66
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Safra asidi, poli (ε-Kaprolakton) ve ʟ-Lizin diizosiyanat etil ester bazlı poliüretanların sentezi ve biyobozunurluk özelliklerinin incelenmesi
Günümüzün gelişen dünyasında, biyo bazlı malzemelere olan ihtiyaç artan bir eğilim göstermektedir. Bu biyo-esaslı malzemelerin gerekliliği önemli ölçüde artmış, bu da onları çok sayıda uygulamada yaygın olarak kullanılan malzemelerden biri haline getirmiştir. Bu senaryoda, poliüretanlar ve poliaktonlar uygun adaylar olarak ortaya çıkmakta ve şu anda ambalaj ve gıda endüstrilerinden tıbbi ve farmasötik uygulamalara kadar çeşitli alanlarda uygulamalar bulmaktadırlar. Diğer taraftan, safra asitleri ise vücutta önemli biyolojik rol oynayan doğal bileşiklerdir. Bu nedenle, biyouyumlu ve bozunur polimerlerin yapı taşları olarak tercih edilen adaylardır. Ayrıca elde edilecek malzemenin yapısında biyolojik olarak uyumlu ve toksik olmayan bir diizosiyanat olan ʟ-lizin diizosiyanat etil esterin varlığı, kullanılacak uygulamaya bağlı olarak farklı bir bakış açısı verebilir. Bu tezde, bir dizi çevre dostu poliüretan (PU) film başarıyla sentezlendi. Bu amaçla, sırası ile ε-kaprolaktonun (ε-CL) kolik asit (CA) başlatıcısı varlığında halka açma polimerizasyonu (ROP) ile elde edilen CA bazlı poli(ε-kaprolakton) (CA-PCL) ile ve ʟ-Lizin diizosiyanat etil ester (ʟ-LDI) arasında basamaklı büyüme polimerizasyonu (SGP) gerçekleştirildi ve çözelti döküm yöntemi kullanıldı. ε-CL monomerinin farklı besleme oranlarının (CA:ε-CL=1:60, 1:75 ve 1:90, mol olarak) PU'ların özelliklerine etkisi, fourier transform kızılötesi (FT-IR) ve proton nükleer manyetik rezonans (1H-NMR) spektroskopileri, jel geçirgenlik kromatografisi (GPC), su temas açısı (WCA) ölçümleri, termogravimetrik ve diferansiyel taramalı kalorimetri analizleri (TGA ve DSC) ve mekanik testler ile ayrıntılı olarak araştırıldı. Ayrıca, elde edilen PUR'lerin bozunma davranışlarını belirlemek için domuz pankreas lipazının yokluğunda veya varlığında biyolojik bozunma testleri yapılmıştır. PU omurgasında daha yüksek oranda ε-CL tekrarlayan birimlerin hidrofobiklik, termal ve mekanik özelliklerde iyileşmeye neden olurken, bozunma davranışında bozulmaya neden olduğu bulundu. Ayrıca, biyolojik bozunma çalışmaları, CA-PCL-PU'ların, CA'sız sentezlenen PCL-PU'ya kıyasla hem hidrolitik hem de enzimatik ortamda daha fazla bozunabilir olduğunu ortaya koydu. Bu tez çalışmasının sonuçları, CA, PCL ve ʟ-LDI bazlı biyolojik olarak parçalanabilen PU filmlerin özellikle doku mühendisliği ve yara pansumanlarında uygulama için büyük potansiyele sahip olduğunu kanıtlamıştır.
Tek-zincirli polimerik nanoparçacıkların çapraz-bağlı polimer matrislerde kullanımı, ısıl-mekanik ve morfolojik özelliklere etkilerinin incelenmesi
Polimer bilimi içerisinde birçok nanoparçacık çeşidi hala araştırma konusu olmakla beraber bu nanopartiküller genel itibariyle çözücü içerisinde çözünmemektedirler (TiO2, SiO2, kalsit ve türevleri). Bunların dışında fulleren (C60), polisilseksioksan (POSS) ve siklodekstrinler de (nanoboyutlardaki parçacıklar) polimer matrisi veya çözücüler içerisinde çözünebilen nanoparçacıklar olarak kullanılmaktadırlar. Son yıllarda polimer nanoparçacık (nanopartikül) kavramı ortaya çıkmış ve nano-boyutlardaki kimyasalların üretilmesinde yepyeni bir kapı açmıştır. Polimerik nanoparçacık kavramı polimer zincirlerinin kendi içerisinde (intramoleküler) kovalent veya kovalent olmayan bağlarla çapraz bağlanarak katlanma esasına dayanmaktadır. Polimerik zincirlerin çapraz bağlanma yöntemleriyle katlanarak oluşturduğu partiküller literatürde "Tek Zincirli Polimerik Nanoparçacık (Single-Chain Polymeric Nanoparticle, (SCNP))" olarak isimlendirilmektedir. Çözücü içerisinde dağılmak yerine çözünebilen bu yapılar, uygun polimer matrislerinde de homojen dağılım sergileyerek, daha üstün özellikli kompozit malzemelerin üretilmesine olanak sağlamaktadırlar. Bu tez kapsamında ağırlıkça %0.5-3.0 aralığında nanoparçacık ihtiva eden çapraz bağlı polimer matrisli kompozit malzemeler hazırlanacak ve nanoparçacık içermeyen termosetlerle karşılaştırılarak polimer malzemelerin ısıl, mekanik ve morfolojik özellikleri incelenecektir.
Poli(laktik asit) karışımlarının hazırlanması ve karakterizasyonu
Poli(laktik asit) (PLA), en çok kullanılan biyopolimerlerdendir. PLA'nın biyoparçalanabilir yapısı onun ambalajdan tekstil endüstrisine kadar birçok alan için sürdürülebilir, gelecek vaat eden ve popüler bir hammadde yapmaktadır. Geniş uygulama alanlarının olması PLA'nın işlenebilirliğinden kaynaklanmaktadır. PLA filmler ekstrüzyon film şişirme, ekstrüzyon film dökme yöntemleriyle üretilebilmektedir. 3D ürünler şişirerek kalıplama, termoform ve enjeksiyon kalıplama ile üretilebilmektedir. Ayrıca PLA lif üretimi için de uygun bir polimerdir ve eriyikten eğirme ve çözeltiden eğirme gibi farklı prosesler kullanılabilmektedir. PLA diğer geleneksel polimerlerle kıyaslandığında enerji gereksinimi ve karbon ayak izi açısından birçok avantaja sahiptir. PLA rijit bir polimer olduğu için, esnekliği düşüktür ve kopma uzama değerleri genellikle düşüktür. Bu PLA esaslı ürünlerin en önemli problemlerinden birisidir. PLA'nın kopma dayanımı ve elastik modül gibi mekanik özellikleri elastik ambalaj uygulamalarındaki kullanımını sınırlandırmaktadır. PLA'nın ısıl, morfolojik ve mekanik özelliklerinin modifiye edilmesi için farklı polimerlerle karışımları yapılmaktadır. Endüstriyel uygulamalarda yaygın bir şekilde kullanılan poli(stiren-b-(etilen-ko-bütilen)-b-stiren) (SEBS), hem elastomerik hem de termoplastik özellikler göstermesi açısından önemli bir polimerdir. Stiren ve etilen bütilen bloklarından oluşan blok kopolimer yapısındaki SEBS, yüksek rezilyans değerlerine ve yüksek kopma uzamasına sahiptir. Bu çalışmada, PLA'nın özelliklerinin değiştirilmesi amacıyla SEBS, polimeri kullanılmıştır. Farklı oranlarda karıştırılmış PLA/SEBS filmler üretilmiş ve filmlerin morfolojik, yapısal, ısıl ve mekanik özellikleri karakterize edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Polimer karışımları, Poli(laktik asit), Poli(stiren-b-(etilen-ko-bütilen)-b-stiren) (SEBS), Çözeltiden karışım
Fonksiyonel polimer kompozitlerden üretilen esnek elektroniklerin elektromekanik algılama özellikleri
Polymers that are lightweight, easily processable, and have different morphological, thermal, mechanical, and electrical properties, are generally preferable for various applications such as electronics, automotive interiors, outdoor products, biomedical, etc. thanks to their tunable properties. With the incorporation of filler/additive materials, some properties of the polymeric matrix can be changed. For instance, for the applications those require electrical conductivity, electrically conductive polymer composites are fabricated with the addition of conducting filler material into the insulating polymer matrix. In this case, not only filler properties but also matrix properties are of significance in terms of the final properties of the conductive composites. In this work, to observe the effect of filler and matrix type on piezoresistive sensing performance, different nanocomposites were prepared. Two different poly[styrene-b-(ethylene-co-butylene)-b-styrene] (SEBS) with different block ratios (styrene to ethylene-butylene ratio (S/EB): 13/87 and 19/81) and three different filler systems were used including carbon black (CB), vapor grown carbon nanofibers (VGCNFs), and mixture of CB and VGCNF (VGCNF:CB = 1) at the filler concentration between 0.5 to 6.5 wt% for the first time in the literature. In the first step of this study, flexible conductive polymer composites were fabricated and their morphological, electrical, mechanical properties and piezoresistive sensing performance were investigated depending on filler type, filler concentration, and matrix type. Regarding to the percolation behavior, composite sets were found to be used as strain sensors. However, the sensitivity of hybrid filler-based nanocomposites was higher that could be given as the novelty of the study. The nanocomposite with 3.5 wt% CB-VGCNF hybrid filler showed the gauge factor (GF) around 333 that was one of the highest sensitivity obtained for SEBS based hybrid nanocomposites in the literature. The reason was the unique conductive network formation with the addition of VGCNF into CB. Not only decrease in percolation concentration was observed compared to CB-filled nanocomposites but also formation of new unique conductive network morphology was achieved that was highly sensitive to strain deformation because of additional junctions between low and high aspect ratio fillers. In the final step of the study, a textile-based sensor was fabricated from the hybrid nanocomposites by coating on the fabric surface, and its morphological, and electromechanical properties were also characterized. The GF of the textile-based piezoresistive strain sensor was found around 108 that was also reported for the first time in the literature.
