temas süresinin biyosidal faaliyetine etkisi araĢtırılmıĢtır.
Anahtar kelimeler:tiyol adüktleri, PVC, modifiye, biyosit aktif
kompozit.
323
THE EFFECT OF TWO DIFFERENT COUPLING AGENTS
ON THERMAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF
LIGNIN REINFORCED POLYPROPYLENE COMPOSITES
ĠKĠ FARKLI BĠRLEġTĠRĠCĠ AJANIN LĠGNĠN KATKILI
POLĠPROPĠLEN KOMPOZĠTLERĠNĠN ISIL VE MEKANĠK
ÖZELLĠKLERĠNE ETKĠSĠ
Tuğçe Uysalman1, Ece Yakkan1, Metehan Atagür1, Hilal Kara1,
Altan Yıldırım2,Burcu Girginer2, M. Özgür Seydibeyoğlu1, Kutlay
Sever1
1
Materials Science and Engineering Department, Ġzmir Katip Æelebi
University, Turkey
2
Farplas Auto Spare Parts Production, Imports and Exports Inc.
1
[email protected], 1 [email protected],
2
1
1
ABSTRACT
Aim
10 wt% lignin reinforced polypropylene composites with and
without surface modification were produced by using twin-screw
extruder in order to investigate the effect of surface modification in
this study. Surface modification was realized with the concentrations
of 0.1 wt%, 0.3 wt% and 0.5 wt% by using POSS (Polyhedral
Oligomeric Silsesquioxane) and commercial coupling agent
FUSABOND®E265. Fourier Transform Infrared Spectroscopy
(FTIR) was used to observe structural features. Thermal properties
were determined with the help of thermogravimetric analysis
(TGA). Mechanical properties were evaluated by tensile testing and
dynamic mechanic analysis (DMA). Interface interaction was
observed by the use scanning electron microscopy (SEM).
324
Key words: lignin, lignin reinforced polypropylene composites,
surface modification, twin-screw extrusion
Introduction
As emerging area, natural fiber reinforced composite materials have
been widely studied in the literature. Lignin as a waste of bioethanol and paper industries is a reinforcing material which has been
studied the last twenty years in order to create value-added products.
Surface modification was needed because of the interface mismatch
created by the combination of hydrophilic lignin fiber with
hydrophobic matrix materials.
Material and Method
Protobind 2400 Lignin were kindly provided as gift by GreenValue
SA Company. POSS (Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane) and
commercial coupling agent FUSABOND® E265 were used for
surface modification. Heterophasic polypropylene copolymer
Moplen 2000 HEXP (Tm=165oC, ρ=0.9 g/cm3, Melt flow rate
(230oC/2.16 kg) =16g/10 min) produced by LyondellBasell
Company, was used as the polymeric material.
Lignin reinforced composites with and without surface modification
were produced by using twin-screw extruder branded Labtech.
Copolymer, lignin and surface modification chemicals were mixed
and feed to the extruder with 20 rpm. Zone temperatures of extruder
were selected between the temperatures 170oC and 185oC. Screw
speed is adjusted as 190 rpm.
FTIR analysis was performed to observe structural features between
the effects of two different surface modification chemicals. Thermal
properties were determined with TGA. Mechanical properties were
evaluated by tensile testing and DMA analysis. Interface interaction
was observed by SEM images.
Discussion
This study is of great importance to examine the effect of different
surface modifications.
325
ÖZET
Bu çalıĢmada farklı yüzey modifikasyonunun etkisini incelemek
amacı ile %10 lignin katkılı kompozitler yüzey modifikasyonlu ve
modifikasyonsuz olarak çift vidalı ekstrüder yardımıyla üretilmiĢtir.
POSS (oligomerik yüzlü silseskioksan) ve ticari bir birleĢtirme ajanı
olan FUSABOND® E265 (FUSE) kullanılarak her biri için % 0.1,
%0.3 ve %0.5‟lik konsantrasyonlarda yüzey modifikasyonu
gerçekleĢtirilmiĢtir. Kompozitlerin FTIR spektrumlarında farklılıklar
gözlemlenmiĢtir. TGA analizi incelendiğinde, lignin katkısının
bozunma baĢlangıç sıcaklığını arttırdığı, kopolimere kıyasla
kompozitlerin daha kararlı olduğunu göstermiĢtir. Ayrıca, FUSE
birleĢtirici ajanının bozunma baĢlangıç sıcaklığını belirgin derecede
etkilemediği görülürken, POSS miktarı arttıkça bozunma baĢlangıç
sıcaklığının düĢtüğü sonucuna varılmıĢtır. Æekme testi sonuçlarında
%0.3 FUSE ve %0.3 POSS ile modifiye edilen kompozitlerin en iyi
sonucu verdiği görülmüĢtür. SEM analizinde ise %0.3 FUSE ve
%0.3 POSS ile hazırlanan kompozitlerde %0.1 ile hazırlananlara
kıyasla boĢlukların azaldığı saptanmıĢtır.
Anahtar kelimeler: lignin, lignin takviyeli polipropilen
kompozitleri, yüzey modifikasyonu, çift vidalı ekstrüder
GiriĢ
GeliĢmekte olan bir alan olarak doğal elyaf katkılı kompozit
malzemeler, literatürde yaygın olarak çalıĢılmaktadır [1]. Bu
çalıĢmada, doğal elyaf olarak Soda lignin kullanılmıĢtır. Biyoetanol
ve kâğıt endüstrilerinin atığı olan lignin de bir doğal elyaf olarak,
katma değer ürünler yaratmak için son yirmi yıldır çalıĢılmakta olan
bir takviye malzemesidir [2]. Soda lignin yapısal olarak sülfür
içermeyen ve diğer lignin tiplerine kıyasla ligninin doğal yapısına en
yakın olanıdır.
Hidrofilik bir fiber olan ligninin, hidrofobik matris malzemeleri ile
birleĢiminin yarattığı ara yüzey uyumsuzluğundan dolayı yüzey
modifikasyonuna ihtiyaç duyulmuĢtur [2]. Bu amaçla bu çalıĢmada
ara yüzey problemlerini gidermeye yönelik olarak iki farklı
birleĢtirici ajan kullanılarak lignin katkılı polimerik kompozit
üretimi yapılmıĢtır.
326
Materyal ve Yöntem
Protobind 2400 Lignin, GreenValue SA Ģirketinden hediye olarak
sağlanmıĢtır. PG1190 kodlu PEG POSS ve ticari birleĢtirme ajanı
FUSABOND® E265 üreticiden hediye olarak temin edilmiĢtir.
LyondellBasell Company tarafından üretilen Heterofazik
polipropilen kopolimeri Moplen 2000 HEXP matriks malzemesi
olarak kullanılmıĢtır.
Kopolimer, lignin ve yüzey modifikasyon kimyasalları karıĢtırılıp
20 rpm besleme hızı ile Labtech markalı çift vidalı ekstrüder
kullanılarak kompozit üretimi yapılmıĢtır.
Üretilen kompozitler granül haline getirildikten sonra bir saat
boyunca fırınında 80oC‟de kurutulmuĢtur. Kompozit plakalar
kurutma iĢleminin ardından gelimat mikter cihazında 2-3 dakika
hamur haline getirilmiĢ, getirilen hamur sıcak pres yardımı ile
basılarak kompozit plakalar elde edilmiĢtir.
Lignin, kopolimer ve kompozitlerin FTIR spektroskopisi,
zayıflatılmıĢ toplam yansıtma modunda (ATR-IR) Thermo
ScientificTM marka FTIR cihazı kullanılarak 4000-400 cm1
aralığında spektrum taraması yapılmıĢtır. Spektrumlar, örnek baĢına
16 taramada ve 4cm-1 çözünürlükte elde edilmiĢtir.
Isıl kütle kaybı analizi (TGA) Perkin Elmer STA 8000 TG/DTA
cihazı kullanılarak oda sıcaklığından 700oC'e kadar 10oC/dakika ile
nitrojen atmosferinde yapılmıĢtır.
Æekme testi numuneleri ASTM D638 standardına uygun olarak
SCHIMDZU AGS-X 5kN çekme test cihazı kullanılarak 50
mm/dakika çekme hızı ile analiz edilmiĢtir.
VEGA3 TC TESCAN cihazı SEM analizi için kullanılmıĢtır.
Numuneler altın ile kaplanmıĢ ve farklı büyütmelerde SEM
görüntüleri alınmıĢtır.
TartıĢma
Bu çalıĢma farklı yüzey modifikasyonunun etkisininin incelenmesi
konusunda büyük önem taĢımaktadır. TGA analizi incelendiğinde,
lignin katkısının bozunma baĢlangıç sıcaklığını arttırdığı,
kopolimere kıyasla kompozitlerin daha kararlı olduğunu
göstermiĢtir. Ayrıca, FUSE birleĢtirici ajanının bozunma baĢlangıç
327
sıcaklığını belirgin derecede etkilemediği görülürken, POSS miktarı
arttıkça bozunma baĢlangıç sıcaklığının düĢtüğü sonucuna
varılmıĢtır. Æekme testi sonuçlarında %0.3 FUSE ve %0.3 POSS ile
modifiye edilen kompozitlerin en iyi sonucu verdiği görülmüĢtür.
Kompozitlerin FTIR spektrumlarında farklılıklar gözlemlenmiĢtir.
SEM analizinde ise %0.3 FUSE ve %0.3 POSS ile hazırlanan
kompozitlerde %0.1 ile hazırlananlara kıyasla boĢlukların azaldığı
saptanmıĢtır.
Literatür
[1] Saheb, D. N.,& Jog, J. P. (1999). Natural fiber polymer
composites: A review. Advances in Polymer Technology, 18(4),
351–363.
[2] Sahoo, S., Misra, M., & Mohanty, A. K. (2011). Enhanced
properties of lignin-based biodegradable polymer composites using
injection moulding process. Composites Part A: Applied Science
and Manufacturing, 42(11), 1710–1718.
328
INVESTIGATION OF THE PROPERTIES OF TYRE TREAD
COMPOUNDS WITH REINFORCED BY USING
DIFFERENT TYPES OF CARBON FIBERS
FARKLI KARBON ELYAF TÜRLERĠ ĠLE DESTEKLENMĠġ
LASTĠK SIRT KARIġIMLARININ ÖZELLĠKLERĠNĠN
ĠNCELENMESĠ
Berfu Bilge1, Türker Yetik1, Tuba Tuna2, AyĢe Aytaç1,3
1
Türk Pirelli Lastikleri A.ġ.,41188 Kartepe- KOCAELĠ,
2
Polimer Bilimi ve Teknolojisi Programı, Kocaeli Üniversitesi,
41380 Umuttepe- KOCAELĠ
[email protected],
3
ABSTRACT:
The tyre tread is the wear-resistant component of a tyre that comes
in contact with the road. It is designed for abrasion resistance,
traction, speed, stability, and casing protection. The expected
properties from the tread compound are high strength, low rolling
resistance, and higher durability. For passenger tyres, it is normally
used of blend of Styrene Butadiene Rubber (SBR) and Butadiene
Rubber (BR) as a matrix [1].
In this study, different types of carbon fibers were used to improve
tyre tread properties. It is thought that this addition carbon fiber can
provide the better balances in three important properties of tread
compounds (rolling resistance, traction and wear). The important
point is that the different filler-filler and polymer-filler interactions.
If tread compound has lower filler-filler interactions and has higher
polymer-filler interactions, it is provide increase to the tyre tread
329
properties. Besides, a well dispersed carbon fiber particles increase
strength of tread compound. Hence, if the loss factor (tangent delta)
decreases, it is observed that the lower rolling resistance of tyre [2].
It is provides fuel savings of cars due to the low rolling resistance
[3]. Furthermore, the carbon fiber particles which are well dispersed
in rubber matrix would indicate better abrasion resistance.
In this study, a control compound and two different compound
which including different types of carbon fiber were prepared.
Carbon fibers were unsized carbon fiber and polyurethane sized
carbon fiber. Tread compound formulation with carbon fibers were
same with control tread compound formulation except for carbon
black‟s phr value. Tread compound with carbon fibers contains 10
phr carbon fibers instead of 10 phr of carbon black. Compounds
were prepared by using open two roll mill. After preparing
compounds, the characterization tests were performed. These tests
were; Rheometer, Tensile Strength, Hardness, Density, Mooney
Viscosity, Dynamic Mechanical Rheological Test, Differential
Scanning Calorimetry (DSC) and Thermal Gravimetric Analysis
(TGA). Tensile test results revealed that carbon fibers increases
modulus of compound but decreases elongation at break values.
Besides, using carbon fibers at tread compound cause that increase
of hardness and decreases of tangent delta (loss factor) values.
ÖZET
Lastik sırtı, lastiğin zemine temas ettiği kauçuk karıĢımından oluĢan
bölümüdür. Lastiğin, aĢınma direnci, çekiĢ gücü, hız ve lastik
bütünlüğünü korumak için tasarlanmıĢtır. Lastik sırtında kullanılan
karıĢımından beklenen özellikler, uzun ömür, yüksek dayanıklılık,
çekiĢ gücü ve düĢük dönme direncidir. Lastik sırt karıĢımlarında
genellikle matris olarak Stiren Bütadien Kauçuğu (SBR) ve
Bütadien Kauçuk (BR) karıĢımları kullanılır [1].
Bu çalıĢmada lastik sırt karıĢımının özelliklerini iyileĢtirmek için
farklı karbon elyaf türleri destekleyici olarak kullanılmıĢtır. Karbon
330
elyaf kullanımının lastiğin en önemli üç özelliği olan dönme direnci,
aĢınma ve çekiĢ gücü üzerinde etkisi olacağı düĢünülmüĢtür.
KarıĢım içerisinde dolgu maddesi-dolgu maddesi ve dolgu maddesipolimer etkileĢimleri önemlidir. Eğer dolgu maddesi-dolgu maddesi
etkileĢimi düĢük, polimer-dolgu maddesi etkileĢimi yüksek olursa
lastik sırt karıĢımının özelliklerinde artıĢ sağlanabilir. Lastik sırtı
içerisinde iyi karıĢmıĢ karbon elyaf parçaları lastiğin mukavemetini
arttırır. Eğer karıĢımın kayıp/depo modülü (tanjant delta) düĢerse
dönme direncinde bir azalıĢ görülür [2]. Dönme direncinin düĢük
olması lastiğin hareket halinde daha az enerji harcamasını
sağlayarak yakıt tasarrufunu sağlar [3]. Ayrıca kauçuk matrisin
içinde iyi karıĢmıĢ karbon elyaf parçaları karıĢımın aĢınma direncini
de arttırabilir.
Bu çalıĢmada, biri kontrol ve ikisi farklı türde karbon elyaf içeren
lastik sırt karıĢımları hazırlanmıĢtır. Kullanılan karbon elyaf türleri
kaplanmamıĢ (unsized) ve poliüretan kaplı karbon elyaftır. Karbon
elyaf içeren lastik sırt karıĢımları karbon karası miktarı hariç kontrol
karıĢımı ile aynı bileĢimdedir. Karbon elyaf içeren karıĢımlarda 10
phr karbon karası azaltılarak, yerine 10 phr karbon elyaf eklenmiĢtir.
KarıĢımlar, iki silindirli açık laboratuvar milinde hazırlanmıĢtır.
KarıĢımlar hazırlandıktan sonra karakterizasyon testleri yapılmıĢtır.
Yapılan testler; Reometre, Æekme Testi, Sertlik, Yoğunluk, Mooney
Viskozitesi, Dinamik Mekanik Reolojik Test, Diferansiyel Taramalı
Kalorimetri (DSC) ve Termal Gravimetrik Analiz (TGA)‟dır.
Æekme testi sonuçlarına göre, lastik sırt karıĢımında karbon elyaf
kullanımı lastiğin modül değerlerini arttırıp, kopmadaki uzamayı
azaltmıĢtır. Ayrıca karbon elyaf içeren karıĢımların sertlikleri artıp,
kayıp/depo modülü (tanjant delta) değerleri azalmıĢtır.
