Polimer reaktörlerinde sıcaklık kontrolü ile elde edilen polistirenin nanosilika ile oluşturduğu kompozit kalitesinin incelenmesi

Doğal ve sentetik polimerler ile polimer kompozit malzemelerin, endüstrinin birçok alanında ve günlük hayatta çok fazla kullanım alanları bulunmaktadır. Polimerizasyon proseslerinde esas amaç istenilen kalitede polimer ve kompozitlerini üretmektir. Ürün kalitesi ise polimer kompozitin molekül ağırlığına, molekül ağırlığı dağılımına bağlıdır. Reaktörler işletim şartlarından çok fazla etkilenirler, istenilen kalitede ürün elde etmek için reaktör işletim koşullarının optimize edilmesi ve kontrolü gereklidir.Nanoteknoloji araştırmaları malzemenin yapısını molekül düzeyinde değiştirme şansını verir. Araştırmacılar molekülleri yeniden tasarlayarak pek çok fonksiyonu üründe bir araya getirebilirler. Değişik gaz ve sıvı geçirgenlikleri elde edilebilir. Nano parçacıkların ilavesi ile ürünlerde ışığa ve aleve direnç, güçlü mekanik ve ısıl performans ve gazlara karşı yüksek bariyer özellikleri sağlanır.Bu çalışmada, kesikli bir polimerizasyon reaktöründe, minumum sürede istenilen dönüşüm ve molekül ağırlığa ulaşmak için gerekli optimum reaksiyon sıcaklığı, kendinden ayarlamalı PID kontrolör ile kontrol edilmiştir. Optimum ayar parametrelerinde genetik algoritma kullanılmıştır.Çalışma iki deneysel kısımdan oluşmuştur. İlk basamak polistirenin kesikli polimerleşme reaktörünün kontrollü ve kontrolsüz durumunda eldesidir. Bu basamakta çözelti polimerleşmesinde polistiren, toluen, benzoil peroksit sırası ile monomer, çözücü ve başlatıcı olarak kullanılmıştır. İkinci aşamada, nano boyutta silikayla kontrollü ve kontrolsüz olarak üretilen polistirenle çeşitli oranlarda kompozitler üretilmiştir.Hazırlanan kompozit malzemelerin karakterizasyon aşamasında, termal özelliklerinin belirlenmesi için diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ve termogravimetrik analiz (TGA), kırılma yüzeylerinin karakterizasyonunda taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmıştır, polistirenin molekül ağırlığı bulunmuştur ve mekanik özelliklerinin belirlenmesi için sertlik testleri uygulanmıştır.Yapılan mekanik karakterizasyon sonunda, artan silika oranının kompozit malzemelerin sertlik ve mekanik dayanımlarını arttırıcı, polistirenin kırılganlık özelliğini artırıcı yönde etkilediği görülmüştür. Isıl dayınımlarının artışını TGA ve DSC temogramlarında alınan sonuçlar desteklemektedir.