Silikon kauçuğunun cam-sır yüzeylere adezyon arttırılmasını sağlayıcı malzemelerin geliştirilmesi ve performans özelliklerinin belirlenmesi
Dünyada seramik malzemelerin tarihi oldukça eskilere dayanmaktadır ve günümüzde hala üretimi ve kullanımı artarak devam etmektedir. Son günlerde oldukça yaygın bir kullanım alanına sahiptirler. Genellikle herkes tarafından bilinen tabak, bardak, mobilya kulpları vb. ürünlerin yanı sıra birçok alanda teknik porselenler kullanılmaktadır. Örneğin elektriğin şehirlerarası taşınması veya birçok farklı alanda elektriğin izolasyonu için teknik porselenler (izolatörler) kullanılmaktadır. Fakat porselenlerin üretim yükü ağır olduğundan ve rigit malzemeler olarak farklı alanlara entegre olamadıklarından bu durum farklı ihtiyaçların doğmasına sebep olmaktadır. Bu tezin oluşma sebebi ise; ince cidarlı ya da etekli malzemelerin porselen malzemelerden üretilmesi zahmetli ve zor olduğundan izolatör sektöründe yalıtımı sağlayan silikon kauçuklarıyla bir kompozit olarak üretilmesini sağlamak adına çalışmalar yapılmıştır. Halihazırda izolatör sektöründe kullanılan teknik porselenler ile izolatör sektöründe kullanılmaya devam eden silikon kauçuklarının bir arada üretilmesi adına çalışmalar yapılmıştır. İzolasyonu sağlayacak izolatörün sert bir yapıda olması gereken gövde bölgesinde porselen malzeme kullanılarak etekli ve ince cidarlı bölgelerde porselenin kolay kırılması sebebiyle esnek bir malzeme olan silikon kauçuğunun kullanılması doğrultusunda işlemler yapılmıştır. Bu çalışmada, değinilen konu ise porselen yüzey üzerine silikon kauçuğunun istenilen teknik özellikleri sağlayacak şekilde kaplanmasını gerçekleştirmektir. Bu kapsamda iki farklı astar malzeme kullanılmış ve piyasa da kullanılan porselen izolatörlerin cam-sır yüzey kaplamalı ve cam-sır kaplama olmayan porselen izolatörler üzerine su bazlı ve solvent bazlı astar kullanılarak silikon kauçuklarının kaplanmasıyla malzemeler üretilmiştir. İzolatör sektöründe istenilen özellikler baz alınarak çekme testleri, elektrik yalıtım testleri ve sıcak soğuk daldırma testleri yapılarak karakterize edilmiştir.
Fındık kabuğu ve talk dolgulu polipropilen kompozitlerin mekanik ve ısıl özelliklerinin incelenmesi
P matrisli polimer kompozitlerde, fındık kabuğu inorganik dolgu malzemesine alternatif olan bir organik dolgu malzemesi olarak kullanılabilir. Ülkemizde fındık üretiminin bol olması ve buna bağlı olarak fındık kabuğunun kolay bulunması, düşük maliyeti ve sahip olduğu kendine has rengi ile polimer matrisli kompozitlerde, fındık kabuğu dolgu malzemesi olarak tercih edilmektedir. Bu çalışmada; atık halinde ülkemiz ekonomisine bir katma değer üretmeyen ve yakılarak tüketilen fındık kabuklarından, PP içerisine talk, SEBS, SEBS-g-MA ile birlikte farklı oranlarda katılarak organik ve inorganik katkılı polimer hibrid kompozit elde edilmiştir. Fındıkkabuğu katkılı hibrid kompozitlerin mekanik özellikleri (çekme, eğme, darbe, sertlik ölçümü vb.), termal özellikleri (HDT, VICAT, DSC, MFI, TGA vb.) ve oluşan mikro yapılar (SEM) deneysel olarak incelenmiştir. PP içerisine, fındık kabuğu ve talk ilave edildiğinde, hazırlanan karışımların çekme mukavemeti düşmüş, çekme elastisite modülü ise artmıştır. Ancak SEBS ve SEBS-g-MA ilavesi sonrası çekme elastisite modülünde de düşme gözlemlenmiştir. Eğme mukavemet ve eğme elastisite modülünde genel anlamda pozitif yönde bir artış görülürken, SEBS ve SEBS-g-MA ilave edildiğinde ise elastisite modülünde düşme tespit edilmiştir. Fındık kabuğu ve talk ilavesiyle darbe mukavemetleri azalmış, ancak SEBS ve SEBS-g-MA oranın %3'ten fazla olduğu karışımlarda ise, darbe mukavemetinde artış görülmüştür. En yüksek darbe mukavemeti %9'luk SEBS-g-MA ilave edilen karışımlardan elde edilmiştir. Genel olarak fındık kabuğu ve talk ilavesiyle hazırlanan karışların, yoğunluk, HDT, VICAT, kristal erime başlama ve kristallenme sıcaklığında artış görülürken, MFI değeri ve Tm sıcaklığında azalma gözlemlenmiştir. Yapılan sertlik ölçümlerinde, tüm karışımlarda Shore D sertliğinde bir miktar artış gerçekleşmiş, fakat karışıma SEBS ve SEBS-g-MA ilave edildiğinde sertliğin düştüğü tespit edilmiştir. Yüzey parlaklık ölçümünde tüm numunelerde, fındık kabuğu rengine bağlı olarak referans numuneye oranla daha düşük GLOSS değeri ölçülmüştür. TGA ve kül testinde kalan kalıntı miktarlarının talk ile doğru orantılı olduğu ve karışımların homojen bir şekilde yapıldığı sonucuna ulaşılmıştır. Sonuç olarak, fındık kabuğunun dolgu malzemesi olarak polimer kompozit üretiminde kullanılabileceği, yapıya farklı inorganik malzeme ilavesiyle üretilen hibrid kompozitlerin mekanik ve ısıl özelliklerinin iyileştirilebileceği ve çevre ile uyumlu daha ekonomik ürünlerin üretilebileceği düşünülmektedir.
Kitosan hidroklorür tuzunun sentezi, hidrojel eldesi ve karakterizasyonları
Doğada selülozdan sonra en çok bulunan polimer kitindir. Doğada bu kadar fazla bulunmasına rağmen çözücü olarak toksik kimyasalların kullanılması ve uygulanabilirliğinin çok az olması sebebiyle kullanım alanları sınırlıdır. Kitinin deasetilasyonu sonucunda oluşan kitosan, zayıf asitlerin seyreltik çözeltilerinde kolayca çözünür ve çözelti içinde katyonik olarak bulunur. Böylece birçok bileşenle kolaylıkla reaksiyona girebilir. Kitosan ve türevleri sıklıkla biyofarmasötikler için oral uygulama amacıyla nanotaşıyıcı olarak kullanılmaktadır. Kitosanın, zayıf emilen ilaçların biyoyararlanımını artırmak için uygun özelliklere sahip güçlü bir absorpsiyon arttırıcı olduğu ve ince bağırsağa ulaşmadan önce aktif bileşenleri koruyan koruyucu ajan olduğu iyi bilinmektedir. Literatürde bulunan çalışmalarda biyouyumlu ve biyobozunur bir biyomateryal olarak kitosan türevlerinden olan Kitosan hidroklorürün kullanımının önemi vurgulanmıştır. Buna rağmen Kitosan hidroklorür esaslı hidrojel üretim metotları hakkında yeterli kaynak görülmemiştir. Kitosan hidroklorürden hidrojel sentezi için fiziksel ve kimyasal çapraz bağlayıcılar kullanılarak hidrojel sentezlenmesi ve sentezlenen hidrojellerin çeşitli karakterizasyon testleriyle özelliklerinin belirlenmesi hedeflenmiştir.