REFERENCES
[1] B. Rodgers, Rubber Compounding Chemistry and Applications,
161, 2004.
[2] H. Atashi, M. Shiva, Formulation for Passenger Tread Tire
Compound Based on Styrene Butadiene Rubber/cis-Butadiene
331
Rubber/Natural Rubber Blend and Semi-Dispersible Silica/Carbon
Black Filler System, Asian Journal of Chemistry, Vol. 22, 2010.
[3] J. White, S.K. De, K. Naskar, Rubber Technologist‟s Handbook,
Vol. 2, 88, 2009.
332
MECHANICAL, FLOW AND WATER UPTAKE
PROPERTIES OF RICE STRAW/TPU ECO-COMPOSITES:
INFLUENCE OF SURFACE MODIFICATION OF RICE
STRAW
ÇELTĠK SAPINA YÜZEY MODĠFĠKASYONLARI
UYGULANMASININ TPU/ÇELTĠK SAPI EKOKOMPOZĠTLERIN MEKANĠK, AKIġ VE SU EMME
ÖZELLĠKLERĠNE ETKĠLERI
Ümit Tayfuna, Mehmet Doğanb, Erdal Bayramlıa, c
a
Department of Polymer Science and Technology, Middle East
Technical University, Ankara 06531, Turkey
b
Department of Textile Engineering, Erciyes University, Kayseri
38039, Turkey
c
Department of Chemistry, Middle East Technical University,
Ankara 06531, Turkey
[email protected]
ABSTRACT
Purpose:
Eco-composites gain considerable importance due to the increase of
environmental consciousness and regulations[1-3]. Despite many
advantages, main problem is the poor interfacial adhesion between
polar lignocellulosics and nonpolar polymeric matrix that limits
their wider applications[1-5]. The better filler dispersion and strong
adhesion between matrix and natural filler can be achieved via
several physical and chemical methods. Limited number of studies
investigated the properties of thermoplastic polyurethane (TPU)
composites reinforced with lignocellulosics[6,7]. This research is the
first study that investigates the properties of rice straw (RS), which
333
is one of the major agricultural residues, filled TPU based green
composites.
In this study,RSwas used as filler for producing bio-basedTPU
composites at a constant 30 wt% RS loading by using melt blending
method. Several treatments including hot-water, alkali,
permanganate, peroxide and silane were applied for modifying the
surface of RS. The effects of surface modifications on mechanical,
flow, morphological and water absorption properties of green
composites were investigated. Tensile testing, dynamic mechanical
analysis (DMA), melt flow index (MFI), morphological and water
uptake properties are reported together with the scanning electron
microscopy (SEM) photos of selected samples.
Result and Discussion
Hot water, alkaline and silane treatment (Si) improved the tensile
strength and modulus of RS containing composites. Si-RS
containing composite has the highest tensile strength and elastic
modulus due to better dispersion and strong interfacial interactions
between fiber surface and TPU matrix. All surface treatments
reduced the water uptake capacity with respect to RS-TPU
composite. Si-RS containing composite has the lowest water uptake
value. This sample has also the best mechanical property in TPU/RS
composites investigated, so, it can be considered to be suitable for
TPU/RS composite applications[8].
Keywords: Eco-composite, Agricultural Waste, Thermoplastic
Polyurethane, Surface Modification
ÖZET
Amaç
Æevre konusundaki düzenleme ve kısıtlamalardan dolayı ekolojik
kompozitlere son yıllarda artan bir eğilim gözlenmektedir[1-3]. Bir
334
çok avantajlarına rağmen, istenilen özelliklere sahip polimerik ekokompozitlerin hazırlanmasındaki en büyük engel, doğal lif
içerisindeki lignoselülozun polar yapısı ile polimer matrikslerin
karakteristik apolar özelliğinden kaynaklanan uyumsuzluktur[1-5].
Doğal dolguların daha iyi dağılması ve polimere daha iyi yapıĢması,
lif yüzeyine çeĢitli kimyasal modifikasyonlar uygulanarak
sağlanmaktadır. Lignoselülozik içeren termoplastik poliüretan
(TPU) kompozitlerin özelliklerini inceleyen az sayıda çalıĢmaya
rastlanmıĢtır[6,7]. Bu çalıĢma, çeltik sapı (ÆS) dolgulu TPU bazlı
yeĢil kompozitlerin özelliklerinin incelendiği ilk çalıĢmadır.
Materyal-Yöntem
Bu çalıĢmada, çeltik sapına TPU elastomeri ile ara yüzey
yapıĢmasını artırmak amacıyla sıcak su, alkali, silan, permanganat
ve peroksit modifikasyonları uygulanmıĢtır. Kompozit üretiminde
%46‟sı yenilenebilen kaynaktan elde edilen doğa dostu TPU
kullanılmıĢtır. TPU/ÆS kompozitleri, ağırlıkça %30 oranında lif
içerecek Ģekile ekstrüzyon yöntemi ile karıĢtırıldıktan sonra
enjeksiyonlu
kalıplama
kullanılarak
ĢekillendirilmiĢtir.
Kompozitlerin mekanik özellikleri, elastik modülleri, reolojik
özellikleri vemorfolojik yapıları, sırasıyla çekme testleri, dinamik
mekanik analiz (DMA), erime-akıĢ indisi testi (MFI) ve SEM
yöntemleri ile incelenmiĢtir.
Sonuç-TartıĢma
Alkali uygulama sonrası silan ile muamele edilmiĢ ÆS içeren
kompozitin, en yüksek mekanik dayanım ve elastik modül değerine
sahip olduğu saptanmıĢtır. Uygulanan tüm modifikasyonların
modifiye edilmeyen ÆS ile kıyaslandığında, kompozitlerin su emme
kapasitelerini azalttığı görülmüĢtür. Silanın su sevmeyen yapısından
dolayı en düĢük su emme kapasitesi değerine sahip olduğu
saptanmıĢtır. Silan modifikasyonun, diğerleri ile kıyaslandığında
TPU/ÆS kompozit uygulamaları için en uygunu olduğu
belirlenmiĢtir[8].
335
Anahtar Kelimeler: Eko-kompozit, Tarımsal Atık, Termoplastik
Poliüretan, Yüzey Modifikasyonu
References
1. A.K. Mohanty, M. Misra and L.T. Drzal, Natural fibers,
biopolymers and biocomposites, Taylor &Francis, Boca Raton,
2005.
2. A. Bismarck, A. Baltazar-Y-Jimenez, K. Sarikakis, Development
and Sustainability, 8, 445-463, 2006.
3. E. Zini, M. Scandola, Green composites: An overview, Polym.
Compos.,32, 1905, 2011.
4.G.B.-Gaceva, M. Avella, M. Malinconico, A. Buzarovska, A.
Grozdanov, G. Gentile, M.E. Errico, Natural fiber ecocomposites,Polym. Compos.,28, pp. 98, 2007.
5. A.K. Mohanty, M. Misra, L.T. Drzal, Sustainable Bio-Composites
from Renewable Resources: Opportunities and Challenges in the
Green Materials World,J. Polym Environ., 10, pp. 19, 2002.
6. Y.A. El-Shekeil, S.M. Sapuan, K. Abdan, E.S. Zainudin, Mater
Design, 40, 299, 2012.
7. S.M. Sapuan, F. Pua, Y.A. El-Shekeil, F.M. Al-Oqla, Mater
Design, 50, 467, 2013.
8. U. Tayfun, M. Dogan, E. Bayramli, Effect of surface modification
of rice straw on mechanical and flow properties of TPU-based
green composites, Polym. Compos.,35, 12, 2014. DOI:
10.1002/pc.23331
336
INVESTIGATIONS ON THE SHORT CARBON FIBER
REINFORCED POLYURETHANE ELASTOMER
COMPOSITES
KISA KARBON ELYAF TAKVĠYELĠ POLĠÜRETAN
ELASTOMER KOMPOZĠTLER ÜZERĠNE ÇALIġMALAR
Ümit Tayfuna, Mehmet Doğanb, Erdal Bayramlıa, c
a
Department of Polymer Science and Technology, Middle East
Technical University, Ankara 06531, Turkey
b
Department of Textile Engineering, Erciyes University, Kayseri
38039, Turkey
c
Department of Chemistry, Middle East Technical University,
Ankara 06531, Turkey
[email protected]
ABSTRACT
Purpose
Since the development in the late 1950‟s, modern carbon fibers (CF)
have been used for advanced technologies thanks to their extraordinary
properties such as low density, high tensile strength and Young‟s
modulus[1]. Reinforcing ability of CFs for polymer composites is
mainly dependent on interfacial adhesion between CF and polymeric
matrix[2]. Thermoplastic and elastomer composites containing short
carbon fiber have great potential for versatile applications which
include seismic isolators[3,4], aircraft structures[5,6] and ultra-low
weight automobile parts, recently[7,8]. This work is focused on the
effects of surface modifications of short CF surface to mechanical,
thermomechanical and melt-flow properties of polyurethane elastomer
composites.
In this study, polyester based thermoplastic polyurethane was used as
matrix for chopped CFs (3 mm). Several resins were used for sizing of
337
CF surface. Tensile tests, Shore A hardness, dynamic mechanical
analysis (DMA) and melt flow index (MFI) test were applied to CF
reinforced composites which were prepared with 5, 10, 15, 20 wt % by
using lab-scale micro-extruder. Dispersions of fibers in polyurethane
matrix were examined by SEM micrographs of selected composites.
Result and Discussion
Surface modifications that applied on CF surface caused significant
increase in tensile strength, Young‟s modulus and elastic modulus of
composites with respect to unmodified CF. It is obtained from SEM
micrographs that sized CFs dispersed homogeneously in polymer
matrix, however, agglomeration and debonding were observed for
unsized CF containing composites.
Keywords: Short carbon fiber, Polyurethane elastomer, Carbon fiber
reinforced thermoplastic
ÖZET
Amaç
1950‟lerin sonundan bu yana modern karbon elyaflar (KE) düĢük
yoğunluk, yüksek çekme dayanım ve Young modülü gibi üstün
özelliklerinden dolayı ileri teknoloji ürünlerinde kullanılmaktadır[1].
Karbon elyafın polimer kompozitler için güçlendirici etkisi büyük
ölçüde KE ve polimer matriks arasındaki yüzeysel yapıĢmaya
bağlıdır[2]. Kısa KE içeren termoplastik ve elastomer kompozitler,
sismik izolasyon[3,4], uçak yapı elemanları[5,6] ve son zamanlarda
hafif otomobil parçaları[7,8] gibi uygulama alanları için büyük
potansiyele sahiptir. Bu çalıĢma, kısa karbon elyaf yüzeyine uygulanan
kimyasal modifikasyonların, eklendiği poliüretan elastomerinin
mekanik, termomekanik ve eriyik akıĢı özelliklerine etkisi üzerine
odaklanmıĢtır.
338
Materyal-Yöntem
Bu çalıĢmada, kısa KE (3 mm) için poliester bazlı termoplastik
poliüretan matriks olarak kullanılmıĢtır. KE yüzeyine çeĢitli reçinelerle
kaplama iĢlemleri uygulanmıĢtır. Laboratuvar ölçekli ekstrüder
kullanılarak 5, 10, 15, 20 ağırlıkça yüzdelerinde hazırlanan KF
takviyeli kompozitlere çekme testi, Shore A sertlik testi, dinamik
mekanik analiz (DMA) ve erime akıĢ indisi testi uygulanmıĢtır.
Hazırlanan kompozitlerde lif dağılımı, taramalı electron mikroskopi
(SEM) mikrografları ile incelenmiĢtir.
Sonuç-TartıĢma
Karbon elyaf yüzeyine uygulanan yüzey modifikasyonları
kompozitlerin çekme dayanım,Young modülü ve elastik modülü
değerlerinde belirgin artıĢa neden olmuĢtur. SEM mikrografları
incelendiğinde, kaplanmıĢ KE polimer matriks içinde homojen dağılım
gösterirken, kaplanmamıĢ KE içeren kompozitlerde kümelenme ve
elyaf-polimer arasında ayrılma gözlenmiĢtir.
Anahtar Kelimeler: Kısa karbon elyaf, Poliüretan elastomer, Karbon
elyaf takviyeli termoplastik
References
1.T.D. Burchell. Carbon Materials for Advanced Technologies.
Pergamon, Amsterdam (1999); pp.95
2.N. Dilsiz, N.K. Erinc, E. Bayramli, G. Akovali. Carbon
(1995);33:853.
3.B.Y. Moon, G.Y. Kong, B.S. Kong, J.M. Kelly. J Mat Process
Technol, (2002);130-131:145–50.
4. G.J. Kang, B.S. Kang. J Mech Sci Technol, 23 (2009), 1132–1141.
5. C. Soutis. Mat Sci Eng A, 412 (1–2) (2005), 171–176.
6. C.A Mahieux. Compos Structur 52 (3–4) (2001), 517–521.
339
7. http://www.reinforcedplastics.com/view/39230/sgl-starts-productionof-thermoplastic-compatible-carbon-fibre/
8.http://www.designnews.com/author.asp?doc_id=273312&dfpPParam
s=ind_183
340
REUSE OF THE RECYCLED PLASTIC PARTS WHICH ARE
PRODUCED FROM ABS AND PC/ABS BLENDS
ABS, PC/ABS HAMMADDELERĠNDEN ÜRETĠLMĠġ PLASTĠK
PARÇALARIN GERĠ DÖNÜġÜMLERĠNĠN SAĞLANARAK
TEKRAR KULLANIMLARININ SAĞLANMASI
Yasemin Gündoğdu Ceylan
B-PLAS A.ġ.,TURKEY
[email protected]
ABSTRACT
The Purpose
With this project, making a project which is about recycle and reuse of
ABS and PC/ABS blends which cannot use because of some reasons is
aimed to comply with ELV 2000/53 EC directive and as a ISO 14001
certificated company.For this purpose, formulation development studies
will be carried out by applying the necessary procedures and adding
impact modifiers to products which are produced from ABS and
PC/ABS blends to obtain recycled raw materials which have desired
mechanical properties according to raw material and product
specifications.
MaterialMethod
Literature searchs will be done to obtain the most suitable recycling
method and Additives, then additives will be bought. Experimental
formulation studies will be carry out in laboratory scale extruder.
Firstly, some sample will be taken and crushed from ABS and PC/ABS
blends. Crushed particles will be injection molded, mechanical tests and
analysis will be applied to the products, then results will be evaluated.
Then,laboratory scaled formulation studies will be carry out with the
additives. Izod impact, tensile, flexural, HDT/Vicat tests will be applied
to the product samples. Also, density, hardness, DSC, TGA and FT-IR
analysis will be done to the samples. Test results will be compared with
the reference raw material properties. If, the results are suitable
prototype raw material production will be started. If not, formulations
will be revised. Tests will be repeated for the prototype raw material. In
341
injection process, product will be produced with optimum formulated
raw material, and then the paintshop process will be applied. The
painted part tests will be done according to product specifications. All
the results will be evaluated and characterized.
Results andDiscussion
Generally, some of the trials shows that PC/ABS processes have more
problems than ABS, but PC/ABS formulations reach higher mechanical
strength values. Tensile strength, tensile elongation, elongation at break
and Izod impact resistance parameters are discussed firstly from all of
the test results. In formulation studies, 5% and 10% wt. additive
contained trials are carried out. Also, butadiene contented core-shell
type impact modifier provides better resistance values.
