Polistiren kil nanokompozitin sentezi ve karakterizasyonu

Nanokompozitler uygulandıkları yüzeylere yüksek mekanik direnç, organik uçucular, su ve oksijen geçirgenliğinde azalma, elektrik iletkenliği veya yalıtım, yanmaya karşı direnç, kimyasal direnç, şeffaflık, düzgün yüzey görünümü, esneklik gibi pek çok özelliği kazandırırlar. Bu malzemelerden birisi de polistiren/kil nanokompozitdir. Kil, tabakalı yapısından ve uygun ortamlarda tabakaların kolay dağılmasından dolayı nanokompozit elde edilmesinde en çok kullanılan mineraldir. Killer polimer endüstrisinde, polimerin fiziksel mekaniksel özelliklerini iyileştirmek için kuvvetlendirici olarak büyük ölçüde kullanılmaktadır. Polimer matris içerisine az oranda tabakalı kil katılmak suretiyle oluşturulan kompozit malzeme bazı üstün özelliklere sahip olacaktır: yanmazlık, mekanik dayanıklılık, bariyer özelliği gibi. Polistiren/kil nanokompozit, izolasyon malzemesi olarak, ince cidarlı kaplarda, soğutma kulelerinde, boru, köpük, kauçuk, çeşitli aletler, otomobil parçaları, paneller ve elektronik aletlerin plastik aksamlarında yaygın bir kullanım alanına sahiptir.Yapılan deneysel çalışmada, iki farklı üretim metodu ve iki farklı işletim koşulu kullanılarak çalışılarak polimerik nanokompozitler üretilmiştir. Çalışmada kullanılan üretim yöntemleri eş zamanlı üretim metodu ve eriyikle harmanlama metodudur. Deneyler 1000C ve 1050C' de sabit sıcaklıkta gerçekleştirilmiştir. Sistemin bu sıcaklıkta kalması için kendinden ayarlamalı PID kontrol yöntemi uygulanmış ve visiDAQ programıyla sıcaklık kontrolü yapılmıştır. Nanokompozitler elde edildikten sonra ilk olarak % monomer dönüşümleri ve viskozite ortalama molekül ağırlıkları hesaplanmış ve sonrasında ise karakterizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir.Nanokompozit malzemelerin karakterizasyon aşamasında, yapısal, termal, mekanik ve yüzey karakterizasyon özellikleri incelenmiştir. Termal özelliklerin belirlenmesinde temogravimetrik analiz (TGA), yüzey karakterizasyonu için Geçirimli elektron mikroskobu (TEM), yapısal analiz için Fourier dönüşümlü infrared spektroskopisi (FTIR) kullanılmıştır. Mekanik özelliklerin değerlendirilmesinde Shore D sertlik ölçüm yöntemi kullanılmıştır. Karakterizasyon çalışmaları sonucunda, FTIR yöntemi ile eş zamanlı üretim metoduyla üretilen nanokompozitler ve eriyikle harmanlama methoduyla elde edilen nanokompozitlere ait spektrumlarda birbiriyle hemen hemen aynı frekanslarda olan pikler görülmüştür. TGA termogramlarından kil oranının artmasıyla nanokompozit malzemelerin bozunma sıcaklıklarının arttığı görülmüştür.Elde edilen nanokompozitlerin yüzey karakterizasyonu TEM yöntemi ile incelenmiş, polimer-kil arayüzey etkileşimlerinin yüksek olduğu ve kil tabakalarının polimer fazı içerisinde, düzenli yığışım yapısının tamamen bozularak maksimum dağılım gösterdiği durum, yani dağılmış (exfoliated) yapıda olduğu görülmüştür. Karakterizasyon çalışmalarına göre, genel olarak eriyikle harmanlama metoduyla elde edilen nanokompozitlerin özelliklerinin daha iyi olduğu belirlenmiştir.