Akrilonitril bütadien stiren (AB)/sikloolefin kopolimer (COC) harmanlarının mekanik ve reolojik özeklliklerinin incelenmesi
Polimerlerin harmanlanması, yeni ve/veya seçici olarak geliştirilmiş özelliklere sahip yeni polimerik malzemelerin geliştirilmesi açısından birçok avantaj sunar. Bir polimer karışımının nihai özellikleri, doğru bileşenleri seçerek, bileşenlerin bileşimini ve faz morfolojisini değiştirerek hassas bir şekilde ayarlanabilir. Bu nedenle, literatürde, birçok araştırmacı, belirli uygulamalar için belirli bir özelliğe sahip yeni polimerik karışımların geliştirilmesi, belirli bir polimer karışımının nihai özellikleri, değişen bileşim ile optimize edilmesi, harman bileşenlerinin bir uyumlaştırıcı veya diğer kimyasal tekniklerle uyumlu hale getirilmesi ve belirli uygulamalar için belirli faz morfolojileri literatürde geniş çapta araştırılmıştır. Bu çalışmada, akrilonitril bütadien stiren (ABS) polimeri ve farklı tipte/oranda norbornen içeriğine sahip sikloolefin kopolimer (COC) esaslı kompozitler eriyik harmanlama yöntemi ile hazırlanmış ve elde edilen harmanların mekanik, morfolojik ve reolojik davranışları incelenmiştir. Farklı içeriklere sahip harmanlar laboratuvar ölçekli çift vidalı ekstrüderde hazırlanmış olup, harmanlardaki değişimler rotasyonel reometrede gerçekleştirilen testlerle incelenmiştir. Kullanılan örneklerin morfolojik özellikleri, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Ayrıca, COC'nin ko-monomer bileşimi ile harmanların interfaz etkileşimleri, harman morfolojisi, kullanım sıcaklık limitleri ve viskoelastik özellikleri arasındaki ilişki de araştırılmıştır.
Modifiye partiküller kullanılarak pıckerıng emülsiyonların hazırlanması ve gelişmiş özellikler gösteren polidisiklopentadien esaslı, makrogözenekli kompozit malzemelerin hazırlanması
Gözenekli polimerler, gözenek morfolojilerinin sağladığı avantajlardan ötürü kataliz, çevre uygulamaları, sıvıların ve gazların depolanması, medikal uygulamalar, eczacılık uygulamaları, doku mühendisliği ve enerji depolama uygulamaları olmak üzere pek çok alanda kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasının hedefi de ayırma, saflaştırma ve/veya enerji depolama alanlarında kullanılabilecek yüksek mekanik mukavemet ve kimyasal işlevsellik gösteren polidisiklopentadien (poliDCPD)-esaslı gözenekli monolitlerin hazırlanmasıdır. Bu çalışmada, gözenekli polimerlerin hazırlanmasında gözenek morfolojinin kontrolüne olanak sağlaması ile ön plana çıkan yüksek iç fazlı emülsiyon (High Internal Phase Emulsion – HIPE) kalıplama yaklaşımı kullanılmıştır. Bu yaklaşımın temel prensibi HIPE'lerin gözenek oluşumu için bir şablon olarak kullanımına dayanmaktadır. HIPE'ler %74.05'in üzerinde iç faz hacim fraksiyonuna (Ø) sahip emülsiyonlar olarak tanımlanır. Bir HIPE'nin sürekli fazının veya her iki fazının monomerik tür(ler) içermesi durumunda, HIPE'lerin polimerleştirilmesi ile poliHIPE adı verilen makro gözenekli polimer monolitleri elde edilir. Kararlı HIPE'lerin hazırlanmasında yaygın olarak emülgatörler kullanılırken katı partiküllerin de bu amaç için kullanımı mümkündür. Partiküller ile stabilize edilen bu tür HIPE'ler, Pickering-HIPE'ler olarak adlandırılırken, bu emülsiyonlardan türetilen polimerler, Pickering-poliHIPE'ler olarak adlandırılmaktadır. Bu tez çalışmasında, emülsiyonları stabilize etmek ve elde edilen malzemelere işlevsellik kazandırmak için yüzeyi modifiye edilmiş kristalin nanoselüloz (CNC) ve kalsit partikülleri kullanılmıştır. Parçacık tipi ve yüzey modifikasyon yönteminin etkisini belirlemek için CNC ve kalsit parçacıkları farklı yaklaşımlar kullanılarak modifiye edilmiştir. Ardından, bu partiküller kullanılarak deneysel tasarım yaklaşımı ile DCPD-esaslı Pickering-HIPE'ler hazırlanmıştır. Hazırlanan Pickering-HIPE'ler polimerize edilerek üç farklı Pickering-poliHIPE monolit serisi elde edilmiştir. Her bir poliHIPE monolit serisi için, deneysel parametreler ile ortalama kavite boyutu, gözenek geçidi boyutu, spesifik yüzey alanı, gözenek hacmi, iskelet yoğunluğu, köpük yoğunluğu ve basma modülü gibi nihai malzeme özellikleri arasındaki ilişkiyi ifade etmek için matematiksel model denklemler türetilmiştir.
Çevre dostu su bazlı poliüretan nanokompozit verniklerin geliştirilmesi ve film özelliklerinin incelenmesi
Ahşap malzemelerin uzun yıllar sorunsuz bir şekilde kullanılabilmesi, estetik açıdan güzelliğinin, renginin ve doğal görünümünün korunması ve geliştirilmesi için çeşitli vernik ve kaplama malzemeleri kullanılmaktadır. Günümüzde yüzey kaplama endüstrisinde ticari olarak kullanılan önemli polimer sınıflarından birini oluşturan su bazlı poliüretanlar (WPU), oda sıcaklığında film oluşturabilme, üstün performans özellikleri sunma ve yapısal kontrol edilebilirlik avantajları ile minimum uçucu organik bileşen gereksinimlerini karşılayan çevre dostu bir malzeme olarak özellikle yüzey kaplama ve yapıştırıcılar alanında önem kazanmıştır. Son zamanlarda, çevresel kaygılar, dünya ham petrol stoklarındaki hızlı azalış ve artan ham petrol fiyatları sebebiyle, yenilenebilir ve düşük maliyetli olmaları ve kolaylıkla modifiye edilebilmelerinden dolayı bitkisel kaynaklı yağlardan elde edilen poliollerin poliüretan üretiminde kullanımı sürdürülebilir gelişme için çok önemlidir. Diğer taraftan, su bazlı poliüretanların zayıf özelliklerinin iyileştirilerek kaplama uygulamalarında daha uzun süreli koruma ve dayanıklılık sağlamak amacıyla yeni ürün formülasyonlarının geliştirilmesi büyük önem arz etmektedir. Bu tez çalışmasında, bitkisel kaynaklı bir poliol kullanılarak, nanokristalin selüloz (NCC) ile takviyelendirilmiş kendi kendine çapraz bağlanabilen, üstün mekanik özelliklere sahip çevre dostu su bazlı poliüretan vernik malzemelerin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında üzüm çekirdeği yağından tiyol-en reaksiyonu ile hidroksil sayısı 210 KOH/mg olan ve molekül ağırlığı 2075 g mol-1 olan poliol (UCYOL) eldesi gerçekleştirilmiş olup yapısı FTIR ve 1H-NMR analizleri le ortaya konulmuştur. Elde edilen poliol ve izosiyanat olarak izoforon diizosiyanat (IPDI) kullanılarak bir diamin zincir uzatıcı olan [3-(2-aminoetil) amino propil] trimetoksisilan (AEAPTMS) varlığında kendi kendine çapraz bağlanan su bazlı poliüretan dispersiyonları (WPU) hazırlanmıştır. İstenilen özelliklerde kararlı WPU dispersiyonlarının elde edilebilmesi için optimum sentez koşullarını belirlemek amacıyla öncelikle bir seri deney yapılmıştır. Poliol/izosiyanat oranı 1/3 olarak sabit tutulmuş ve tüm deneyler için bu oran kullanılmıştır. NCC içeren WPU nanokompozitlerinin hazırlanmasında WPU matris ile NCC arasındaki etkileşimi arttırmak için, NCC nanotanecikleri AEAPTMS ile modifiye edilmiştir (SNCC). Modifikasyon işleminin elde edilen son ürün özellikleri üzerindeki etksini araştırmak için, 3 farklı oranda NCC ve SNCC içeren WPU dispersiyonları hazırlanmıştır. Fonksiyonlu nanotanecik içeriğinin elde edilen WPU dispersiyonlarının ve filmlerinin fiziksel, mekanik ve termal özelliklerine etkisi çeşitli karakterizasyon metotları kullanılarak detaylı olarak incelenmiştir. Genel olarak, SNCC ilavesinin WPU filminin çekme dayanımını, hidrofobikliğini, su direncini ve termal stabilitesini arttırdığı gözlenmiştir. Çalışma sonunda elde edilen çeşitli su bazlı poliüretan dispersiyonların vernik olarak kullanılabilirliklerini test etmek üzere WPU dispersiyonlarına vernik yardımcı maddeleri olan ıslatıcı, köpük kesici, yapışma arttırıcı ve yardımcı çözücü eklenerek su bazlı vernik formülasyonları hazırlanmıştır. Elde edilen su bazlı vernik filmlerinin yüzey görünümü, su direnci, anti-adezyon özelliği ve kurşun kalem sertliği gibi özellikleri belirlenmiştir.