ÖZET
Amaç
ISO 14001 belgeli bir firma olarak çevreye önem verildiği ve otomotiv
firmalarının ELV 2000/53/EC direktifine uyumlarını sağlamaya katkıda
bulunmak için çeĢitli nedenlerle kullanılamayan ABS ve PC/ABS
karıĢımlarının geri dönüĢtürülmeleriyle tekrar kullanımlarına yönelik
bir proje yapılması hedeflenmiĢtir. Bu amaçla, ABS ve PC/ABS
karıĢımlarından üretilen ürünlere gerekli iĢlemler uygulanarak ve
çarpma dayanımı artırıcı katkılar eklenerek hammadde ve ürün
Ģartnamelerinde istenen mekanik özelliklere sahip geri dönüĢümlü
hammaddelerin elde edilmesi için formülasyon geliĢtirme çalıĢmaları
yapılacak ve uygun parçaların üretiminde kullanılabilirliği
incelenecektir.
Materyal Metod
Ġlk olarakliteratür araĢtırması yapılarakproje amacına uygun yöntemler
ve katkılar hakkında fikir edinilecek, uygun katkılar temin
edilecektir.Deneysel formülasyon çalıĢmaları laboratuvar tipi
ekstruderde gerçekleĢtirilecektir. Öncelikle, ABS ve PC/ABS
karıĢımıürünlerinden örnek alınarak uygun boyutlara kırılacaktır.
Kırılan parçacıklar enjeksiyonla kalıplanacak, basılan ürünlere mekanik
342
test ve analizler uygulanacak, sonuçlar değerlendirilecektir.
Ardından,katkılarla laboratuvar ölçekli formülasyon çalıĢmaları
yapılacaktır. Elde edilen ABS ve PC/ABS karıĢımlara hammadde ve
ürün Ģartnamelerinde geçenIzod çarpma dayanımı, çekme, eğilme,
HDT/Vicat testleri uygulanacaktır. Ayrıca numunelerde yoğunluk,
sertlik, DSC, TGA ve FT-IR ölçümleri yapılacaktır. Test sonuçları
referans hammadde özellikleriyle karĢılaĢtırılacaktır. Sonuçlar uygunsa
prototip hammadde üretimine geçilecektir. Uygun değilse
formülasyonlar revize edilecektir. Prototip hammadde için de testler
tekrar edilecektir. GeliĢtirilen optimum formülasyonlu hammadde ile
enjeksiyon prosesinde ürün üretilecek, ardından boyama prosesine
alınacaktır. Æıkan parçaların testleri ürün Ģartnamelerine göre
yapılacaktır. Tüm sonuçlar, orijinal ABS ve PC/ABS hammadde
özellikleri ve bu hammaddeler kullanılarak üretilen parçaların
karĢılaĢtırmalı testleri yapılarak değerlendirilecektir. Tüm bu verilere
göre geri dönüĢümlü ABS ve PC/ABS‟nin karakterize edilecektir.
Sonuçlar ve TartıĢma
Yapılan bazı formülasyon denemelerinden genel olarak PC/ABS
formülasyon proseslerinin ABS‟ye göre daha problemli olduğu, ancak
test ve analizlerhakkında değerlendirmeler yapıldığında PC/ABS
formülasyonlarının bir kısmının daha yüksek mukavemet değerlerine
ulaĢtığı saptanmıĢtır.Test ve analiz sonuçlarında öncelikli olarak çekme
mukavemeti, çekme uzaması, kopma uzaması ve Izod çarpma direnci
parametreleriele alınmaktadır.Formülasyon çalıĢmalarında her bir
katkıdan ağ. %5 ve %10‟luk denemeler yapılmıĢtır. Ayrıca, bütadien
içerikli core-shell tipi çarpma dayanımı artırıcı katkıların daha iyi
mukavemet değerlerine ulaĢtırdığı saptanmıĢtır.
Referanslar
[1] R. Scaffaro, L. Botta, G. D. Benedetto. European Polymer Journal,
48, (2012), 637-647.
[2] L. B. Brennan, D. H. Isaac, J. C. Arold. Journal of Applied Polymer
Science, 86, (2001), 572-578.
[3] A. Farzadfar, S. N. Khorasani, S. Khalili. Society of Chemical
Industry, (2013).
343
[4] R. Krache, I. Debbah. Material Sciences and Applications, 2,
(2011), 404-410
344
IMPORTANCE OF DECOMPOSITION AND RECYCLING OF
METALLIC COATED PLASTICS
KROM KAPLANMIġ PLASTĠKLERĠN AYRIġTIRILARAK
(PLASTĠK-METAL) EKONOMĠYE GERĠ KAZANDIRILMASI
Zahide ÖztaĢ Kaplan1, Yasemin Gündoğdu Ceylan1,
M.Haluk Türkdemir2
1
B-PLAS. A.ġ., 2Uludağ University, TURKEY
[email protected]
ABSTRACT
The Purpose
Polymer components are routinely employed in a wide variety of
situations especially in the automotive industries because of their
lightweight, durability, ease of shaping and some other properties. For
visible applications, their aesthetic appeal is commonly enhanced by
the application of surface coatings, such as paints or chrome plate.
During the coating processes, it is commonly found that a significant
number of components fall below the quality specified and increases
the costs of the process, therefore some remedial actions are required.
And also, at the end of component life coating removal may be required
to enhance its ability to be reused or recycled. The complete
reutilization of polymeric and metallic substrates and the recovery of
plating components, avoiding the contamination of the environment has
gained more importance.
Metal plating of the surface of a material in general is made by
electrochemical methods and a coating made in this way electrically
nonconductive material such as plastic, is difficult and costly in
implementation. Metals which for used plating such as copper, nickel,
chrome are expensive. Recycling of these metals is very important for
the economy.
The aim of this project, study for stripping, recovering and recycling
metals from coated plastics materials by chemical or electrochemical
345
methods. Other aim of this project leaves the items‟ structure unaltered
and ready for further purposes and immediate uses, since the liberated
surface does not need the pre-treatment generally required for first layer
deposition, such as degreasing, polishing and acid preparation. In this
way both more economical and more environmentally friendly
production technology aims.
The project will be carried out in conjunction with each other in two
parallel studies. The first relates in general, to a process for stripping
plated plastic materials which are coated with heavy metals. The other
one is, separation of the coating chemicals from acid solution with
using suitable methods. The concentration of metals will be measured
by atomic absorpsiyon spectrophotometry. A pH meter and a
conductivity meter will be used for the determination of other important
parameters. Electric voltage and current will be adjusted and monitored
by using two multimeters. The entired acid- leaching and heavy metal
recovery process. Project includes the following steps; chrome plated
parts breakage, metal removal with the acid washing process, recovery
of chrome, recovery of copper by electrolysis, recovery of nickel by
electrolysis.
Recycling of scrap which was occured as a result of the problems in
electroplating prosess, is a first project in Turkey. The accumulated
scrap will be minimized with establishment of the coating removal
recycling plant which is targeted. Furthermore, there will be reduction
in raw material and metal usage, as much as recycling efficiency rate,
thus, this will be lead to make contribution to cost minimization. Right
equipment, chemicals and methods of use will be determined after
extensive research and trials. R&D studies which will be carry out by
B-PLAS will provide environmental and economic standards. Studies
will carry out within the B-PLAS, at the appropriate points B-PLAS get
support from expert, universities, research centers. The aim of the
346
project is removing of coating of ABS-PC/ABS plastic parts surfaces
and after that recycling of metals and plastics.
Recovery of both metals as well as plastics will reduce the consumption
of natural resources, this will contribute positively to the environment.
Project is supported by TUBITAK TEYDEB 1501Industrial R&D
Programme (No:3140359). Studies about the project continues.
ÖZET
Amaç
Plastik malzemeler hafif, dayanıklı, kolay Ģekillendirebilir ve en
önemlisi ekonomik olmalarından dolayı baĢta otomotiv sektörü olmak
üzere günlük hayatımızın hemen hemen her noktasında
kullanılmaktadır. Özellikle görüntüsü nedeniyle metal parçaların
kullanıldığı bir çok ürünün hem ağır hem de pahalı olması aynı
görüntüye sahip daha ekonomik parçaların arayıĢını ortaya çıkarmıĢtır.
Bunun sonucunda daha hafif olan plastik parçaların metal kaplanması
son yıllarda büyük önem kazanmıĢtır. Özellikle aracın kapı kolu, vites
kolu kaplama, gösterge çerçevesi gibi iç parçalarda, ön ızgara veya
tampon üzeri gibi dıĢ parçalarda müĢteri albenisini arttırmak amacıyla
uygulanmaktadır.
Bir malzemenin yüzeyinin metal kaplanması genel olarak
elektrokimyasal yöntemlerle yapılmaktadır ve bu yolla yapılan
kaplamaların plastik gibi elektriği iletmeyen malzemelerde
uygulanması zor ve maliyetlidir. Kaplama için kullanılan bakır, nikel,
krom gibi metaller pahalı metallerdir. Bu metallerin geri
dönüĢtürülebilir olması ekonomi açısından oldukça önemlidir. Bu proje
çalıĢmasında metal kaplama iĢlemleri sırasında ortaya çıkan ıskarta
ürünlerde, plastik ile metal kaplamayı ayırarak kaplama prosesinde
kullanılan bakır, nikel ve plastiğin geri dönüĢümünü sağlamak bu yol
ile hem daha çevre dostu hem de daha ekonomik üretim teknolojisini
hedeflemektedir.
347
Materyal Metot
Proje ile baĢarılı bir ürün üretebilmek için fiziksel ve kimyasal çok
boyutlu sorunların çözülmesi gereklidir. Bu sorunlara önce literatür
tarama ve laboratuvar boyutlarında çalıĢmanın en önemli nedenlerinden
biri de ekonomikliktir. Dünyada sınırlı sayıda olan kaplama üzerinden
plastik ve metalin geri kazanılması çalıĢmaları incelenerek elde edinilen
bilgiler ıĢığında ilk denemeler laboratuvar düzeyinde gerçekleĢtirilecek
sonra üretim parametreleri prototip tesis aĢamasında belirlenerek en
verimli yöntem oluĢturulacaktır. ÆalıĢmaKrom kaplı parçaların
kırılması, asit yıkama iĢlemi ile metal sökme, kromun geri kazanılması,
elektroliz ile bakırın geri kazanılması, elektroliz ile nikelin geri
kazanılması basamaklarını içermektedir.
Sonuç Ve TartıĢma
Elektrokaplamada yaĢanan sorunlar neticesinde meydana gelen ıskarta
ürünlerin geri kazanılması projesi Türkiye‟de bir ilktir. Ve kurulması
hedeflenen kaplama sökme geri dönüĢüm tesisi sayesinde lüzumsuz
depolamalar yerine elektro kaplamanın bir parçası olarak geri dönüĢüm
tesisi devreye girecek ve çevreye olan zarar minimize edilmiĢ olacaktır.
Ayrıca hammadde ve metal kullanımında da geri dönüĢüm verimi
oranında azalma olacak bu sayede ekonomiklik sağlanacaktır.
Doğru cihazların, kimyasalların ve yöntemlerin kullanılması iyi bir
araĢtırma ve deneme çalıĢmalarının sonucunda belirlenecektir. B-PLAS
yapacağı AR-GE çalıĢmalarıyla sorunları çözerek hedeflediği çevre ve
ekonomiklik standartlarını sağlamıĢ olacaktır. ÆalıĢmalar B-PLAS
bünyesinde yürütülecek, gerekli noktalarda üniversitelerden, araĢtırma
merkezlerinden, alanındaki uzman firma ve kiĢilerden destekler satın
alınacaktır.
Projede hedeflenen; Ģu anda geri dönüĢümü yapılmayan ABS–PC/ABS
plastik parçalar üzerinde bulunan kaplamaların geri alınarak metallerin
geri kazanımı, sonrasında ise farklı bir proje olarak da plastiğin geri
kazanımıdır. Burada hem metallerin hem de plastiğin geri kazanımım
doğal kaynakların tüketimini azaltacağı için çevre için olumlu katkı
348
sağlayacaktır. Proseste kullanılacak olan kimyasallarında verimli bir
geri dönüĢüm sağlaması yanında çevreci olması durumu da göz önüne
alınacaktır.
TÜBĠTAK TEYDEB 1501 SANAYĠ AR-GE Programı kapsamında
desteklenmiĢ 3140359 nolu projedir. Proje ile ilgili çalıĢmalar devam
etmektedir.
Referanslar
[1] P.H. Shipway ∗, J.P.D. Bromley, D.P. Weston, Wear 263 (2007)
309–317.
[2] Hart, A., 1996. Electroplating of plastics. Materials World, 4, 5,
265-267.
[3] Manuela D. M., Eduardo V. S., Helena M.V., Soares, M.,
2011.Environ Sci Pollut Res, 18, 1279-1285.
[4] Yang, C.L. Air&Waste Manage. Assoc. 2000.50, 536-542
[5] European Patent Application (EP 1591 545 A1), Bulletin 2055/44,
App. No 04425859.8.
349
APPLIED WORKSHOP
ABSTRACTS /
UYGULAMALI ÇALIŞTAY
BİLDİRİLERİ
350
CAD DATASI MEVCUT ÜRÜNÜN CNC ĠġLEME
MERKEZĠNDE MDF MODELĠNĠN YAPILMASI.
Orhan ÆELEBĠ
Form GeliĢtirme
Mak. Müh.
[email protected]
Amaç :
ĠĢleme merkezide MDF model iĢleme. ĠĢlenmiĢ modeli yüzey
taramasıyla cad data ile çakıĢtırıp boyutsal doğruluğunun kontrol
edilmesi.
Ġçerik:
Bilindiği üzere CTP ürün üretiminde model kalitesi ürün kalitesine
birebir etki etmektedir. Yüzeyi kötü hazırlanmıĢ bir modelden elde
edilecek ürününde yüzeyi kötü olacaktır. Ayrıca ölçüsel hatalı olan
modelden elde edilecek üründe hatalı olacaktır ki budurum hem
modelden alınacak kalıbın hem de kalıptan alınacak ürünün
kullanılamayacağı anlamına gelir.Buradan da anlaĢılacağı üzere CTP
üretimde model çok önemli bir yere sahiptir.
Datadan modele gitmenin günümüz teknolojisinde birçok yöntemi
mevcuttur. Polistiren, Poliüretan, MDF kütük kullanımı bunlardan
bazılarıdır. Sunum içerisinde MDF model hazırlama süreci üzerinde
durulacaktır. ĠĢleme merkezine verilecek cad datanın model tasarımı
konusuna değinilecektir. Tasarımı hazırlanan modelin trim uzatmaları
flanĢ detayları yüzey hazırlama teknikleri hakkında bilgi verilecektir.
351
USAGE OF POLYMERIC COMPOSITE AS ANALYSIS
MATERIAL
POLĠMERĠK KOMPOZĠTLERĠN ANALĠZ MATERYALĠ
OLARAK KULLANIMI
Levent Pelit
Tuğberk N. DizdaĢ, Ġmran Güney, Füsun Pelit,
Hasan ErtaĢ F. Nil ErtaĢ
Ege Üniversity Science Faculty, Chemistry Department
Bornova, Ġzmir TURKEY
[email protected]
ABSTRACT
Conductive polymers (CPs) exhibit highly reversible redox
behavior and electronic properties of both metals and semiconductors.
Due to their stability and ease of synthesis, CPshave attracted more
attentions in analytical applications in particular, in novel extraction
andmicroextraction techniques including solid phase microextraction
(SPME). SPME is a green and therefore a popular technique since it
does not require any solvent consumption and is usually employed prior
to the subsequent gas chromatographic (GC) determination.
Furthermore the contribution ofnano-structured CPs in these
methodologies has been utilized in SPME fiber coatings as appeared in
the literature.