Polipropilen/termoplastik nişasta polimer harmanlarının enjeksiyon uygulamalarının geliştirilmesi
Mevcut araştırma çalışmaları, petrolden elde edilen malzemelerin yarattığı sorunları çözmek amacıyla çevre dostu malzeme tedarikine odaklanmaktadır. Nişasta yenilenebilir, tamamen biyolojik olarak bozunabilir ve düşük maliyetle kolayca temin edilebildiği için biyokompozit malzemeler üretmek için umut verici bir biyopolimerdir. Termoplastik nişasta (TPS) kendi başına düşük gerilme mukavemeti ve ciddi deformasyonlar gibi zayıf mekanik özellikler sergiler ve bu da ambalaj veya filmlerdeki uygulamasını sınırlar. Ek olarak, TPS yüksek higroskopiklik sunar. Nişasta matrisinde takviye maddelerinin kullanılması, bu dezavantajların üstesinden gelmek için etkili bir yoldur. Polipropilen biyolojik olarak bozunabilir takviyeler yeni ve ucuz polimer harmanları geliştirmek için kullanılmıştır. Termoplastik türevi (TPS) formundaki nişasta, geleneksel olarak paketleme için kullanılan sentetik polimerlerin yerine kullanılmaya uygun bir aday olarak ortaya çıkmıştır. Nişasta gerçek bir termoplastik polimer değildir, ancak jelatinleşmesinden sonra yeterli su ve/veya plastikleştiricilerle karıştırılarak işlenebilir. Çoğu araştırmada malzemenin plastikleştirilmesi bir nişasta dispersiyonu gliserol ile dökülerek gerçekleştirilir. TPS filmlerinin gazlara karşı düşük geçirgenliğe, zayıf su buharı bariyer özelliklerine sahip olduğu ve ambalajlamada kullanımlarından kaynaklanan gerilimlere direnmesi gerektiği bildirilmektedir. TPS nin mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi amacı ile polipropilen esaslı polimer harmanları hazırlandı. Hazırlanan polimer harmanlarında farklı uyumlaştırıcıların mekanik özellikler üzerindeki etkisi incelendi. Termoplastik nişastanın polipropilen ile hazırlanan harmanlarında mekanik özelliklerinde artan termoplastik nişastanın oranına bağlı olarak azalmalar olduğu bunun yanında farklı uyumlaştırıcıların devreye alınması ile kabul edilebilir ölçüde mekanik performans sergileyen örneklerin hazırlanabileceği sonucuna ulaşıldı. Anahtar Kelimeler: Polipropilen, Termoplastik nişasta, Ambalaj, Uyumlaştırıcı, Mekanik Özellikler
Polimer ahşap kompozitlerin mobilya kenar bantlarının performans özelliklerine etkisi
Ahşabın işlenmesiyle yan ürün olarak elde edilen talaş, ağaç tozu ve fiber formdaki ürünlerin polimer yapısına uygun yöntemlerle plastiğin yapısına eklenmesi ile Ahşap Polimer Kompozitler (WPC) olarak isimlendirilen bir ürün grubu ortaya çıkmaktadır. Polimer ve ağacın her birinin ayrı ayrı gösterdiği performansla kıyaslandığında çok daha üstün özelliklerle karşılaşılmaktadır. Bununla birlikte WPC'ler düşük yoğunlukta oldukları için hafiflikleri, düşük maliyetleri ve atık maddelerin tekrar değerlendirilmeleri açısından çevreci bir ürün olarak karışımıza çıkmaktadır. WPC'ler ilk olarak 1980'li yıllarda ABD de ticarileşmeye ve hayatımıza girmeye başlamışlardır. Ticarileşmeye başladığı ilk zamanlardan itibaren dış ortam (outdoor) uygulamalarıyla hayatımıza giren WPC'ler, çit, havuz kenarı döşemesi, veranda ve bahçe mobilyaları gibi uygulamalarda kullanılarak ahşaptan üretilen ürünlerdeki nispeten zayıf dayanıklılık özellikleri zaman içerisinde iyileşmiştir. Bununla birlikte atık olarak çıkan malzemelerden geri dönüştürülerek üretildikleri için çevreci yönleri ile de ön plana çıkmıştır. Bu çalışmada WPC'lerin mobilya kenar bandı olarak üretilmeleri ve ihtiyaca uygunluk ya da ihtiyacı karşılama özellikleri incelenmiştir. Plastiğin yapısına farklı tip ve şekildeki ahşap kaynaklı dolguların ilave edilmesiyle elde edilen WPC'lerin üretim süreçlerindeki şartların belirlenmesi ve renk, yapışma kuvvetleri ve yüzey çizilme direnci gibi mobilya kenar bantları için öncelikli özelliklerin ayrıca yoğunluk değerleri, termal özellikleri ve maliyet gibi özellikler açısından incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar üretime uygunluk ve uygulanabilirlik özellikleri açısından ortaya konmuştur.
PBT/COPE/LDH kompozitlerinin eriyik karıştırma yöntemiyle hazırlanması, mekanik ve termal özelliklerinin incelenmesi
Poli(bütilenteraftalat) (PBT); otomotiv, elektrik elektronik, beyaz eşya gibi sektörlerde tercih edilen mühendislik plastiklerinden biridir. Çeşitli dolgu, takviye edici ve katkıların kullanımıyla PBT'ın ısıl ve mekanik özelliklerinin geliştirilmesi üzerine çeşitli çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmada, PBT polimerine ait ısıl ve mekanik özelliklerin, bir tabakalı çift hidroksit (LDH) nano dolgu çeşidi olan hidrotalsit ve kopoliester termoplastik elastomer (COPE) birlikte kullanımıyla geliştirilmesi amaçlanmıştır. Farklı oranlarda PBT, LDH ve COPE içeren polimer harmanları ve polimer kompozitleri bir çift vidalı ekstrüder kullanılarak eriyik harmanlama yöntemiyle hazırlanmıştır. Elde edilen malzemelerin morfolojik, ısıl ve mekanik özellikleri detaylı olarak incelenmiştir. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile gerçekleştirilen morfolojik analizlerde LDH dolgusunun polimer matrisi içerisinde homojen olarak dağıldığı gözlenmiştir. LDH varlığında, saf PBT'nin çekme ve eğme modülü değerleri ile sünme davranışlarında gelişmeler gözlenirken, COPE kullanımıyla kopmadaki uzama ve izod darbe dirençlerinde iyileşmeler elde edilmiştir. Shore D sertlik değerleri LDH içeren kompozitlerde artarken, COPE içeren harman ve kompozitlerde azalmıştır. DSC analizinde, COPE miktarına bağlı olarak erime entalpileri ve erime sıcaklıkları azalırken, kristalizasyon ve erime sıcaklıklarında LDH oranına bağlı olarak göreceli artışlar gözlenmiştir. Bununla birlikte, LDH'in PBT matris için nükleasyon ajanı etkisi gösterdiği belirlenmiştir. TGA ile gerçekleştirilen ısıl kararlılık analizlerinde, PBT içerisinde COPE kullanıldığında başlangıç bozunma sıcaklıkları artarken, LDH kullanıldığında azalmalar gözlenmiştir. LDH içeren kompozitlerin tamamında, saf PBT ve PBT/COPE harmanlarına göre yanma hızlarında azalmalar elde edilmiştir. Gerçekleştirilen UL 94 yanmazlık testlerinde, saf PBT ve PBT/COPE polimer harmanında kendini söndürebilme davranışı görülmezken, LDH varlığında saf PBT' ye yanmazlık özelliği kazandırılmıştır. Ağırlıkça %3, %5 ve %7 LDH kullanıldığında PBT'nin UL 94 dikey yanmazlık performansı V2 olarak belirlenmiştir.