The attention was mainly focused on polypyrrole (PPy),
polyaniline (PANI), and polythiophene (PTh). Generally,
electrochemical deposition and particularly cyclic voltammetry is the
method of choice since uniform deposits can be obtained from
inexpensive monomers in addition to the easy control of the film
thickness by adjusting the range and scan rate of the potential. For
adopting the fiber to GC conditions, thermal stability can be enhanced
via utilizing several modifiers or mixed monomers in the cell to
synthesize copolymers. Polymeric coatings doped with simple anions
352
are usually unstable at high temperatures while the use of large
aromatic counter anions incorporated into the films as the doping agent
such as dodecyl sulfate (Ppy–DS), poly(styrenesulfonate) (PSS) or
sodium polyphosphate (PP) enhances the stability.
Another advantage of the electrochemically fabricated SPME
fibers is the ability to tune the polarity of the fiber coating by simply
changing functional groups of the monomer. The selectivity of the fiber
can be adjusted to screen a variety of analyte groups by this means.
Present study reviews the extraction efficiencies of SPME coatings
electrochemically prepared from different monomer solutions and
modifiers and polymeric composites. The contribution of nanomaterials
was also discussed.
ÖZET
Ġletken polimerler metal ve yarıiletkene benzer elektronik
özellikler sergiler. Kararlı oluĢunun yanı sıra kolay sentezlenmesi
nedeniyle analitik kimya alanında yeni ekstraksiyon ve
mikroekstraksiyon tekniklerinde ilgi çekmektedir. Katı faza mikro
ekstraksiyon (SPME) tekniği çözücü içermemesi nedeniyle daha
çevreci bir tekniktir ve genellikle gaz kromatografik ölçüm öncesi
örnek hazırlama aĢamasında kullanılır. Ayrıca, iletken polimerik
yapılara katkı olarak nanomalzemelerin kullanımı da literatürde yer
almaktadır.
Fiber yapımında daha çok polipirol (PPy), polianilin (PANI) ve
politiyofen (PTh)üzerinde durulmakta ve üretimde ise elektrokimyasal
teknikler içinden potansiyel aralığı ve tarama hızı ile film kalınlığının
kontrol edilebildiği ve daha homojen bir film oluĢumuna yardımcı
döngüsel voltammetri kullanılmaktadır. SPME fiberlerin GC
koĢullarına uyumlu çalıĢabilmesi için ısıl dayanımı çeĢitli modifiyerler
kullanılarak, artırılır. Küçük anyonlarla doplanmıĢ polimerik katmanlar
yüksek sıcaklıklara dayanamazken, dodesil sülfat, polistiren sülfat ve
sodyumpolifosfat gibi büyük aromatik anyonların kullanımı ile ısıl
dayanım artırılabilmektedir.
Elektrokimyasal oalrak üretilen fiberlerin bir diğer üstünlüğü ise,
monomerin fonksiyonel grubunu değiĢtirerek, istenilen polaritesinin
353
sağlanabilmesidir. Bu yolla farklı analit gruplarına seçimlilik
artırılabilir.
Bu sunum kapsamında farklı monomerler, modifiyerler ve
polimerik kompozitlerin SPME fiber üretimindeki rolü ve
mikroekstraksiyon tekniklerinde uygulamalarına iliĢkin genel bilgiler
verilecek ve nanomalzemelerin katkısı da tartıĢılacaktır.
354
PREPARATION OF METAL NANO PARTICLES –
POLYANILINE COMPOSITE ELECTRODES AND THEIR
ELECTROCHEMICAL APPLICATIONS
METALNANO PARÇACIK- POLĠMER
KOMPOZĠTELEKTROTLARIN HAZIRLANMASI,
KARAKTERĠZASYONU VE
ELEKTROKĠMYASALUYGULAMALARI
Müge ġatır, Zekerya Dursun*
Ege Univ., Science Fac., Dep.of Chem., 35100 Bornova-Ġzmir/Turkey
[email protected]
ABSTRACT
Aim
Composite material can be described as a combination of two or more
materials which has better properties than their individual forms used
alone. In composite materials, each material retains its separate
chemical, physical, and mechanical properties on contrary to metallic
alloys. In technical terms, it can define a composite as a multiphase
material from a combination of materials. The main advantages of
composite materials are their high strength and stiffness, combined with
low density, when compared with bulk materials. In recent years, nano
composites and hybride structures have been used for preparation of
novel electrode materials. The studies showed that heterogeneous
composite or hybride nano material particles have better efficiency than
their corresponding single particles. Thus, nanomaterials have potential
applications in field of electronics and photonics, catalysis, information
storage, chemical sensing and imaging envorimental remediation, drug
delivery and biological labelling. In this study, metal nano particles
modified conductive polymer composite electrode was prepared and
characterized with different techniques and then the composite
electrodewas used for electrochemical applications.
355
Conductive polymer such as poly-aniline (PANI)and different metal
nano particles containingcomposite electrodewas prepared by
electrochemical deposition and used for electrocatalytic reaction of
methanol.Three electrodes system was used in voltammetric studies.
Composite electrode surface was characterized with scanning electron
microscopy and EDX detector, cyclic voltammetry, electrochemical
impedance spectroscopy.
Metal nanoparticles modified polymer composite electrode has high
catalytic activity which developed for using fuel cells. For this purpose,
the metal nanoparticles (Pt and Cu) modified polymer film
(polyaniline) electrode was used for investigation of electrocatalytic
oxidation of methanol in alkaline media. Cu-Pt nano particles modified
polymer electrode was obtained both higher the peak current and the
negative oxidation potential for methanol.Composite electrode surface
was characterized with SEM, EDX and EIS that all techniques verified
the formation of nano particles and film formation on bare electrode
surface.
Results
Nanocomposite electrode can be fabricatedwith the electrochemical and
characterization studies and applied to electrocatalytic reaction of
methanol oxidation.
Keywords: Composite electrodes, metal nano particles modified
polymer electrodes.
ÖZET
Amaç
Kompozit malzeme,tek baĢına kullanılan formlarından daha iyi
özelliklere sahip iki ya da daha fazla malzemenin karıĢımı olarak
tanımlanmaktadır. Kompozit malzemelerde, metal alaĢımlarının aksine
her bir malzeme kendi kimyasal, fiziksel ve mekaniksel özelliklerini
356
korumaktadır. Teknik açıdan;kompozit, malzemelerin karıĢımından çok
fazlı bir malzeme gibi bir bileĢim olarak tanımlanmaktadır. Bulk
malzemeler ile karĢılaĢtırıldığında düĢük yoğunlukla birlikte yüksek
dayanıklılık ve sertlik kompozit malzemelerin önemli avantajlarıdır.
Son yıllarda, nano kompozitler ve hibrid yapılar yeni elektrot
mazemelerinin hazırlanması için kulanılmaktadır. ÆalıĢmalar, heterojen
kompozit veya hibrid nano malzeme parçacıklarının bu malzemelerin
tek baĢına parçacıklarından daha iyi verimliliğe sahip olduğunu
göstermiĢtir. Bu yüzden, nano malzemeler elektronik ve fotonik,
kataliz, bilgi depolama, kimyasal sensör ve görüntüleme, çevresel
iyileĢtirme, ilaç dağıtımı ve biyolojik etiketleme alanlarında potansiyel
uygulamalara sahiptir.Bu çalıĢmada metal nano parçacıklarla modifiye
iletken polimer kompozit elektrotlar hazırlanmıĢ, farklı teknikler ile
yüzey kimyası karakterize edilmiĢ sonra elektrokimyasal uygulamaları
yapılmıĢtır.
Materyal ve Metot
Polianilin gibi iletken polimeri ve farklı metal nano parçacıkları içeren
kompozit elektrot elektrokimyasal biriktirme yöntemi ile hazırlanmıĢ ve
metanolün elektrokatalitik reaksiyonu için kullanılmıĢtır. Voltammetrik
ölçümlerde üçlü elektrot sistemi kullanılmıĢtır.Kompozit elektrotların
yüzeyi taramalı elektron mikroskopu ve EDX dedektörü, döngüsel
voltammetri ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi ile
karakterize edilmiĢtir.
TartıĢma
Yakıt pillerinde kullanılabilecek yüksek katalitik etkinliğe sahip metal
nano parçacık modifiye polimer kompozit elektrotlar geliĢtirilmektedir.
Bu amaçla farklı metal nano parçacıklar (Pt ve Cu) ile modifiye polimer
(polianilin) kompozit elektrot hazırlanarak metanolün elektrokatalitik
yükseltgenmesinin araĢtırılmasında kullanılmıĢtır. Cu-Pt nanoparçacık
modifiye polimer elektrot ile metanol için hem yüksek pik akımı hem
de negatif oksidasyon potansiyeli elde edilmiĢtir. Kompozit
elektrotyüzeyiSEM, EDX ve EĠS teknikleri ile karakterize edilmiĢ,
camımsı karbon elektrot yüzeylerinde polimer yapıların ve metal nano
parçacıkların varlığı kanıtlanmıĢtır.
357
Sonuçlar: Nano kompozit elektrotlar elektrokimyasal ve
karakterizasyon çalıĢmaları ile hazırlanabilmiĢ ve metanolün
elektrokatalitik tepkimelerine uygulanmıĢtır.
Anahtar Kelimler: Kompozit elektrotlar, metal nano parçacık
modifiye polimer elektrotlar.
358
PARTICIPATION OF
EXHIBITION /
SERGİ KATILIMCILARI
359
1
ANTON PAAR MEASURING INSTRUMENTS LIMITED
COMPANY / ANTON PAAR ÖLÇÜM ALETLERĠ TĠCARET
LTD. ġTĠ.
Yetkili KiĢi: Orkun ÖZKAN
Adresi: Küçükbakkalköy Mah. Elvan Sk. Pasific Plaza B Blok
No:8 Kat:3 34750 AtaĢehir, Ġstanbul, TURKEY
Tel: (216) 574 66 65
Faks: (216)574 12 30
[email protected]
Web: www.anton-paar.com.tr
2
BOYTEK RESINS, GELCOATS, PIGMENT PASTES
/BOYTEK REÇĠNE BOYA VE KĠMYA SAN. TĠC. A.ġ.
Yetkili KiĢi: Ġsmail DARCAN
Adresi: 29 Ekim Cad. Ġstanbul vizyon Park Ofis Plaza 3 A2
Blok No: 60-61 34197 Yenibosna –Bahçelievler/Ġstanbul
Tel: (212) 551 03 04
Faks: (212) 551 28 35
e-posta:[email protected]
Web: http://www.boytek.com.tr
3 DYO DYES FABRICS INDUSTRY INC / DYO BOYA
FABRĠKALARI SAN. VE TĠC.A.ġ.
Yetkili KiĢi: Metin ÖN
Adresi: Atatürk Organize Sanayi Bölgesi 10003 Sok. No:2
35620 Æiğli / ĠZMĠR
Tel: (232) 328 08 80
Faks: (232) 376 80 55
Web: www.dyo.com.tr
4 AEGEAN EXPORTERS‟ ASSOCIATIONS / EGE
ĠHRACATÇI BĠRLĠKLERĠ
Yetkili KiĢi: Eda ÆĠNER
Adresi: Atatürk Cad. No:382 Alsancak 35220 Ġzmir
Tel: 232-488 60 00
Faks: 232-488 61 00
Web:http://www.egebirlik.org.tr/
360
5
ERENLĠ RUBBER AND PLASTICS INDUSTRY / ERENLĠ
KAUÇUK VE PLASTĠK SANAYĠ
Yetkili KiĢi: Gökçe BAKĠLER
Adresi: Gazi Bulvarı Ulucak Bucağı No : 11 KemalpaĢa /
Ġzmir
Tel:(232) 877 08 08- (232) 877 08 09
Faks: (232) 877 08 16
Web:http://www.erenlirubber.com/
6
FIBROKOM KOMPOZIT ÜRÜNLERi / FĠBROKOM
COMPOSITE STRUCTURES
Adresi: ĠTOB OSB 10025 SK. NO:31 TEKELĠ MENDERES
ĠZMĠR
Tel:(232) 799 00 10
Faks: (232) 799 00 05
Web:www.fibrokomkompozit.com
7 ISTANBUL CHEMICAL AND CHEMICAL PRODUCTS
EXPORTERS‟ ASSOCIATIONS /ĠSTANBUL KĠMYEVĠ
MADDELER ve MAMÜLLERĠ ĠHRACATÇILARI BĠRLĠĞĠ
Yetkili KiĢi: Ebru GENÆ
Adresi:DıĢ Ticaret Kompleksi A-Blok ÆobançeĢme Mevkii
Yenibosna 34197 ĠSTANBUL
Tel:(212)454 00 38
Faks: (212) 454 00 46
e-posta: [email protected]
Web: http://www.ikmib.org.tr
8
KOSSE COMPOSITE MARKETING / KOSSE KOMPOZĠT
MÜHENDĠSLĠK VE PAZARLAMA LTD. ġTĠ.
Yetkili KiĢi: Ġbrahim KÖSE
Adresi:1593/1 Sok. No:63 Kat:3 D:23 Hasdemirler ĠĢ Merkezi
Adalet Mahallesi Bayraklı/Ġzmir
Tel:(232) 486 05 86
Faks: (232) 373 44 27
Web: http://www.kossecomposite.com/
361
9 LITERATUR CHEMICALS / LĠTERATÜR KĠMYA
Yetkili KiĢi: Özgür SÖNMEZ
Adresi: Organize Sanayi Bölgesi 114 Ada No: 6 BALIKESĠR
Tel:(266) 281 12 45
Faks: (266) 281 12 48
Web: http://www.literaturkimya.com/
11 PETKIM PETROCHEMICAL HOLDING INC. / PETKĠM
PETROKĠMYA HOLDĠNG A.ġ.
Yetkili KiĢi: Veli KORKMAZ
Adresi: PK. 12 / 35800 Aliağa-Ġzmir/Türkiye
Tel:(232) 616 12 40
Faks: (232) 616 12 48
Web: http://www.petkim.com.tr/
12 POLUTEK POLYESTER AND POLYURATHANE LIMITED
COMPANY / POLÜTEK POLYESTER VE POLĠÜRETAN
LTD.ġTĠ.
Yetkili KiĢi: Hakan ÆUĞALI
Adresi: Ġstanbul Deri OSB 11.Yol
Kürk Sokak No:3 34956 Orhanlı, Tuzla / Ġstanbu
Tel:(0216) 394 14 41
Web: http://polutek.com.tr/
13
STA COMPOSITES SÖNMEZ TEXTILES ADVANCED /
STA KOMPOZĠT SÖNMEZ TEXTILES ADVANCED
Yetkili KiĢi: Fırat ÆETĠN
Adresi: Yeni Yalova Yolu 9.Km SONMEZ HOLDING
Tesisleri BURSA
Tel: (224) 261 04 40
Web: http://www.stacomposites.com/
362
TAM METİNLERİN BULUNDUĞU CD DE BULUNMAYAN VE
HATALI OLAN BİLDİRİLER DÜZENLENMİŞ VE BİLDİRİ
ÖZETLERİ KİTABI EKİNDE SUNULMUŞTUR.
CAM ELYAF KATKILI POLĠFENĠLEN SÜLFĠT POLĠMER
MALZEMELERĠN DELĠNMELERĠNĠN ĠNCELENMESĠ: ĠTME
KUVVETLERĠ VE YÜZEY HASARLARI
Ferhat Yildirim 1, Murat Koyunbakan1, Salih Hakan Yetgin 1,
Osman Öztürk2, Mustafa Aydin3 , Ali Ünüvar2
1 Dumlupınar University, Simav Technical Educational Faculty,
Simav/Kütahya/Turkey,
2 Selçuk University, Engineering Faculty, Konya/Turkey,
3 Dumlupınar University Engineering Faculty; Kütaya/ Turkey
[email protected], [email protected] ,
[email protected] , [email protected] , Mustafa
ÖZET
bulunan PPS polimerinin itme kuvvetleri ve yüzey hasarları açısından
delinme karakteristikleri deneysel ve istatistiksel olarak incelenmiĢtir.