Polimer nanokompozitlerin metal katalizörsüz klik tepkimeleriyle hazırlanması
Nanokompozit malzemelerin arzu edilen nihai özelliklere ulaşması için polimer matris seçimi, uygun nanodolgu seçimi, bileşenler arasındaki etkileşimler ve bunların morfolojisi gibi önemli parametreler göz önünde bulundurulmalıdır. Arzu edilen özellikleri kazandırmak için bileşenlere kimyasal modifikasyon ya da üretim sonrası modifikasyonlar gerekebilmektedir. Bu anlamda, klik kimyası reaksiyonları, polimer nanokompozitlerin özelliklerini geliştirmek için günümüzde büyük ilgi görmektedir. Bu reaksiyonlar, yüksek verim, ılımlı reaksiyon şartları, yan ürün oluşmaması, ortogonal ve stereospesifik reaksiyon ve fonksiyonel grup çeşitliliği gibi avantajlara sahiptir. Kantitatif verimliliğin yanı sıra, birçok fonksiyonel gruba ve reaksiyon koşullarına toleransının olması nanokompozitlerin hazırlanmasında önem arz etmektedir. Ayrıca metal katalizörsüz olarak gerçekleştirilebilen elektronca eksik alkin-azit klik reaksiyonu (AAC), Diels-Alder (DA) gibi klik reaksiyonları, toksisite hassasiyeti olan uygulamalar için oldukça dikkat çekicidir konumdadır. Bu tez çalışmasında farklı klik reaksiyonları aracılığıyla 3 farklı polimerik nanokompozit hazırlanıp elde edilen nanokompozit malzemelerin kimyasal, termal, mekanik ve morfolojik özelliklerinde gelişme sağlanması amaçlanmıştır. Tezin ilk çalışmasında, ana zincirinde elektronca eksik alkin içeren alifatik polyester ve çok fonksiyonlu azito-polihedral oligomerik silseskuioksan (POSS-N3) arasında bakırsız 1,3-dipolar halka katılması reaksiyonu aracılığıyla yeni bir termoset hibrit ağ yapılı polimerik nanokompozit sentezlenmiştir. Elde edilen nanokompozitlerin kimyasal yapıları Foruier transfer infrared spektroskopisi (FT-IR) ve taramalı elektron mikroskobu enerji dağılım spektroskopisi (SEM-EDS) ile karakterize edilmiştir. Termal, mekanik ve morfolojik özellikleri sırasıyla termogravimetrik analiz (TGA), çekme-kopma testi ve taramalı elektron mikroskobuyla (SEM) analiz edilmiştir. İkinci çalışmada, poli (ε-kaprolakton) /kil nanokompozitleri, maleimit uç grubu içeren poli(ε kaprolakton) ve furan ile fonksiyonelleştirilmiş montmorillonit (MMT)'in Diels–Alder (DA) tıklama reaksiyonu ile hazırlanmıştır. Öncelikle, MMT kilin furan ile modifikasyonu ve ε-kaprolakton'un maleimit grubu içeren bir başlatıcı ile halka açılması polimerizasyonu gerçekleştirilmiştir. Daha sonra, fonksiyonel poli(ε kaprolakton) ve modifiye MMT 'nin verimli bir şekilde DA klik reaksiyonu aracılığıyla nanokompoziti hazırlanmıştır. PCL/MMT nanokompozit malzemelerin karakterizasyonları TGA, FTIR, X-ışını kırınımı spektroskopisi (XRD), geçirimli elektron mikroskop (TEM) analizi gerçekleştirilmiştir. Üçüncü çalışmada ise, PVC'nin özelliklerini iyileştirmek için yeni bir yaklaşım olarak POSS nanopartikülleri, poli (vinil klorür) (PVC) zincirlerine polimerizasyon sonrası modifikasyon yöntemi ile DA klik reaksiyonu aracılığıyla kovalent olarak bağlanmıştır. PVC ve amino propil izobütil POSS (POSS-A), DA klik reaksiyonu için sırasıyla furfuril alkol ve DA ara ürünü ile fonksiyonlandırılmıştır. Sentezlenen nanokompozitler farklı mol oranlarında (%1, 2 ve 4) POSS nanodolgusu içermektedir. Elde edilen nanokompozitlerin kimyasal, mekanik, termal ve morfolojik özellikleri FT-IR, 1H-NMR, çekme-kopma testi, DSC, TGA, SEM ve TEM ile karakterize edilmiştir.
Tarım uygulamalarında kullanılmak üzere termoplastik nişasta / poliolefin karışımlarının hazırlanması ve biyobozunurluk özelliklerinin incelenmesi
Doğada bozunarak çevre kirliliğine sebebiyet vermeyen biyobozunur ürünler, sentetik polimerlerin kullanımından kaynaklanan atık ve çevre sorunlarının azaltılmasında umut verici bir çözüm olarak değerlendirilmektedir. Termoplastik nişasta (TPS), biyobozunur ürünlerin hazırlanmasında düşük maliyeti ve kaynak bulma kolaylığı ile öne çıkmaktadır. Biyobozunur polimerlerden elde edilen ürünlerin düşük mekanik ve fiziksel özelliklerini iyileştirmek için polimer karışımlarının hazırlanmasından sıklıkla yararlanılmaktadır. Polimer karışımlarının sahip olduğu morfolojinin performans özellikleri üzerine etkileri ve kontrolü ile ilgili çalışmaların önem kazandığı görülmektedir. Son yıllarda umut vadeden bir çözüm olan eş-sürekli faz morfolojisine sahip TPS esaslı polimer karışımlarının hazırlanması ve karakterizasyonları çalışmamızın hedefinde yer almaktadır. Bu amaca uygun olarak öncelikle doğal mısır nişastası ve farklı tip ve miktardaki plastikleştiriciler kullanılarak eriyik işleme yöntemiyle termoplastik nişasta (TPS) numuneleri hazırlandı. TPS numuneleri morfolojik, reolojik ve termal özellikler açısından incelendi. Elde edilen sonuçlar ışığında polietilen (PE) ile hazırlanacak polimer karışımlarında eş sürekli morfolojinin elde edilmesini sağlayacak uygun TPS örneği belirlendi. Belirlenen TPS numunesi ve PE örnekleri kullanılarak farklı bileşimlerde olacak şekilde TPS/PE esaslı polimer karışımları eriyik işleme yöntemiyle hazırlandı. Hazırlanan TPS/PE esaslı polimer karışımları mekanik, reolojik, morfolojik ve termal özellikler açısından incelendi ve TPS kompozisyonu yüksek ve eş sürekli faz morfolojisine sahip numunelerin hazırlanması için en uygun yöntem ve parametreler belirlendi. Ayrıca TPS/PE esaslı polimer karışımlarının biyobozunur özellikleri tespit edildi.