Enjeksiyon makinesinde delme deneyleri için plaka halinde üretilen
malzemeler daha sonra 6 mm çapında üç farklı açıda karbür matkap
(100; 118; 140 o) kullanılarak yine üç farklı ilerleme (0.05; 0.1; 0.2
mm/dev.) ve kesme hızında (40; 60; 80 m/dk.) delme deneylerine tabii
tutulmuĢlardır. CNC iĢleme merkezinde yapılan delme iĢlemine ait
kuvvet değerleri dinamometre ile alınmıĢ, delik yüzeylerinin yüzey
pürüzlülükleri ölçülmüĢ, optik mikroskop yardımıyla giriĢ çıkıĢ
yüzeylerindeki deformasyon görüntülenerek deformasyon faktörleri
hesaplanmıĢtır. Son olarak L9 ortogonal deneysel dizisi kullanılarak
Taguchi analizi ile parametrelerin optimizasyonu sağlanmıĢtır. Bulunan
363
sonuçlara göre itme kuvvetleri ve giriĢ/çıkıĢ deformasyon faktörleri
açısından en uygun sonuçlar en küçük uç açısı olan 100 o ile yapılan
deneylerde elde edilmiĢtir. Yüzey pürüzlülüğüne en fazla etkisi olan
faktör ise kesme hızı olarak bulunmuĢtur.
Anahtar Kelimeler: Cam elyaf, Delme, ĠĢlenebilirlik, Polimer,
Taguchi Analizi.
1. GiriĢ
Polimer malzemeler, hafif, dayanıklı ve ekonomik olmaları gibi
sebeplerden dolayı endüstride yaygın olarak kullanılan mühendislik
malzemeleridir. Yapılarına eklenen özellik geliĢtirici katkılar sayesinde
kompozit forma dönüĢtürülen bu malzemelerin tercih edilme oranları
giderek artmaktadır.
Polimer malzemeler genel olarak enjeksiyon kalıplama, ekstrüzyon
veya eriyik döküm yöntemi ile üretilmektedir [1, 2]. Fakat polimer
malzeme içerisine fiber veya partikül takviyesi yapıldığında, çok az
sayıda yapılacak parça üretiminde yada kompleks parçaların çok
bileĢenli kalıplarının üretiminde yaĢanan zorluklar gibi özel durumlarda
polimer malzemelerin üretiminde ve son Ģeklinin verilmesinde talaĢlı
imalat kullanılır. Bu nedenle polimer malzemelerin iĢlenebilirlik
karakteristiklerinin bilinmesi gerekmektedir [1-5]. Polifenilen sülfit
(PPS), polimer malzemeler arasından mükemmel fiziksel özellikleri,
yüksek ısıl, elektrik ve kimyasal dayanımı ile üretim kolaylığı gibi
özellikleri açısından ön plana çıkan bir polimer malzemedir [6-9].
Sürekli çalıĢma sıcaklığı 220 oC‟leri bulabilen PPS polimerinin
fiberlerle takviye edilerek kullanımı oldukça yaygındır. Fakat elyaf
takviyeli polimerler, elyaf ve polimerin farklı yapısal özelliklerinden
dolayı anizotropik özellik gösterebilmekte buda talaĢlı iĢleme yapılan
yüzeylerde düzensiz çapak ve çatlak oluĢumuna yol açabilmektedir
[10]. Örneğin daha ekonomik oldukları için PPS polimer malzemeden
üretilen uçak kokpit penceresi çerçevelerinin [11] montajında kullanılan
perçin deliklerinin elde edilmesinde delme iĢleminin etkilerinin
bilinmesi bu açıdan bakıldığında kusurlu üretimden kaynaklı olası
364
kazaların önlenmesi için oldukça önemlidir. Polimerlerin talaĢlı
imalatında en çok karĢılaĢılan sorun, iĢleme esnasında oluĢan kuvvetler
sonucu, özellikle bir noktada yoğunlaĢılan delik açma gibi talaĢlı imalat
yöntemlerinde, bölgesel aĢırı ısınmanın oluĢarak parçayı kimyasal ve
fiziksel yönden deforme etmesidir [1-3, 12]. Bu sorunun önüne
geçebilmek için talaĢlı iĢleme esnasında mümkün olan en keskin
takımların kullanılması ve ısınmanın sebebi olan kesme kuvveti ve
sürtünmeyi minimize edebilmek için kesme parametrelerinin çok iyi
optimize edilmesi gerekmektedir [1-3, 12, 13]. ĠĢ parçasının
bozulmasına neden olan bir diğer sebep ise bağlanma esnasında parçaya
uygulanan dengesiz ve yüksek baskı kuvvetleridir. Bu kuvvetler
üzerinde
çalıĢılacak
polimer
malzemeye
göre
değiĢiklik
gösterebilmektedir [3]. Uygun olmayan bağlama Ģekilleri parçanın
iĢleme esnasında gerilerek parça Ģeklinin ve yüzey kalitesinin
bozulmasına yol açmaktadır [3, 12, 14].
Gaitonde ve arkadaĢları [15], karbon fiber katkılı plastiklerin yüksek
hızda delme iĢlemlerinde proses parametrelerinin deformasyona
etkilerini incelemiĢler, artan kesme hızı, düĢük ilerleme ve uç açısında
deformasyonun azaldığını tespit etmiĢlerdir. Rubio ve arkadaĢları [16],
% 50 cam fiber katkılı epoksi polimer kompozitlerde devir sayısı,
matkap uç açısı ve ilerlemenin deformasyon faktörü üzerine etkisini
incelemiĢler, artan ilerleme ile birlikte deformasyon faktörünün
arttığını, devir sayısının artması ile de deformasyon faktörünün
azaldığını, matkap uç açısı büyüdükçe deformasyon faktörünün arttığını
vurgulamıĢlardır. Palanikumar ve arkadaĢları [17], % 55 oranında cam
elyaf katkılı epoksi polimer kompozitlerde devir sayısı, ilerleme ve
matkap çapı gibi kesme parametrelerinin itme kuvvetine ve yüzey
pürüzlülüğüne etkilerini incelemiĢler, çalıĢma sonucunda ilerlemenin
itme kuvvetini ve yüzey pürüzlülüğünü etkileyen en önemli parametre
olduğunu ifade etmiĢlerdir. Palanikumar [18], cam elyaf katkılı polimer
kompozitlerde matkap devir sayısı ve ilerleme gibi kesme
parametrelerinin itme kuvveti, iĢ parçası yüzey pürüzlülüğü ve
deformasyon faktörü gibi özelliklere etkisini Taguchi analizi ile
modellemiĢ, ilerlemenin devir sayısına göre daha etkili olduğunu
belirtmiĢtir. Artan devir sayısı ile birlikte itme kuvveti, yüzey
365
pürüzlülüğü ve deformasyon faktörünün azaldığını tespit etmiĢtir.
Davim ve arkadaĢları [19], % 55 oranında karbon fiber takviyeli epoksi
plakalarda farklı ilerleme ve kesme hızının deformasyon faktörü
üzerine etkilerini incelemiĢler, çalıĢma sonucunda kesme hızı ve
ilerlemenin
artması
ile
deformasyon
faktörünün
arttığını
belirlemiĢlerdir. Sales ve Gonçalves ultra yüksek yoğunluklu polietilen
malzemeyi inceledikleri çalıĢmada ilerlemenin yüzey kalitesi ve kesme
kuvvetleri açısından en etkili parametre olduğunu ifade etmiĢlerdir [20].
bulunan PPS polimer kompozit malzemeler farklı kesme parametreleri
kullanılarak delinmiĢ, itme kuvvetleri ve yüzey hasarları açısından
iĢlenebilirlik karakteristikleri deneysel ve istatistiksel olarak
belirlenmiĢtir.
2. Materyal Metot
2.1. Deney Numunelerinin Üretimi
ÆalıĢmada, Kolon Plastics Inc. Kore firmasından temin edilmiĢ S25G40
kodlu % 40 oranında cam elyaf takviye edilmiĢ PPS polimer malzeme
kullanılmıĢtır. Tablo 1‟de PPS polimerinin bazı mekanik ve termal
özellikleri verilmiĢtir. PPS polimerinin üretiminde ġekil 1.a‟da resmi
verilen Yonca Makine marka, 1250gr kapasiteli enjeksiyon kalıplama
makinesi kullanılmıĢtır. Enjeksiyon kalıplama makinesi 65 mm vida
çapına ve 24 vida uzunluk/çap (L/D) oranına sahiptir. Delme deneyleri
için gerekli olan cam elyaf takviyeli PPS malzemeden plakalar, 300 oC
ergiyik sıcaklığı, 70 bar enjeksiyon basıncı, 80 mm/dak enjeksiyon hızı
ve 60 bar ütüleme basıncı kullanılarak ġekil 1-b'de gösterilen kalıp
kullanılarak üretilmiĢtir.
Tablo 1. PPS polimerinin teknik özellikleri [21].
Özelli Æekme Elastikli
Darbe
Erime
k
Dayanı
k
Dayanı Noktas
mı MPa Modülü
mı
ı oC
Değer
152
14710
8.5 2
285
MPa
kJ/m
366
Yoğunlu
k g/cm3
1.65
Camsı
GeçiĢ
Sıcaklığı
o
90
C
a
b
ġekil 1.a) Enjeksiyon makinesi ve b) delme plakalarının üretildiği
kalıp.
2.2. Delme Deneyleri
Delme deneyleri Mazak marka CNC iĢleme merkezinde
gerçekleĢtirilmiĢtir. Deneyler kuru ortamda yapılmıĢ olup 6 mm çapa
sahip kaplamasız karbür matkap uçları kullanılmıĢtır. Delme iĢlemi
esnasında meydana gelen itme kuvvetlerinin ölçümü Kistler marka
9257B model piezoelektrik dinamometre kullanılarak yapılmıĢtır.
Deney numunelerinin dinamometre üzerine bağlanabilmesi için bir iĢ
bağlama aparatı geliĢtirilmiĢ ve parçalar bu aparat yardımı ile
desteklenerek sabitlenmiĢtir. ġekil 2.a‟da deneylerin yapıldığı CNC
iĢleme merkezi, ġekil 2.b‟de iĢ bağlama düzeneği ve ġekil 2.c‟de
delinmiĢ bir numune görülmektedir. Delme iĢlemi sonrasında deney
numunelerinin giriĢ ve çıkıĢ yüzeylerinde meydana gelen
deformasyonun belirlenebilmesi için optik mikroskop kullanılarak her
delik için görüntüler alınmıĢ ve EĢitlik 1 kullanılarak meydana gelen
deformasyon faktörleri hesaplanmıĢtır.
(1)
Burada; FD: deformasyon faktörü, Dmax: maksimum hasar çapı, D:
matkap çapıdır.
367
b
a
c
ġekil 2.a) CNC iĢleme merkezi, b) Deney düzeneği, c)
DelinmiĢ numune.
2.3. Deneysel Tasarım ve Ġstatistiksel Analiz
Kesme parametrelerinin itme kuvveti, deformasyon ve yüzey
pürüzlülüğüne etkisini incelemek için üç farklı faktör seçilmiĢtir
(kesme hızı, ilerleme ve matkap uç açısı). Her bir faktör için Tablo 2'de
gösterildiği gibi üç farklı seviye kullanılmıĢtır. Standart Taguchi
deneysel planında L9 sistemi kullanılmıĢtır. Deneysel sonuçlar,
sinyal/gürültü (signal-to-noise, S/N) oranına dönüĢtürülmüĢtür.
ÆalıĢmada, kesme parametrelerine göre en az itme kuvveti,
deformasyon ve yüzey pürüzlülüğü için EĢitlik 2'de verilen "küçük olan
en iyisi" S/N fonksiyonu kullanılmıĢtır [22-24]. Tablo 3'te, L9 ortogonal
tasarıma göre yapılan deneyler sonunda elde edilen veriler, Tablo 4'te
ise S/N değerleri verilmiĢtir.
Tablo 2. Deney parametreleri ve seviyeleri.
Deneysel Parametreler
Kesme hızı (m/dk.)
Ġlerleme (mm/dev.)
Uç açısı ( o )
Seviye 1
Seviye 2
Seviye 3
40
60
80
0,05
100
0,10
118
0,20
140
368
⁄
ᶇ = -10log[ ∑
]
(2)
Burada, y: deneysel ölçümler, yi: deney sayısıdır. S/N oranının
birimi dB'dir.
Tablo 3. Elde edilen deney sonuçları.
Kesme
Hızı,
(m/dak.)
Ġlerleme,
(mm/dev.
)
1
40
0,05
100
2
40
0,10
3
40
4
Uç Açısı
Ġtme
(o)
Kuvveti
Pürüzlülük
GiriĢ
Def.
ÆıkıĢ
Def.
43,99
0,6783
1,0438
1,026
118
358,03
0,6823
1,0808
1,0743
0,20
140
303,735
0,7175
1,0684
1,0107
60
0,05
118
284,095
1,5216
1,062
1,0493
5
60
0,10
140
167,455
0,843
1,0331
1,0097
6
60
0,20
100
138,065
1,3436
1,0293
1,0078
7
80
0,05
140
99,195
0,9126
1,0281
1,0052
8
80
0,10
100
64,35
0,761
1,021
1,0046
9
80
0,20
118
424,125
0,7537
1,0692
1,0233
Tablo 4. Deneysel sonuçların hesaplanan S/N değerleri.
Ġlerleme,
Kesme Hızı,
(mm/dev.
(m/dak.)
)
1
40
0,05
Uç Açısı,
(o )
Ġtme
Kuvveti
Pürüzlülük GiriĢ Def. ÆıkıĢ Def.
100
-32,8671
3,3715
-0,3723
-0,2229
2
40
0,10
118
-51,0784
3,3204
-0,6749
-0,6225
3
40
0,20
140
-49,6499
2,8835
-0,5746
-0,0924
4
60
0,05
118
-49,0693
-3,6460
-0,5224
-0,4179
5
60
0,10
140
-44,4780
1,4834
-0,2828
-0,0838
6
60
0,20
100
-42,8017
-2,5654
-0,2508
-0,0674
7
80
0,05
140
-39,9298
0,7943
-0,2407
-0,0450
8
80
0,10
100
-36,1710
2,3723
-0,1805
-0,0398
9
80
0,20
118
-52,5499
2,4560
-0,5811
-0,2000
3. Sonuçlar Ve TartıĢma
ġekil 3 ve Tablo 5'te delinen cam elyaf takviyeli PPS‟e ait S/N
oranı analiz sonuçları verilmiĢtir. Ġtme kuvveti için “küçük olan
daha iyi" formülü uygulanmıĢtır. Her bir parametre için yüksek
369
S/N oranının elde edildiği seviyeler optimum proses Ģartlarını
iĢaret etmektedir. ġekil 3‟te de görüldüğü gibi, artan kesme hızı
ve azalan ilerleme ve uç açısı değerlerinde cam elyaf takviyeli
PPS polimer kompozitlerin delinmesinde itme kuvveti değerleri
azalmıĢtır.
ġekil 3. Ġtme kuvvetleri için S/N ana etki grafiği.
Tablo 5. Ġtme kuvveti için S/N tablosu.
Seviye
Kesme Hızı, (m/dak.)
1
2
3
Delta
Rank
-44,53
-45,45
-42,88
2,57
3
Ġlerleme,
(mm/dev.)