Bitki ekstraktı içeren polimerik nanofiber membranların üretimi ve yara iyileşmesi için kullanım potansiyellerinin araştırılması
İnsan vücudunun en geniş organı olan epidermis, dermis ve subkutis (deri altı) olmak üzere üç tabakadan oluşan deri, vücudu sararak diğer organları mekanik ve kimyasal dış etkilerden koruyan bir bariyer olarak görev yapar. Bu tabakaların bir veya birden fazlasında oluşan hasarlar yara olarak adlandırılır. Özellikle yanık yaralanmalarında deri tabakalar ciddi hasar görür. Yaranın tipine bağlı olarak çok çeşitli yara örtüleri mevcuttur/geliştirilmektedir. Yara örtüleri, medikal tekstillerin giderek büyüyen önemli bir alanıdır. Özellikle, son yıllarda çok sayıda fonksiyonel polimerik yara örtüleri yara iyileşme sürecini hızlandırmak ve deri dokusunun rejenerasyonunu en iyi şekilde sağlamak için kullanılmaya başlanmıştır. Polimerik yara örtüleri genellikle yara iyileşmesini hızlandıracak bir veya birden çok bileşen içerir. Biyolojik kaynaklı biyomoleküllerin yanı sıra bitkisel kaynaklı ekstraktların kullanımı da oldukça yaygındır. Bu tez çalışmasında, yanık yaralarının iyileşmesinde etkili olduğu bilinen Echium italicum (kurt kuyruğu, EIE) bitkisinden ekstraksiyon yolu ile elde edilen aktif bileşenlerin biyobozunur poli(laktik-ko-glikolik asit) (PLGA) kopolimerine yüklenmesi ile kullanımı kolay ve etkili bir yara örtüsü geliştirilmesi amaçlanmıştır. Farklı miktarlarda EIE (ağırlıkça 10, 12, 15, %20) içeren PLGA çözeltileri kullanılarak nanofiber yapısında membranlar elde edilmiştir. ATR-FTIR analizleri, nanofiberlerin yüzeyinde EIE'nin varlığını doğrulamıştır. Bununla birlikte, nanofiber matlar üzerine EIE ilavesinin hem çekme mukavemeti hem de uzama değerlerinde düşüşlere neden oldu tespit edilmiştir. Su temas açısı ölçümü sonuçlarından, ekstraktta bulunan diol gruplarının etkisi ile membranların hidrofilikliğinin arttığı gözlemlenmiştir. Fizyolojik şartlarda gerçekleştirilen in vitro bozunurluk testleri sonucu membranlarda 60.günden sonra ağırlık kaybı ile birlikte morfolojik olarak da bozunmanın da gerçekleştiği tespit edilmiştir. MEM ekstraksiyon metodu ile gerçekleştirilen in vitro sitotoksisite testleri sonucu memranların sitotoksik olmadığı bulunmuştur. Yapılan tüm analizlere dayanarak, geliştirilen nanofiber yapısındaki membranların ciddi yanık yaralarının tedavisi için potansiyel bir yara örtüsü olarak kullanabileceği sonucuna varılmıştır. Anahtar Kelimeler: Echium italicum, Yara İyileşmesi, Elektro Eğirme, Yara Örtüsü, Polimerik Membran
Şekil hafıza özellikli parçalı termoplastik poliüretanların sentezi ve karakterizasyonu
Son dönemde hayatımızda olan bir malzeme grubu, bazı kimyasal-fiziksel özelliklerin değiştirilmesiyle belirli uyarana karşı uygun bir şekilde yanıt verme niteliğine sahiptirler. Teknik anlamda uyarıcıya tepki gösteren malzemeler (Stimulus Responsive Materials, SRM) olarak isimlendirilen bu malzemeler, üzerinde etki gösteren uyaran çeşitlerine göre stres veya basınç-mekanik duyarlı, ısı-ısıya duyarlı, elektrik akımı veya voltaj duyarlı ve bir de manyetik alana duyarlı gibi çeşitli olarak sınıflandırılabilirler [1-4]. Bu tez çalışmasında poliester polioller, metilen difenil diizosiyanat (MDI), katalizör olarak Dibutiltin dilaurat (DBTDL) ve çözücü olarak da N,N-Dimetilformamid (DMF) kullanılarak şekil hafızalı termoplastik poliüretan filmler sentezlenmiştir. Zincir uzatıcı olarak 1,4-bütandiol (BD) kullanılmıştır. Polimerler, farklı NCO: OH ve poliol: zincir uzatıcı oranlarında ve üç farklı poliol kullanılarak sentezlenmiştir. Sentezlenen filmlerin karakterizasyonlarında molekül ağırlığı (Mw, Mn) değerleri jel geçirgenlik kromatografisi (GPC) ile, termal karakterizasyonu diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) kullanılarak incelendi. Ayrıca hazırlanan örneklerin viskoelastik-mekanik davranışlarının incelenmesi amacıyla dinamik mekanik analiz (DMA) yöntemi, reolojik özelliklerinin belirlenmesi için ise dinamik rotasyonel reometre yöntemi kullanıldı. Şekil hafıza özelliği rotasyonel reometre kullanılarak şekil hafıza testi prosedürü yazılarak incelenmiştir. Test sonunda numuneler belirlenen sıcaklıklarda etüve konularak geri kazanım oranları hesaplanmıştır. Şekil hafıza özelliği; yapıdaki yumuşak ve sert kısımların oranına ve yine yapıdaki yumuşak kısmın zincir uzunluğuna göre değişiklik göstermektedir. Ayrıca kullanılan zincir uzatıcı cinsi ve miktarı da yine şekil hafıza performansı üzerinde etkili parametrelerdendir.
Hacimsel kas doku kayıplarının tedavisine özgü 3 boyutlu kombine doku matrislerinin geliştirilmesi
HACİMSEL KAS DOKU KAYIPLARININ TEDAVİSİNE ÖZGÜ 3 BOYUTLU KOMBİNE DOKU MATRİSLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ ÖZET İskelet kasları, insan vücudunda hareket sisteminin çalışmasını sağlayan önemli bir bileşendir. Bu kaslar canlı vücudunun toplam kütlesinin neredeyse yarısını oluşturmaktadır. Bu nedenle iskelet kaslarında meydana gelen bir hasar, günlük yaşamda hareket kısıtlarına ve yaşam kalitesinin düşmesine sebep olmaktadır. İncinme, burkulma veya spor kazaları sonucu oluşan basit hasarlar; dinlenme, fizik tedavi ve ilaç takviyeleri ile tedavi edilebilmektedir. Daha travmatik boyutta olan ve ateşli silah yaralanmaları, tümör cerrahisi veya iş kazaları neticesinde meydana gelen büyük kas kayıplarının iyileşme süreci ise zor, yavaş ve bazen sonuçsuz olmaktadır. Bu durumda kas dokusunun kendi kendini yenileme yeteneği yetersiz kalır. Bu tip kas hasarlarının giderilmesi için hücre temelli tedavi yöntemlerinin yanı sıra doğal veya sentetik greftlerin kullanıldığı birçok tedavi önerilmiştir. Buna karşın, sadece tek bir fonksiyonel bileşen içeren bu tip tedaviler karmaşık doku hasarını onarmak için yetersizdir. Bu tez çalışmasında, iskelet kaslarındaki yaralanmalar sonucu oluşan büyük hacimli kas kayıplarının hızlı ve etkili tedavisi için elektroeğirilmiş polikaprolakton/polianilin (PCL/PANI) membranın liyofilize kas türevli hücresizleştirilmiş matris ile birleştirilmesi ile oluşturulmuş spiral formda 3 boyutlu (3B) matris geliştirilmiştir. PCL/PANI membranın kimyasal yapısını belirlemek amacıyla FTIR-ATR analizi yapılmıştır ve nanofiber membranların yüzeyinde her iki bileşenin varlığı doğrulanmıştır. Çift katmanlı yapının yüzey morfolojisinin ve ortalama fiber çaplarının belirlemesinde elektron taramalı mikroskop (SEM) yüzey görüntüleri kullanılmıştır. Bu görüntülerde PCL/PANI karışımının entegrasyonunun sağlandığı spiral formun başarılı bir şekilde oluşturulduğu gözlemlenmiştir. Fizyolojik şartlarda gerçekleştirilen in vitro degradasyon çalışmalarından elde edilen sonuçlar, 90 günün sonunda 3B kombine matristeki ağırlık kaybının PCL/PANI nanofiber membranlardan daha yüksek olduğunu ortaya koymuştur. Hazırlanan PCL/PANI nanofiber membranların elektriksel iletkenlikleri 3x10-9-2,5x10-9 S/cm arasında ölçülmüştür. Yapılan çalışmalardan elde edilen sonuçlar, spiral şekilli kombine matrikslerin hasarlı iskelet kası dokusunun yenilenmesi için uygun özelliklere sahip olduğunu göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Doku mühendisliği, İskelet kası, 3 Boyutlu doku matriksi
Zincir uzatıcıların elyaf ve dolgu maddeleri ile güçlendirilmiş poli (etilen tereftalat)/polipropilen karışımlarının yapı ve özelliklerine etkisi
Son yıllarda, hammadde kaynakların tükenmesi ve fiyatlarındaki artışlar çevresel ve ekonomik kaygıların hızla artmasına neden olmaktadır. Bu durum, atık miktarının azaltılması ve geri dönüştürülebilir ürünlerin kullanımının önemini arttırmıştır. Özellikle atık hacmi dünya genelinde çok fazla olan tüketim sonrası PET şişe atıklarından katma değeri yüksek endüstriyel ürünlerin tasarlanmasına ve üretilmesine dikkat çekmektedir. Polipropilen (PP)/tüketici sonrası geri dönüştürülmüş poli(etilen tereftalat) (rPET) karışımı çevre dostu ve ekonomik olması açısından çeşitli endüstriyel uygulamalarda büyük ilgi görmüştür. Bu çalışmada, talk, cam elyaf ve karbon elyaf karışımı ile PP/rPET karışımının özelliklerini iyileştirmek amaçlanmıştır. Bu kapsamda, PP/rPET karışımları ve çok işlevsel PP/rPET kompozitlerinin hazırlanması iki ayrı bölümde incelenmiştir. İlk olarak, PP/rPET karışımları eriyik harmanlama yöntemi ile hazırlandıktan sonra enjeksiyonla kalıplanmıştır. Hazırlanan karışımlar çekme testi, eğilme testi, diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), ısı deformasyon sıcaklığı (HDT), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. En iyi mekanik ve termal özellikleri sağlayan PP/rPET kompozisyonu tespit edildi. İkinci aşamada, PP/rPET kompozitleri eriyik harmanlama yöntemi ile hazırlandıktan sonra enjeksiyonla kalıplanmıştır. Maleik anhidrit aşılı polipropilen (PP-g-MA) ve Joncryl® ADR birleştirme ajanı olarak kullanıldı. PP/rPET hibrit kompozitlerin mekanik, morfolojik, elektriksel ve termal özellikleri bağlayıcı ajanların etkileri açısından değerlendirildi. Kompozitlerin mekanik özellikleri çekme ve çentikli Charpy darbe testleri ile karakterize edildi. Kompozitlerin morfolojisi ve dolgu maddesinin dağılımı SEM ile değerlendirildi. Kompozitlerin termal özellikleri, DSC, HDT ve Vicat yumuşatma sıcaklığı (VST) testleri ile karakterize edildi. Elektrik iletkenliğinin tespitinde ise, katı iletkenlik testi uygulandı. Sonuç olarak, zincir uzatıcı varlığında yüksek ısıl ve mekanik özelliklere sahip çok işlevsel PP/rPET kompozitleri elde edilmiştir.