-40,62
-43,91
-48,33
7,71
2
Uç Açısı,
(o)
-37,28
-50,90
-44,69
13,62
1
Tablo 5'te itme kuvvetini etkileyen en önemli parametrenin uç açısı
olduğu görülmektedir. ġekil 3'te verilen S/N ana etki grafiği
incelendiğinde, en yüksek S/N oranı değerine sahip olan parametrelerin
A3B1C1 Ģeklinde oluĢtuğu görülmektedir. Buna bağlı olarak minimum
itme kuvveti için optimum proses Ģartları, kesme hızı: 80 m/dak,
ilerleme: 0.05 mm/dev. ve uç açısı: 100 o olarak belirlenmiĢtir. ġekil 4
ve Tablo 6'da farklı deney parametreleri altında yüzey pürüzlülüğü için
S/N sonuçları verilmiĢtir. ġekil 4'te görüldüğü gibi en düĢük kesme
370
hızında, orta seviye ilerlemede ve en yüksek uç açısında yüzey
pürüzlülüğü değerleri düĢük elde edilmiĢtir. Tablo 6'dan yüzey
pürüzlülüğünü etkileyen en önemli parametrenin kesme hızı olduğu
görülmektedir. Cam elyaf takviyeli PPS polimer kompozitlerin delme
iĢleme sonrasında yüzey pürüzlülüğünü etkileyen deney Ģartlarının
sırası kesme hızı> ilerleme> uç açısı olarak elde edilmiĢtir. Minimum
yüzey pürüzlülüğü için tavsiye edilen deney Ģartları A1B2C3 olarak elde
edilmiĢtir. Deneysel tasarıma göre bu Ģartlar, kesme hızı: 40 m/dak.,
ilerleme: 0.1 mm/dev. ve uç açısı: 140 o'dir.
ġekil 4. Yüzey pürüzlülüğü için S/N ana etki grafiği.
Tablo 6. Pürüzlülük için S/N tablosu.
Seviye
Kesme Hızı,
(m/dak.)
Ġlerleme,
(mm/dev.)
Uç Açısı,
(o)
1
3,1919
0,1733
1,0595
2
-1,5760
2,3921
0,7102
3
1,8742
0,9247
1,7205
Delta
4,7679
2,2188
1,0103
Rank
1
2
3
ġekil 5, ġekil 6 ve Tablo 7'de cam elyaf takviyeli PPS polimer
kompozitlerin giriĢ ve çıkıĢ deformasyonu üzerine deney
Ģartlarının etkisi verilmiĢtir. Hem giriĢ hem de çıkıĢ ta artan
371
kesme hızı deformasyonu değerleri azaltırken, uç açısı her iki
deformasyon durumunda et etkili parametre olmuĢtur. PPS
kompozitlerin giriĢ ve çıkıĢ deformasyonunun etkileyen deney
Ģartlarının dizilimi aynı olup sırası ile uç açısı>kesme hızı>ilerleme
Ģeklindedir. GiriĢ deformasyonunun minimum olması için hesaplanan
S/N oranlarına göre tavsiye edilen proses Ģartları A3B1C1 olmuĢ ve
parametrelere göre karĢılığı ise kesme hızı: 80 m/dak., ilerleme: 0.05
mm/dev., ve uç açısı: 100 o‟dir. Minimum çıkıĢ deformasyonu için
tavsiye edilen deney Ģartları A3B3C2 olarak elde edilmiĢ ve deneysel
tasarıma göre bu Ģartlar, kesme hızı: 80 m/dak., ilerleme 0.20 mm/dev.
ve uç açısı: 118 o olarak tespit edilmiĢtir.
Tablo 7. GiriĢ/ÆıkıĢ deformasyonu için S/N tablosu.
Seviye
1
2
3
Delta
Rank
Kesme Hızı, (m/dak.)
Ġlerleme, (mm/dev.)
Uç Açısı, ( o )
GiriĢ
ÆıkıĢ
GiriĢ
ÆıkıĢ
GiriĢ
ÆıkıĢ
-0,5406
-0,3521
-0,3341
0,2065
2
-0,31263
-0,18978
-0,09499
0,21764
2
-0,3785
-0,3794
-0,4689
0,0904
3
-0,22866
-0,24874
-0,12000
0,12874
3
-0,2679
-0,5929
-0,3661
0,3250
1
-0,11010
-0,41352
-0,07378
0,33974
1
ġekil 5. GiriĢ yüzeyi deformasyon faktörü için S/N ana etki grafiği.
372
ġekil 6. ÆıkıĢ yüzeyi deformasyon faktörü için S/N ana etki
grafiği.
4. Sonuçlar
Cam elyaf takviyeli PPS polimer kompozitlerin kaplamasız karbür
matkap ucu ile delinmelerinde kesme parametrelerinin ve matkap uç
açısının itme kuvveti, yüzey pürüzlülüğü ile giriĢ/çıkıĢ deformasyon
faktörleri üzerine olan etkilerinin incelendiği bu çalıĢmada aĢağıdaki
sonuçlar elde edilmiĢtir:
1. Malzemenin anizotropik yapısı delinme performansı üzerinde
önemli ölçüde etkin rol oynamaktadır.
2. Delme deneylerinde itme kuvvetleri ve giriĢ/çıkıĢ deformasyon
faktörleri açısından en uygun sonuçlar en küçük uç açısı olan 100 o
ile yapılan deneylerde elde edilmiĢtir. Buna göre cam elyaf katkılı
PPS‟in delinmesinde sivri ve keskin matkap ucu kullanmanın uygun
olacağı düĢünülmektedir.
3. Ġlerleme parametresindeki değiĢimlerin deformasyon faktörünü
etkilediği görülmüĢtür. GiriĢ ve çıkıĢ yüzeylerinde meydana gelen
deformasyonun, malzemenin delik dıĢ kısımlarına doğru yığılması
Ģeklinde olduğu gözlemlenmiĢtir. Bunun sebebinin matkabın
malzemeye ilk giriĢinde yüksek ilerleme sebebiyle darbe etkisi
yapmasıdır. Sonuç olarak ilerlemenin giriĢ yüzeylerinde düĢük,
373
çıkıĢ yüzeylerinde ise daha yüksek tutulmasının oluĢan
deformasyon açısından en iyi sonuçları vereceği düĢünülmektedir.
4. Yüzey pürüzlülüğüne en fazla etkiyi kesme hızı yapmıĢtır. Kesme
hızının düĢük alınması pürüzlülüğün daha az olmasına katkı
sağlamaktadır.
5. Taguchi analizi sonuçlar açısından uygun bir teknik olarak
uygulanabilmiĢtir.
TEġEKKÜR
Bu çalıĢmanın gerçekleĢmesinde katkılarından dolayı Dumlupınar ve
Selçuk Üniversitelerinin ilgili birimlerine teĢekkür ederiz.
REFERANSLAR
[1]Alauddin, M., Choudhury, I. A., El Baradie, M. A., Hashmi M. S. J.,
Plastics and their machining: a review, Journal of Materials Processing
Technology, 54, 40-46, 1995.
[2]http://plastics.dupont.com/plastics/pdflit/europe/design/L12565_11.p
df EriĢim Tarihi: 22-03-2015.
[3] http://www.ctemag.com/past.editions/pdf/June2011.pdf
EriĢim Tarihi: 22-03-2015.
[4] Kobayashı, A., Hırakawa, K., Ultra precision Machining of Plastics,
part 1, polymethyl methacrylate, Polymer- Plastic. Technology.
Engineering., Japan, 1, 15-25, 1984.
[5] Erıksen, E., Machining of short fiber reinforced thermoplastics.
1997. 169p. Ph.D thesis - Aalborg University, Denmark, 1997.
[6] Hiroi, R., Tanaka, H., A New Nano filler to Improve the Friction
and Wear Properties of PPS, International Conference on Science of
Friction, 2010.
374
[7]Wu, D., Wu, L., Wang, J., Sun, Y., Zhang, M., Effect of epoxy resin
on the thermal behaviors and visco elastic properties of poly
(Phenylene sulfide), Materials Chemistry and Physics, 128, 274–282,
2011.
[8] Masamoto, J., Kudo, K., Elastomer toughened Polyphenylene
Sulfide, Memoirs of Fukui University of Technology, 34, 1, 2004.
[9] Haribabu, Y., Ajay, K., Ravikiran, B., Fabrication and
Characterization of PPS/40%GF/nano-CaCo3 Hybrid Composites,
International Journal of Modern Engineering Research,3 (4), 22622266, 2013.
[10] An, S. O., Lee, E. S, Noh, S. L., A study on the cutting
characteristics of glass fiber reinforced plastics with respect to tool
materials and geometries, Journal of Materials Processing Technology,
68, 60–67. (1997)
[11]http://www.reinforcedplastics.com/view/35846/fibre-reinforcedcomposites-used-for-cost-effective-aerospace-window-frames/ EriĢim
Tarihi:14-02-2015
[12]http://www.curbellplastics.com/technical-resources/pdf/plasticsmachining-guidelines.pdf EriĢim Tarihi: 20-03-2015
[13] Lubin, G., Hand Book of Composites, Van Nostrand Reinhold,
(1982).
[14] Kobayashi, A., Ultra precision Machining of Plastics, New York:
McGraw-Hill, 1967.
[15] Gaitonde, V. N., Karnik, S. R., Rubio, J. C., Correia, A. E.,Abrao,
A. M., Davim, J. P., Analysis of parametric influence on delamination
in high-speed drilling of carbon fiber reinforced plastic composites,
Journal of Materials Processing Technology, 203, 431–438, 2008.
[16] Rubio, J. C., Abrao, A. M., Faria, P. E., Correia, A. E., Davim, J.
P., Effects of high speed in the drilling of glass fibre reinforced plastic:
375
Evaluation of the delamination factor, International Journal of Machine
Tools & Manufacture, 48, 715–720, 2008.
[17] Palanikumar, K., Latha, B., Senthilkumar, V. S., Davim, J. P.,
Analysis on Drilling of Glass Fiber–Reinforced Polymer (GFRP)
Composites Using Grey Relational Analysis, Materials and
Manufacturing Processes, 27, 297–305, 2012.
[18] Palanikumar, K., Experimental investigation and optimization in
drilling of GFRP composites, Measurement 44, 2138–2148, 2011.
[19] Davim, J. P., Rubio, J. C., Abrao, A. M., A novel approach based
on digital image analysis to evaluate the delamination factor after
drilling composite laminates, Composites Science and Technology, 67,
1939–1945, 2007.
[20] Salles, J. L. C., Gonçalves, M. T. T., Effects of Machining
Parameters on Surface Quality of the Ultra High Molecular Weight
Polyethylene (UHMWPE), Matéria, Vol: 8, (1), 1-10, 2003.
[21] Kolon Inc. KOPPS-PPS S25G40 Technical Data Sheet.
[22] Hsien-Chang, K., Ming-Chang J., Effects of part geometry and
injection molding conditions on the tensile properties of ultra-high
molecular weight polyethylene polymer, Materials and Design 31, 884–
893, 2010.
[23] Nam, G. J., Yoo, J. H., Lee, J. W., Effect of Long-Chain Branches
of Polypropylene on Rheological Properties and Foam-Extrusion
Performances, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 96, 1793–
1800, 2005.
[24] Sajjad, M. S., Taher, A., Samrand, R. A., Investigation of the
effect of nanoclay and processing parameters on the tensile strength and
hardness of injection molded Acrylonitrile Butadiene Styrene–
organoclay nanocomposites, Materials and Design 58, 527–534, 2014.
376
UYUMLAġTIRICI VE NANO-KĠL KATKILI POLĠPROPĠLEN
KOMPOZĠTLERĠN MEKANĠK ÖZELLĠKLERĠNĠN
ĠNCELENMESĠ
Salih Hakan Yetgin1, Hüseyin Ünal2,Ferhat Yıldırım1
Dumlupınar University, Simav Technical Education Faculty,
Department of Mechanical Education, KUTAHYA,
1
2
Sakarya University, Technology Faculty, Department of
Metallurgical and Materials Engineering, SAKARYA,
[email protected] ; [email protected],
[email protected]
ÖZET
Bu çalıĢmada, önce katkısız polipropilene (PP) ağırlıkça %2,5 ve %5
oranlarında nano-kil ilave edilmiĢ ve elde edilen kompozitlerin
mekanik özelliklerine nano-kilin etkisi incelenmiĢtir. Daha sonra farklı
nanokil içeren kompozitlere ağırlıkça %10 oranında PP-g-MA
uyumlaĢtırıcı ilavesi yapılmıĢ ve elde edilen kompozitlerin mekanik
özelliklerine uyumlaĢtırıcının etkisi
de incelenmiĢtir. ÆalıĢma
sonucunda, PP polimerine ilave edilen nano-kil miktarının artması ile
çekme dayanımı ve elastiklik modülü artarken, kopma uzaması ve
darbe dayanımları azalmıĢtır. Polimer nanokompozitlere ilave edilen
PP-g-MA uyumlaĢtırıcı ajan ise kompozitin çekme dayanımını
azalmasına, elastiklik modülünün, kopmadaki % uzama ve darbe
dayanımını artmasına sebep olmuĢtur. Kompozit bünyesindeki nano-kil
miktarının artması pik Ģiddetini azaltırken tabakalar arası mesafeyi
artırmıĢtır.
Anahtar Kelimeler: Polipropilen, Nano-kil, PP-g-MA, Mekanik
Özellikler
1. GiriĢ
Polimer malzemeler günlük hayatın ve endüstrinin vazgeçilmez
malzemelerinden birisidir. Özellikle son yıllarda geleneksel malzemeler
377
olan, metal, seramik, cam ve demir dıĢı malzemelerin yerini almaya
baĢlamıĢtır. Bununla birlikte özellikle 2000‟ li yılların baĢından itibaren
polimer malzemelerin bazı özelliklerini iyileĢtirmek için nano boyutlu
katkılar kullanılmaya baĢlamıĢtır. Polimer nano-kompozitlerin
mekaniksel özellikleri, fiziksel özellikleri, yanma direnci, ısı sapma
sıcaklığı ve bariyer özellikleri katkısız polimerlere göre daha yüksektir
[1-6]. Polimer nanokompozitlerin üstün mekanik ve fiziksel
özelliklerinin yanında kolaylıkla Ģekillendirilebilir olmaları ve
genellikle yüksek yoğunluğa sahip dolgu malzemelerinden az
miktarlarda kullanılması sebebiyle geleneksel kompozitlere göre çok
daha hafif olarak üretilebilmeleri nano-kompozitlerin önemli
özelliklerindendir. Ayrıca, termal iletkenlik, termal kararlılık ve camsı
geçiĢ sıcaklığı (Tg) gibi özellikler yönünden çoğunlukla hazırlandıkları
malzemelere göre daha üstün özellikler göstermektedirler. Hafiflik,
özellikle polimer nanokompozitlerin endüstriyel kullanım hedeflerinden
biri olan otomotiv sektöründe büyük potansiyel oluĢturmaktadır [7].
Otomobil parçalarında nanokompozitlerin kullanılması, üretim hızını
artırmakta, çevresel ve termal kararlılığı geliĢtirmekte, geri dönüĢüme
katkı sağlamakta ve ağırlığı azaltmaktadır. Polimer nanokompozit
parçalar, yüksek miktardaki katkılara göre % 25 oranında ve çelik
malzemelere göre ise % 80 oranında ağırlık tasarrufu sağlamaktadır [8].
Otomotiv endüstrisinin yanında, nanokompozitler kaplama, bina
yapımı, havacılık ve uzay sanayinde de kullanılmaktadır. Aynı
zamanda, iyi bir saydamlık ile bariyer özelliği kombine edildiğinde
paketleme malzemesi olarak ta kullanılmaktadır [1].
Nano boyutlu dolgu maddelerinin en karakteristik özelliği, yüksek
yüzey alanları nedeniyle (örneğin; kil için 750-800 m2/g) kompozit
malzemede, polimer ve dolgu arasındaki arayüzey etkileĢimlerini
artırmalarıdır. Böylelikle, çok daha fazla geleneksel dolgu maddesi
(ağırlıkça % 20-40) kullanılması halinde bile ulaĢılamayan üstün
fiziksel özellikler az miktarda (ağırlıkça % 3-5) nano boyutlu dolgu ile
[9] sağlanmaktadır [7, 9]. Özellikle simektit (smectite) grubu tabakalı
killer, nano boyutlu tabaka yapısı ve bazı fiziksel özelliklerinin
uygunluğu nedeniyle polimer nanokompozit üretiminde en fazla
kullanıma sahip malzeme grubudur [7]. Doğal killer içerisinde
378
kullanımı en yaygın olan, simektit grubu killerden olan montmorillonit
(MMT)‟dir [10-12].