Düşük ve orta molekül ağırlıklı kitosan esaslı hidrojellerin sentezi, karakterizasyonu ve biyobozunurluk özelliklerinin incelenmesi
En büyük avantajı, yenilenebilir bir kaynak ve çevre dostu doğal bir biyopolimer olan kitosan; biyouyumlu, biyobozunur, antimikrobiyal, antitümor etkisi, iyi absorpsiyon kapasitesi ve toksik olmaması gibi sayısız eşsiz özelliğiyle son yıllarda oldukça ilgi gören ve gıdadan kozmetiğe, tarımdan birçok medikal uygulamaya kadar güvenle tercih edilen bir biyomalzeme olmuştur. Çevresel kaygıların ve çevre dostu yenilenebilir kaynaklara ihtiyacın arttığı bugünlerde, ülkemizde çok büyük pazar payına sahip olan deniz ürünleri endüstrisinin neden olduğu bu atıkların geri kazanımıyla yüksek katma değerli ürünlerin üretilmesi ciddi önem arz etmektedir. Bu tez çalışmasında, tüm bu avantaj ve karakteristik özelliklerinden yararlanarak, gluteraldehit ile çapraz bağlı kitosan hidrojellerin hazırlanması amaçlanmıştır. Kitosanı karakterize eden en temel parametrelerden biri olan molekül ağırlığın ve farklı çapraz bağ konsantrasyonunun, sentezlenen hidrojellerin mekanik, morfolojik ve termal özelliklerine etkisi yapılan deneysel çalışmalarla detaylıca incelenmiştir. Başarıyla sentezlenen ve çözünürlükten su absorplama kapasitesine, mekanik dayanımdan in vitro bozunma profiline kadar hem yapısal hem termal özellikleri incelenen kitosan hidrojellerin yara örtüleri, doku mühendisliği ve ilaç salım uygulamaları, tarımsal sulama vb. alanlarda kullanımına olanak sağlayacak birkaç uygun özelliği sunulmuştur. Kitosana göre ağırlıkça %1, %3, %5, %7 ve %10 oranında gluteraldehit (GA) ile çapraz bağlanarak hazırlanan jellerin analizleri, düşük ve orta molekül ağırlık için karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Tüm hidrojellerin FTIR spektrumları incelenmiş, kitosan ve GA'nın Schiff reaksiyonunu doğrulayan imin bağlarının (C=N) oluştuğu görülmüştür. Absorpsiyon çalışmalarında, kitosandaki amino gruplarının protonasyonu nedeniyle en yüksek şişme değerlerine pH 2,0 ortamında ve %1 GA içeren jellerde ulaşıldığı görülmüştür. Bu sonuçlar SEM ve optik mikroskop görüntüleri ile desteklenmiştir. DSC-TGA analizleri; kitosanın termal bozunmasının üç aşamada gerçekleştiğini ve jel matrisi içerisindeki GA oranının artmasıyla bozunma sıcaklıklarının bir miktar düştüğünü göstermiştir. Artan molekül ağırlığı ve çapraz bağ oranıyla hidrojellerin basma modül değerlerinde artış olduğu, yanı sıra bu durumun daha kararlı hale gelerek yapısal bütünlüğünü koruyan kitosan hidrojellerin bozunma hızını azalttığı görülmüştür. Bu durumun; yavaş ve kontrollü bozunmanın arzu edildiği salım çalışmalarında avantaj sağlayacağı düşünülmektedir. Mevcut sonuçlar; sentezlenen kitosan hidrojellerin özellikleri, işlevi ve kullanım alanlarının belirlenmesinin tek bir değişkene bağlı olmayıp molekül ağırlığı ve çapraz bağlayıcı konsantrasyonu yanı sıra ortam pH'ı, sol içeriği, kitosan molekülündeki (CH3CONH2) asetamit gruplarının dağılımı, hazırlanma formu vb. parametrelerin de doğrudan etkili olduğunu ortaya koymuştur. Dolayısıyla, arzu edilen özelliklere uygun kitosan hidrojelin geliştirilmesinde optimum değerlerin sağlanması oldukça önemlidir.
Ceviz kabuğu dolgulu epoksi hibrit kompozit malzemelerin mekanik davranışlarının incelenmesi
Ceviz üretimi açısında önemli bir yere sahip olan Ülkemiz dünyanın önde gelen ceviz üretici ülkeleri arasında yer almaktadır. Cevizlerin üretimi ve tesislerde işlenmesi yan ürün olarak çıkarılan binlerce kg ceviz kabuğunun yakacak olarak tüketilmekte ve üretime katılamadan yok olmaktadır. Bunun tam aksine ceviz kabuğunun selülozik yapıda olması değerlendirilmesi üretime katılması ve ekonomik değer elde edilmesi bol miktarda ceviz üreten ülkemizde önemli bir yere sahip olmaktadır. Termoset ve termoplastik matrisli polimer kompozitler de dolgu maddesi olarak kullanılıp değerlendirilebilir. Bu alanda son yıllarda yapılan geri dönüştürülebilir bir malzeme ve çevreye daha düşük etkili olması, proses kolaylığı gibi olumlu etkileri yanı sıra tarımsal gıda endüstrisi atıklarından veya yan ürünlerinden elde edilen doğal ürünlerin kullanılıp değerlendirilmesi gibi çok sayıda çalışma yapılmaktadır. Üretilen bu tarımsal artıklar üzerine yapılan çalışmalar sürdürülebilir kaynaklar açısından artan bir öneme sahiptir. Bu amaçla tarımsal atık olan ceviz kabuğunun yakılmak dışında ülke ekonomisine katkıda bulunması ve katma değer üretmek adına denizcilik, otomotiv, uzay-havacılık ve savunma sanayii gibi birçok alanda yeni ve ekonomik malzeme üreterek kullanılabilecek bir yapıda ürüne dönüştürülmesi hedeflenmektedir. Çalışmanın içeriğinde Epoksi, talk ve ceviz kabuğu kullanılarak polimer döküm yöntemiyle test numuneleri hazırlayıp test etmektir. İdeal dolgu oranına sahip malzemelerin karışımının uygun olup olmadığının belirlenmesi amacıyla üretilen test numunelerine FT-IR yöntemiyle karakterize edilip gelecek dönemlerde yapılacak çalışmalar kapsamında üretilen numunelerin mekanik testleri darbe testi, çekme testi ve eğme testi gibi mekanik teste tabii tutularak üretilen malzemelerin değerlerinin belirlenmesi işlemi gerçekleştirilecektir.
Kalenderleme prosesinde iki farklı polimer hammaddenin karıştırılarak işleme ve mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi
Polivinil klorür (PVC), tüm dünyada en çok kullanılan polimerlerden bir tanesidir. Polipropilen (PP) ve polietilenden (PE) sonra dünyada en çok üretilen ve kullanılan polimer PVC'dir. PVC'nin mekanik ve işleme özelliklerinin iyileştirilmesi için pek çok farklı katkı maddesi kullanılmaktadır. Bu çalışmada kalenderleme prosesinde işlenebilirliği artırmak için PE, PP ve poli(metil metakrilat) (PMMA) kullanılmıştır. Bu çalışmada PVC ile PE, PP, PMMA polimerleri belirli oranlarda karıştırılarak, ısıl, morfolojik ve mekanik açılardan karakterize edilmiştir. Karışımlar çift taraflı ters yöne dönen miller yardımıyla hazırlanmıştır. Hazırlanan karışımlar film haline getirilmiştir. Karışımlar PVC ile değişik oranlarda (%1, %5, %10) ve sabit dönme hızları (arka silindir 3,5 dev/dk, ön silindir 4,5 dev/dk) ile hazırlanmıştır. Hazırlanan filmlerin karışım esnasındaki makine ve amper değerleri incelenmiş ve film haline gelme özellikleri irdelenmiştir. Kalenderleme prosesinden elde edilen filmler için mekanik, termal, analitik ve görsel yöntemler uygulanmıştır. Termal test olarak diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) kullanılmıştır. DSC analizinde malzemelerin birbiri ile karışımları incelenerek camsı geçiş sıcaklığı (Tg) değerlerindeki değişimler gözlemlenmiştir. Mekanik test olarak ise çekme kopma testi uygulanmış olup, karışımların mukavemetlerinde ve kopma özelliklerindeki değişimler gözlemlenmiştir. Analitik yöntemle ise Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR) kullanılmıştır. FT-IR ile malzeme oranlarının etkisi incelenmiştir.