Polimer nanokompozitlerin üretiminde, hidrofilik kil tabakaları ile
organik polimer zincirleri arasındaki uyumsuzluğu giderebilmek ve
dolgu (kil)-polimer arayüzey etkileĢimlerini arttırmak amacıyla,
bileĢenler arası arayüzeyde uyumluluk sağlayacak katkıların kullanımı
gerekmektedir. Özellikle poliolefinler gibi apolar yapılı ve ana zincir
üzerinde
herhangi
bir
reaktif
grup içermeyen
polimer
nanokompozitlerin üretiminde, ana matrisin yapısına benzeyen ve
uyumlaĢtırıcı olarak tanımlanan bu polar/reaktif polimer yada
bileĢiklerin kullanımı zorunludur [7]. UyumlaĢtırıcı olarak oligo (PP–gMA)‟nın kullanıldığı bir çalıĢmada, oligomer zincirlerinin organik
silikat tabakalarına nüfuz ettiği ve ayrılmıĢ tabakalı PP/silikat
nanokompozit yapısı elde edildiği rapor edilmiĢtir [13].
Bu çalıĢmada, düĢük oranlarda kullanılarak aynı mekanik özellikleri
sağlayabilecek polimerlerde geleneksel olarak kullanılan katkı ve dolgu
malzemeleri yerine alternatif olabilecek düĢük miktarlarda
uyumlaĢtırıcı ilaveli nano-kil katkılı polipropilen polimer kompozitinin
mekanik özellikleri geliĢtirilmeye çalıĢılmıĢtır.
2. Deneysel ÇalıĢmalar
Deneysel çalıĢmalarda, matris malzemesi olarak Petkim/Türkiye
firmasından temin edilen 20-28g/10 dak. ergime akıĢ indeksine ve 0.91
g/cm3 yoğunluğa sahip polipropilen polimeri kullanılmıĢtır.
UyumlaĢtırıcı olarak, Addivant/Almanya firmasından temin edilen 0.87
g/cm3 yoğunluğa sahip (Polybond 3200) kodlu maleik anhidrit ile
modifiye edilmiĢ polipropilen (PP-g-MA) kullanılmıĢtır. PP-g-MA
içerisindeki maleik anhidrit oranı % 1'dir. Nanokil olarak Nanocor,
firmasından temin edilen Cloisite 15A, montmorillonit (MMT)
kullanılmıĢtır.
PP
nanokompozitlerin
üretiminde,
Aksoy
Plastik/Türkiye firmasından temin edilen % 50 PP-g-MA/ % 50 nanokil içerikli N-12335-A kodlu masterbatch kullanılmıĢtır. Deneysel
çalıĢmalarda, kullanılan malzemeler ve üretici firmaları Tablo 1'de
verilmiĢtir.
379
Tablo 1. Deneylerde kullanılan malzemeler ve üretici firmaları.
Malzeme
Kodu
Kısaltma
Üretici
Polipropilen
PP
PP
Petkim
Maleik-anhidrit
aĢılı PP
Polibond 3200
PP-g-MA
Nano-kil
Montmorillonit
MMT
Addivant
Nanocor
Ağırlıkça % 10 PP-g-MA uyumlaĢtırıcı ve % 2.5 ile % 5 nanokil katkılı
PP nanokompozitler çift vidalı ekstruderde karıĢtırılarak önce granül
haline getirilmiĢtir. Daha sonra “Yonca Makine” markalı enjeksiyon
makinesi kullanılarak daha önce standartlara göre imalatı yapılmıĢ olan
kalıp kullanılarak çekme ve darbe numuneleri üretilmiĢtir. Üretimi
yapılan malzemeler ve kodları Tablo 2'de verilmiĢtir.
Tablo 2. Deneylerde üretilen malzemeler ve kodları.
Malzeme
Kodu
Polipropilen
PP
PP+%2.5nanokil
PP-2.5nk
PP+%5nanokil
PP-5nk
PP+%10PP-g-MA+%2.5nanokil
PP-U-2.5nk
PP+%10PP-g-MA+%5nanokil
PP-U-5nk
Üretilen numunelere, yoğunluk, sertlik, çekme ve darbe testleri
yapılmıĢtır. Yoğunluk deneyleri, ISO 1183 standardı kullanılarak
ArĢimet prensibine göre yapılmıĢtır. PP ve PP nano kompozitlerinin
sertlik ölçümleri Shore D sertlik ölçme yöntemi ile ISO 868 standardına
380
uygun olarak gerçekleĢtirilmiĢtir. Sertlik deneylerinde numuneler
üzerinden en az 8 ölçüm yapılmıĢ ve aritmetik ortalaması alınmıĢtır.
Æekme deneyleri, ASTM D 638 standardına uygun olarak MIRC 350
marka çekme cihazı ile Sakarya Federal Elektrik Yatırım ve Ticaret
A.ġ. laboratuarında gerçekleĢtirilmiĢtir. Æekme testleri oda sıcaklığında
gerçekleĢtirilmiĢ olup, çekme hızı olarak 50 mm/dakika olarak
seçilmiĢtir. Æekme deneyleri en az 3 numune ile gerçekleĢtirilmiĢ ve
ortalaması alınmıĢtır. Darbe deneyleri ise TS 1005 standardına uygun
olarak Zwick B5113 marka darbe test cihazı ile Marmara Üniversitesi
Teknik Eğitim Fakültesi Laboratuarında oda sıcaklığında
gerçekleĢtirilmiĢtir. Darbe testleri en az 5 numune üzerinde yapılmıĢ ve
ortalaması alınmıĢtır. XRD analizleri ise 40 kV ve 40 mA‟de
çalıĢabilen Bruker D8 Advance Model X ıĢını difraktometre cihazı ile
λ=1.5405 Å dalga boyuna sahip CuK ıĢınları kullanılarak
3. Deneysel Sonuçlar ve TartıĢma
Tablo 3'te PP ve PP nano-kompozitlerin Shore D sertlik testi ve
yoğunluk sonuçları verilmiĢtir. Katkısız polipropilenin Shore D sertliği
72 olarak tespit edilirken, PP‟ye % 5‟e kadar nano-kil ilave edilmesiyle
elde edilen kompozitin sertliği 74 Shore D olarak tespit edilmiĢtir. PP
polimerine ilave edilen nano-kil miktarının artması ise Shore D sertlik
değerinin hafif arttığı ifade edilebilir. PP nano-kompozitlere ağırlıkça
% 10 oranında PP-g-MA uyumlaĢtırıcı ilave edilmesi ile sertlik
değerlerinin azalmasına sebep olmuĢtur. Literatürde yapılan
çalıĢmalarda benzer sonuçlar vermektedir. Bunlardan birisi, Gaidukov
[14] tarafından yapılan çalıĢmada, 85 Hv olan PP polimerinin sertlik
değeri % 10 OMMT eklenmesi ile 112 Hv elde edilmiĢtir. OMMT
miktarının artmasıyla nano-kompozitlerin sertlik değerlerinin arttığı
belirlenmiĢtir. PP polimerinin 0.910 g/cm3 olan yoğunluğunun nanokil
ve uyumlaĢtırıcı ilavesi ile önemli oranda değiĢmediği gözlenmiĢtir. Bu
sonuçlarda Tablo 3'te verilmiĢtir.
381
Tablo 3. PP ve PP nanokompozitlerin Shore D sertlik ve yoğunluk
sonuçları.
Shore D
Yoğunluk, g/cm3
PP
72
0.910
PP-2.5nk
74
0.914
PP-5nk
74
0.916
PP-U-2.5nk
71
0.899
PP-U-5nk
72
0.901
Numune
ġekil 1.a‟da nano-kilin ġekil 1.b'de ise polipropilen esaslı nanokompozit numunelerine ait XRD spektrumları verilmiĢtir. Tablo 4'te ise
kil tabakaları arasındaki mesafeler (d001) ve saçılma açıları (2θ)
verilmiĢtir.ġekil 1.a' da, nano-kil katkıya ait XRD spektrumu
verilmiĢtir. Spektrumda görüleceği gibi nano-kil'in karakteristik 3 piki
gözlenmiĢtir. Nano-kil, 24.04 nm tabakalar arası mesafesi ile
2θ=3.60o'de pik göstermiĢtir. Literatürde daha önce yapılan
çalıĢmalarda da, nano-kil'in 2θ=2-4o aralığında pik gösterdiği
belirlenmiĢtir [1, 15, 16]. PP polimerine ilave edilen % 2.5 oranındaki
nano-kil ilavesi, tabakalar arası mesafeyi artmasına ve pik açısının
azalmasına sebep olmuĢtur. PP polimeri, nano-kil'in 24.04 nm olan
tabakalar arası mesafesini 37.72 nm'ye kadar artmıĢtır. Nano-kil'de
belirlenen ikinci ve üçüncü piklerin Ģiddetleri de önemli oranda
azalmıĢtır. Nano-kil miktarının artması pik Ģiddetini azaltırken
tabakalar arası mesafeyi artırmıĢtır. Elde edilen bu verilerden,
polipropilen makro-moleküllerinin kil tabakaları arasına yerleĢtiğini
göstermektedir. Ancak, exfoliate yapının tamamen elde edilemediği ve
kil tabakalarının "yığın"formunda kaldığı söylenebilir. Benzer sonuçlar,
daha önce literatürde yapılan bazı çalıĢmalarda da [16, 17] elde
edilmiĢtir. Yapılan bir baĢka literatür çalıĢmasında, uyumlaĢtırıcı ajanın
382
kullanılmadan tabakalar arası mesafenin artmasının, karıĢtırma prosesi
süresince yeterli oranda kaymanın meydana gelmesinden kaynaklandığı
belirtilmiĢtir [2].
ġekil 1.a) Nano-kil ve b) PP nanokompozitlerin XRD spektrumlar
383
Tablo 4. Nano-kil ve nano-kompozitlerin tabakalar arası mesafesi ve
saçılma açıları.
1. pik
Numune
2θ
d001
(nm)
Nano-kil
3.60
PP-2.5nk
2. pik
d001
(nm)
3. pik
2θ
d001
(nm)
24,04 7.00
12.34 20
4.45
2.34
37.72 4.63
19.03 6.50
13.58
PP-5nk
2.28
38.62 4.58
19.27 6.44
13.66
PP-U2.5nk
2.20
40.12 4.53
19.45 6.39
13.80
PP-U-5nk
2.18
40.48 4.46
19,79 6.28
14.06
2θ
ġekil 2'de, katkısız polipropilen ve polipropilen nano-kompozitlerin
çekme testleri sonrası elde edilen çekme dayanımı değerleri verilmiĢtir.
Katkısız polipropilenin çekme mukavemeti 28.5 MPa olarak elde
edilirken, PP polimerine nano-kil eklenmesi ile çekme dayanımının
arttığı tespit edilmiĢtir. PP polimerine % 2.5 oranında nano-kil
eklenmesi ile çekme dayanımı % 9.2 oranında artarken, 31.1 MPa
değerine ulaĢmıĢtır. Nano-kil miktarının %5‟e artırılması ile çekme
dayanımı % 16.1 oranında daha da artmıĢ ve 32.5 MPa değerine
ulaĢmıĢtır. Daha önce yapılan çalıĢmalarda da polimer matris içerisinde
kısmen exfolite olmuĢ ve üniform dağılmıĢ nano-kil tabakalarının,
polimer kompozitin mekanik ve termal özelliklerini artırdığı
belirtilmiĢtir [18]. PP nano-kompozitlere ilave edilen PP-g-MA
uyumlaĢtırıcı da çekme dayanımlarını artırmıĢtır. PP-2.5nk nanokompozitine ilave edilen % 10 oranındaki PP-g-MA uyumlaĢtırıcı ajanı
ilavesi ile, çekme dayanımı 33.1 MPa değerine, PP-5nk nanokompozitinde ise çekme dayanımı 33.56 MPa değerine ulaĢmıĢtır.
Yani, PP-g-MA uyumlaĢtırıcı ajanı ilavesi ile çekme mukavemetinin
arttığı gözlenmiĢtir. UyumlaĢtırıcı ilave edildikten sonra çekme
dayanımlarındaki artıĢın sebebi, uyumlaĢtırıcının nano-kil tabakaları
384
arasına girerek nano-kil dağılımı homojenleĢtirmesi olabileceği
düĢünülmektedir.
ġekil 2. PP polimer ve nano-kompozitlerin çekme dayanımı.
ġekil 3'te PP ve PP nano-kompozitlerin çekme deneyi sonrası elde
edilen elastiklik modülü değerleri verilmiĢtir. Katkısız PP polimerinin
1813 MPa olan elastiklik modülü nano-kil ve uyumlaĢtırıcı ilave
edilmesi ile artmıĢtır. % 2.5 oranında nano-kil katkılı PP nanokompozitin elastiklik modülü 1953 MPa, % 5 nk katkılı PP nanokompozitin ise 2057 MPa olarak elde edilmiĢtir. PP polimerine % 5
oranında eklenen nano-kil, elastiklik modülünün % 13.5 oranında
artmasına sebep olmuĢtur. Literatürde daha önce yapılan bazı
çalıĢmalarda da benzer sonuçlar elde edilmiĢtir. Bunlardan Kawasumi
ve Hasegawa [15, 19], PP/PP-g-MA/nano-kil (PPCH) ve PP/kil (PPCC)
polimer kompozitlerinde, farklı nano-kil miktarlarının mekanik
özelliklere etkisini inceledikleri çalıĢmada, PP polimerinin 780 MPa
olan elastiklik modülünün, % 4.4 nano-kil eklenmesi ile 830 MPa'ya
yükseldiğini belirtmiĢlerdir. PP/PP-g-MA/nano-kil polimerinde ise
elastiklik modülü daha düĢük elde edilirken artan nano-kil miktarı ile
elastiklik modülü artmıĢtır. Tanniru ve arkadaĢları [20] tarafından
yapılan çalıĢmada da, YYPE polimerine ilave edilen % 4 nano-kil
katkının, elastiklik modülünün önemli oranda artırdığı belirtilmiĢtir.
385
Cui ve arkadaĢları [21], PP polimeri ile PP-g-MA uyumlaĢtırıcı ve
nano-kil kullanarak ürettikleri polimer nano-kompozitlerde benzer
sonuçlar elde etmiĢlerdir. PP polimerine nano-kil ilave edilmesi ile
elastiklik modülünün arttığını, ancak % kopma uzaması ve izod darbe
dayanımının azaldığını belirtmiĢlerdir. Aso ve arkadaĢları [22] ise
modifiyeli ve modifiyesiz SiO2 nano-partikülleri kullanarak ürettikleri
nano-kompozitlerde, artan nano-katkı miktarına bağlı olarak elastiklik
modülünün arttığını ve bu artıĢın sebebinin matris-katkı sınırında,
verimli bir gerilim taĢınımının olduğunu belirtmiĢlerdir. Benzer bir
çalıĢmada, Tabuani ve arkadaĢları da [23], elastiklik modülündeki
artıĢı, etkili gerilim transfer ajanı gibi davranan ve yüksek partikül
boyutu/et kalınlığı oranı ile dağılan nano boyutlu katkıların takviye
edici etkisine bağlamıĢlardır.
ġekil 3. PP polimer ve PP nano-kompozitlerin elastiklik modülü
Wang ve arkadaĢları [17] tarafından yapılan çalıĢmada da, nano-kil
miktarına bağlı olarak rijitliğin arttığı ve bunun sebebinin nano-kil
katkının çok yüksek elastiklik modülü değerine (E:178 GPa) [24] sahip
olmasından kaynaklandığı belirtilmiĢtir. PP nano-kompozit numunelere
eklenen % 10 PP-g-MA uyumlaĢtırıcı ise elastiklik modülünün
azalmasına sebep olmuĢtur. % 2.5 nano-kil katkılı PP nano-kompozitin
386
elastiklik modülü, PP polimerine göre % 7.7 oranında artarken,
uyumlaĢtırıcı ilave edilmesi elastiklik modülünü % 4.0 oranında
azalmıĢtır.
ġekil 4'te PP polimeri ve PP nano-kompoztilerin çekme deneyi
sonrasında elde edilen kopma uzaması değerleri verilmiĢtir. % 12.91
oranında uzama gösteren katkısız polipropilene % 5‟e kadar nano-kil
katılması ile kompozit malzemeler daha rijitleĢmiĢ ve daha düĢük
oranlarda uzama göstermiĢtir. PP-2.5nk nano-kompozit numunesinde
kopma uzaması % 104 oranında azalarak % 6.32 olarak elde edilmiĢtir.
Artan nano-kil miktarına (% 5) bağlı olarak bu azalma miktarı artmıĢ ve
kopma uzaması % 5.76 elde edilmiĢtir.
ġekil 4. PP polimer ve PP nanokompozitlerin kopma uzaması sonuçları
Ataeefard ve Moradian [16], polipropilen polimerine nano-kil
eklenmesinin polimer zincirinin hareketini kısıtladığını ve nanokompozitin kopma uzamasının azalmasına neden olduğunu
belirtmiĢlerdir. Elastiklik modülünün ve çekme dayanımının artmasının
ve % uzamanın azalmasının diğer bir nedeni olarak nano-kil'in artması
ile birlikte nano-kompozit viskozitesinin artması olabileceğini
belirtmiĢlerdir. Nano-kompozitlere ilave edilen % 10 PP-g-MA
uyumlaĢtırıcı ise kopma uzamasının artmasına sebep olmuĢtur. Bu artıĢ,
PP-2.5nk nano-kompozit numunesinde % 6.8, PP-5nk nano-kompozit
387
numunesinde ise %12.6 olarak elde edilmiĢtir. UyumlaĢtırıcı katkılı
nano-kompozitlerin kopma uzaması değerleri karĢılaĢtırıldığında ise
artan nano-kil miktarı ile birlikte kopma uzaması değerlerinin azaldığı
belirlenmiĢtir. Gaidukov ve arkadaĢları [14], tarafından ergiyik
karıĢtırma yöntemi ile üretilen PP/PP-g-MA/OMMT nano-kompozit
malzemelerde de, artan OMMT miktarına bağlı olarak uzamanın
azaldığı belirtilmiĢtir. Kawasumi ve Hasegawa [15, 19] tarafından
yapılan ikili ve üçlü PP/PP-g-MA/nano-kil nano-kompozit
numunelerinde, kopma uzaması değerlerinin nano-kil eklenmesi ile
azalırken, PP-g-MA uyumlaĢtırıcı eklenmesi ile arttığı belirtilmiĢtir.
Genel olarak, PP polimerine ilave edilen nano-kil, PP polimerinin
gevrekleĢmesine sebep olmuĢtur. Daha önce yapılan çalıĢmalarda da,
nano-kil katkının bulunmasının gerilim yığılmasına neden olduğu ve bu
gerilim yığılmasının nano-kompozitte gevrek kırılmaya neden olduğu
belirtilmiĢtir [16].
ġekil 5'te, katkısız polipropilen polimerine % 2.5 ile % 5 oranında
nano-kil ilaveli PP ve PP/PP-g-MA nano-kompozitlerin darbe testleri
sonrası elde edilen darbe dayanımı değerleri verilmiĢtir. PP polimerinin
14.2 kJ/m2 olan darbe dayanımı nano-kil ilavesi ile azalmıĢtır. % 2.5
oranında nano-kil katkılı PP polimerinde darbe mukavemeti 25 kJ/m2
olarak elde edilirken, nano-kil miktarının % 5‟e artırılması ile darbe
mukavemeti düĢmüĢ ve 6.65 kJ/m2 elde edilmiĢtir.
388
ġekil 5. PP polimer ve PP nanokompozitlerin darbe dayanımı sonuçları
Gaidukov ve arkadaĢları [14] tarafından yapılan çalıĢmada da, PP
polimerine ilave edilen OMMT ve artan OMMT miktarı ile darbe
dayanımının azaldığı belirtilmiĢtir. Nano-CaCO3 katkılı polipropilen
nano-kompozit numunelerin darbe özelliklerinin incelendiği çalıĢmada,
CaCO3 partiküllerinin, PP polimeri ile karĢılaĢtırıldığında farklı
elastiklik özellikleri nedeniyle gerilim yığılması gibi davrandığı ve
CaCO3 partikülleri-PP matris ara-yüzeyinde kopmaların meydana
geldiği belirtilmiĢtir. UyumlaĢtırıcı ilaveli nano-kompozitlerde ise
CaCO3'ın daha iyi dağılması nedeniyle darbe dayanımının yaklaĢık 3
kat arttığı belirlenmiĢtir. Aynı çalıĢmada, % 15 oranında CaCO3 ihtiva
eden polipropilen nano-kompozitine eklenen farklı oranlardaki
uyumlaĢtırıcının ise çekme dayanımı ve elastiklik modülü üzerine bir
etki göstermediği ancak izod darbe dayanımını ise önemli oranda
artırdığı belirtilmiĢtir [25]. PP nano-kompozitlere eklenen % 10
oranındaki PP-g-MA uyumlaĢtırıcı ise kompozitin darbe dayanımını
artırmıĢtır. PP-U-2.5K ve PP-U-5K nano-kompozitlerinde sırasıyla
darbe dayanımları 9.4 ve 8.8 kJ/m2 elde edilmiĢtir. PP-2.5K ve PP-5K
nano-kompozitlerine ilave edilen uyumlaĢtırıcı ajanı, darbe
dayanımlarını % 14.2 ve % 32.3 oranlarında artırmıĢtır. Ancak, hem
nano-kil hem de uyumlaĢtırıcı ilave edilmesi PP polimerinin darbe
dayanımının önemli oranda azalmasına sebep olmuĢtur. Tjong ve Meng
389
[26],
PP/SEBS-g-MA/vermiculite
nanokompozitlerin
darbe
dayanımındaki değiĢimini incelemiĢlerdir. PP/vermiculite nanokompozitine ilave edilen stiren-etilen-bütilen-stiren (SEBS) miktarına
bağlı olarak darbe dayanımının geliĢtiğini belirlemiĢlerdir. ÆalıĢma
sonucunda, yarı-kristal termoplastik-nano-kil nano-kompozitlerin darbe
dayanımını ve çekme sünekliğini geliĢtirmek için darbe modifiye edici
katkıların ilave edilmesi gerektiği belirtilmiĢtir.Dasari ve arkadaĢlarıda
[27] PA66/%15SEBS-g-MA/% 5 nano-kil nanokompozit numunesinde
poliamid 66 polimerine eklenen % 5 oranındaki nano-kil'in çentikli
darbe dayanımını azalttığı, SEBS uyumlaĢtırıcı ajanının ilavesi ile
darbe dayanımını önemli oranda artırdığını belirlemiĢlerdir.
5. Sonuçlar
GerçekleĢtirilen çalıĢmalar sonucunda aĢağıdaki bulgular elde
edilmiĢtir.
 PP polimerine ilave edilen % 2.5 oranındaki nano-kil, tabakalar
arası mesafeyi artırırken pik açısını azaltmıĢ olup nano-kil
miktarının % 5‟e artırılması ile pik Ģiddetini azaltırken tabakalar
arası mesafeyi artırmıĢtır.
 PP polimerine % 5 oranında nano-kil ilave edilmesiyle elde edilen
kompozitin çekme mukavemeti yaklaĢık % 16,1 oranında artarken
kopmadaki % uzama değerleri ise azalmıĢtır.
PP-g-MA
uyumlaĢtırıcı ilavesi ile PP/PP-g-MA/nano-kil kompozitlerinde
çekme mukavemeti azalmıĢ, % uzama değeri ise artmıĢtır.
 Polipropilen esaslı nano-kompozitlere ilave edilen PP-g-MA
uyumlaĢtırıcı ajanı, kompozitin çekme dayanımlarının artmasına
sebep olmuĢtur. Yani uyumlaĢtırıcı ajanı polipropilen ile nanokil
katkıların birbirlerine daha iyi bağlanmasına sebep olmuĢtur.
 Polipropilen polimerine % 5‟e kadar nanokil ilavesi ile elde edilen
kompozitlerin elastiklik modülü değerleri artarken, PP-g-MA
uyumlaĢtırıcı ilavesi ile PP/PP-g-MA/nano-kil kompozitlerinde
elastiklik modülü değerleri artmıĢtır.
 % 2.5 nano-kil katkılı PP kompozitin darbe dayanımı 8.25 kJ/m2
olarak elde edilirken, nano-kil miktarının % 5‟e artırılması ile darbe
390
mukavemeti azalmıĢ ve 6.65 kJ/m2 elde edilmiĢtir. PP-g-MA
uyumlaĢtırıcı ilavesi ile PP-U-2.5K ve PP-U-5K nanokompozitlerinde sırasıyla darbe dayanımları 9.4 ve 8.8 kJ/m2 elde
edilerek katkısız polipropilenin darbe mukavemetine göre azaldığı
tespit edilmiĢtir.
Kaynaklar
[1] Liu, S.L., Lu, X.H., Liew, F.Y., Lim, S.H., Yong, M.S., Melt
processing and properties of intercalated polypropylene/organo-clay
nano-composites, STR/04/004/FT, 21-27.
[2] Marchant, D., Jayaraman, K., Strategies for optimizing
polypropylene-clay nano-composite structure, Ind. Eng. Chem. Res.,
41, pp: 6402-6408, 2002.
[3] Hwang, S. S., Hsu, P.P., Yeh, J.M., Hu, C.H., Chang, K.C., Effect
of organo-clay on the mechanical/thermal properties of microcellular
injection molded polystyrene–clay nano-composites, International
Communications in Heat and Mass Transfer 36, pp: 799–805, 2009.
[4] Hwang, S.S., Sung, P.L., Hsu, P.P., Yeh, J.M., Chang, K.C., Lai,
Y.Z., Effect of organo-clay on the mechanical/thermal properties of
microcellular injection molded
PBT–clay nano-composites,
International Communications in Heat and Mass Transfer 37, pp: 1036–
1043, 2010.
[5] Martial, S., Jacques, F., Audrey C., Clemence, N., Elisabeth, R,,
New challenges in polymer foaming: A review of extrusion processes
assisted by supercritical carbon dioxide, Progress in Polymer Science
36, pp: 749–766, 2011.
[6] Zita, M., Dirk, K., Ralf, T., Rolf, M., Eberhard, B., Anton, M.,
Syndiotactic Poly(propylene)/organo-clay nano-composite fibers:
influence of the nano-filler and the compatibilizer on the fiber
properties, Polymers for Advanced Technologıes, 2005, 16: 362–369.
391
[7] DurmuĢ, A., Poliolefin Nanokompozitlerin Hazırlanması, Doktora
tezi, Ġstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kasım 2006.
[8] Juan, M.G., David, J.M., Jozef, B., Richard, F., David, G.M.,
Polymeric nano-composites for automotive applications, Advanced
Materials. 12, No: 23, pp:1835-1839, 2000.
[9] William, G.E., Aldo, B.A., Jinwen, Z., Polymer nano-composites:
synthetic and natural fillers a review, Maderas. Ciencia Tecnologia 7/3,
pp: 159-178, 2005.
[10] Changchun Z., Xiangmın H., Lee, L.J., Kurt W.K., David L.T.,
Polymer-clay nano-composite foams prepared using carbon dioxide,
Adv. Mater. 2003, 15, No:20, pp: 1743-1747, 16 October 2003.
[11] Villaluenga, J.P.G., Khayet, M., Lopez-Manchado, M.A.,
Valentin, J.L., Seoane, B., Mengual, J.I., Gas transport properties of
polypropylene/clay composite membranes, European Polymer Journal
43, pp: 1132–1143, 2007.
[12] Lertwimolnun, W., Vergnes, B., Influence of compatibilizer and
processing conditions on the dispersion of nano-clay in a polypropylene
matrix, Polymer 46, pp: 3462–3471, 2005.
[13] Pavlidou, S., Papaspyrides, C.D., A review on polymer–layered
silicate nanocomposites, Progress in Polymer Science 33, pp: 1119–
1198, 2008.
[14] Gaidukov, S., Maksimov, R.D., Kalnins, M., Zicans, J.,
Preparation and mechanical properties of intercalated PP/OMMT nanocomposites, Functional Materials and Nanotechnologies, pp: 1-6, 2007.
[15] Kawasumi, M., Hasegawa, N., Makoto, K., Arimitsu, U., Akane,
O., Preparation and mechanical properties of polypropylene-clay
hybrids, Macromolecules30, pp: 6333-6338, 1997.
392
[16] Ataeefard, M., Moradian, S., Polypropylene/organo-clay nanocomposites: Effects of clay content on properties, Polymer-Plastics
Technology and Engineering, 50, pp: 732–739, 2011.
[17] Wang, K., Yanmo, C., Yu, Z., Effects of organo-clay platelets on
morphology and mechanical properties in PTT/EPDM-g-MA/organoclay ternary nano-composites, Polymer 49, pp: 3301–3309, 2008.
[18] Jiang, X.L., Jin-Biao, B., Tao, L., Ling, Z., Zhi-Mei, X., WeiKang, Y., Microcellular foaming of polypropylene/clay nanocomposites with supercritical carbon dioxide, Journal of Cellular
Plastics 45, pp: 515-538, 2009.
[19] Hasegawa, N., Okamoto, H., Kato, M., Arimistu, U., Preparation
and mechanical properties of polypropylene–clay hybrids based on
modified polypropylene and organophilic clay, Journal of Applied
Polymer Science, Vol. 78, pp: 1918–1922, 2000.
[20] Tanniru, M., Yuan, Q., Misra, R.D.K, On significant retention of
impact strength in clay–reinforced high-density polyethylene (HDPE)
nano-composites, Polymer, 47, pp: 2133–2146, 2006.
[21] Cui, L., Hunter, D.L., Yoon, P.J., Paul, D.R., Effect of organo-clay
purity and degradation on nano-composite performance, Part 2:
Morphology and properties of nano-composites, Polymer, 49, pp:
3762–3769, 2008.
[22] Aso, O., Eguiazabal, J.I., Nazabal, J., The influence of surface
modification on the structure and properties of a nano-silica filled
thermoplastic elastomer, Composites Science and Technology, 67, pp:
2854–2863, 2007.
[23] Tabuani, D., Ceccia, S., Camino, G., Polypropylene Nanocomposites, Study of the Influence of the nano-filler nature on
morphology and material properties, Macromol. Symp. 301, pp: 114–
127, 2011.
393
[24] Quang, T.N., Donald G.B., An improved technique for exfoliating
and dispersing nano-clay particles into polymer matrices using
supercritical carbon dioxide, Polymer, 48, pp: 6923-6933, 2007.
[25] Qing-Xin, Z., Zhong, Z.Y., Xiao, L.X., Yiu-Wing, M.,
Crystallization and impact energy of Polypropylene/CaCO3 nanocomposites with nonionic modifier, Polymer 45, pp: 5985–5994, 2004.
[26] Tjong, S.C., Meng, Y.Z., Impact-modified polypropylenevermiculite nano-composites, J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys., 41,
pp:2332-2341, 2003.
[27] Dasari, A., Yu, Z.Z., Mai, Y.W., Effect of blending sequence on
microstructure of ternary nano-composites, Polymer, 46/16, pp:59865991, 2005.
394

Özet Kitabı - KMO Etkinlik

Transkript

Benzer belgeler

Horizon 2020 Information Day on the Research Public

CurriculumVitæ