Poliolefin elastomer esaslı kablo dış kılıfının yanmazlık özelliklerinin iyileştirilmesi
Bu çalışmada, amonyum polifosfat/pentaeritritol esaslı kabaran alev geciktirici (IFR) sistemin organo-modifiye sepiyolit nanokil (SP) ile poliolefin elastomer/lineer düşük yoğunluklu polietilen esaslı kablo dış kılıf bileşim (compound) formülasyonlarında sinerjik etkisi sistematik olarak değerlendirilmiştir. Elde edilen farklı formülasyondaki kablo dış kılıf bileşimlerinin mekanik, termal, alev geciktirici ve morfolojik özellikleri, çekme test cihazı, termogravimetrik analiz cihazı, limit oksijen indeks cihazı, konik kalorimetre cihazı ve taramalı elektron mikroskobu ile analiz edilmiştir. Analiz sonuçları ağırlıkça %60 alev geciktirici katkı maddesi olarak metal hidroksit esaslı ATH içeren ve ticari kullanıma sahip olan referans bileşim formülasyonu ile karşılaştırılmıştır. Bileşim formülasyonlarında, ağırlıkça %25-60 arasında değişen oranlarda kabaran alev geciktirici katkı kullanılmıştır. Ağırlıkça %60 oranında IFR katkısının mekanik değerleri olumsuz etkilediği ve referans bileşimden (compound) beklenen özelliklerin daha düşük katkı oranlarıyla sağlanabildiği gözlenmiştir. IFR oranının %40'tan %25'e düşürülmesi, sadece çekme mukavemetini ve kopma uzama değerlerini iyileştirmekle kalmamış, aynı zamanda ST8 tipi kablo dış kılıf standardının zorunlu yanıcılık gerekliliklerini de sağlamıştır. Bileşim formülasyonlarına ağırlıkça %3 ve %5 oranında damlama önleyici bir ajan olarak organo-modifiye SP nanokil eklenmesi, LOI değerlerini %27 ila %30 arasında bir miktar iyileştirmiştir. SP nanokilinin eklenmesi ve eklenmemesi durumlarında bileşimlerim termal özellikleri, IFR konsantrasyonunun arttırılmasıyla belirli bir dereceye kadar iyileştirilmiştir. Konik kalorimetre sonuçlarına göre, bileşimlerin ısı salım hızı ve toplam ısı salım değerleri gibi yanıcılık parametreleri, hem IFR hem de SP nanokil eklenmesiyle önemli ölçüde iyileştirilmiştir. Ayrıca, damlama önleyici bir ajan olan SP nanokil ilavesi yanma hızını azaltarak, SEM analizi ile konik kalorimetri testine tabi tutulan numune kalıntılarının yüzeylerinde daha az çatlak ve delik ile daha pürüzsüz ve daha kompakt bir karbon kalıntısı sağladığı gözlenmiştir. Yanma sonrası oluşan karbon kalıntısı sebebiyle yanma sırasında polimer yüzeydeki ısı ve kütle transferini sınırlandırdığı kanıtlanmıştır.
Üç boyutlu yazıcılar için karbon nanotüp takviyeli nanokompozit filamentlerin üretilmesi
Üç Boyutlu (3B) baskılama ile üretim tekniği sağladığı önemli avantajlardan dolayı hem akademik hem de endüstriyel alanlarda büyük ilgi görmektedir. 3B baskı teknolojisi prototip ürün üretimini geride bırakıp artık nihai ürün üretimine doğru hızla ilerlemektedir. Bu noktada 3B baskılama sarf malzemesi olarak kullanılan termoplastik filamentler yeterli mekanik özellikler sergileyememektedir. Tez çalışmamızın amacı nano katkılar yardımıyla filamentlerin mekanik özelliklerini iyileştirmek ve filamentlere fonsiyonalite kazandırmaktır. Nano dolgular uygun karıştırma yöntemleri ile termoplastik malzeme içine dağıtılarak iletken filamentlerin üretilmesi planlanmıştır. Elde edilen nanokompozit filamentler 3 boyutlu yazıcılarla test numunesi formuna dönüştürülerek karaketerizasyon testleri uygulanmıştır. % 3, 5 ve 10 nanodolgu içeren çok duvarlı karbon nanotüp/akrilonitril-butadien-stiren (MWCNT/ABS) nanokompozit filamentler, ergiyik depolama ile modelleme (FDM) tipi üç boyutlu (3B) baskı tekniğini kullanmak üzere filament formuna getirilmiştir. Karakterizasyon testlerinin sonucu olarak, MWCNT'nin optimum 3D baskı sıcaklığı ve ihtiva oranı sırasıyla 250°C ve 10 % olarak belirlenmiştir. Elde edilen en optimum iletkenlik değeri olarak 2,13E7 ohm.cm'dir. ABS matrisinde MWCNT'nin varlığı, elastikiyet modülü ve termal özelliklerinde önemli bir iyileşme sağlamıştır, ancak kopma uzaması ve darbe mukavemetinde azalma gözlenmiştir. Bu çalışmada, ABS matrisindeki MWCNT nanodolguların 3D basılı numune morfolojisinde köpük benzeri gözenekli yapılar oluşturmuştur ve bu yapılar çekme dayanımının düşmesine neden olmuştur.
Krom kaplanmış akrilonitril bütadien stiren otomotiv parçalarındaki metal-polimer yapışmasına üretim parametrelerinin etkisi
Günümüzde, otomotiv sektöründe daha yüksek kaliteli, ekonomik ve çevre dostu ürün kullanımı yönünde çalışmalar sürdürülmektedir. Özellikle, estetik, hafif ve ekonomik olması gibi avantajları sayesinde plastik dekoratif malzemeler metallere kıyasla daha fazla kullanılmaktadır. Plastikler metal kaplamalarla yüksek mukavemet, metalik yansıtma ve dekoratif özellik sergileyebilmektedir. Otomotiv sektöründe dekoratif plastik parçaların üretiminde genellikle krom kaplama tercih edilmektedir. Bu çalışmada, enjeksiyonla kalıplanmış ABS parçaların üzerine elektro-kaplama yöntemi ile krom kaplama işlemi uygulanmıştır. Hazırlanan parçalardaki metal-polimer adezyonuna enjeksiyon kalıplama proses parametrelerinin etkisi incelenmiştir. Numuneler kaplanmadan önce stres testine; kaplandıktan sonra Cross-Cut testine ve ısıl çevrime tabi tutulmuştur. Ayrıca kaplanan parçaların mikroçatlak yoğunluğu, kaplama kalınlıkları ve ısıl çevrimden sonra Taramalı Elektron Mikroskobu(SEM) görüntüleri incelenmiştir.
Bor nitrür esaslı polipropilen nanokompozit filmlerin hazırlanması ve özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmanın farklı yöntemler kullanılarak farklı türde bor nitrür esaslı nano tanecikler sentezlenmiş ve taneciklerin morfolojik ve yapısal analizi Fourier Transform Infrared (FTIR), X-ışını difraktometresi (XRD) ve Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile yapılmıştır. İlk adımda mikro boyuttaki hegzagonal bor nitrür, solventsiz bir yöntem olan bazik ergitme ile nano sayfalara (h-BNN) ayrılmıştır. İkinci adımda iki basamaklı "Self-sacrifice template" (Kurban Destekli Yöntem) (SST) yöntemi ile borik asit ve melamin kullanılarak boron nitrit nano kurdeleleri hazırlanmıştır. Hegzagonal bor nitrür nano sayfalarının özelliklerini kıyaslamak için ayrıca benzer yapısal özellikler sergileyen karbon nitrür nano tanecikleri ile nano tüpleri sentezlenmiştir. Sentezlenen nano partiküller eriyik karıştırma yoluyla polipropilen matrise dahil etmek için Masterbatch (MB) yöntemi kullanılmış, seyreltme ve film üretim işlemleri çift vidalı ekstrüderle gerçekleştirilmiştir. Böylece %1, %2, %3 ve %5 dolgulama ağırlık oranına sahip nanokompozit filmler hazırlanmış, Termo Gravimetrik Analizör (TGA) ve diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) termal kararlılığı araştırmak için kullanılmıştır. Sonuçlarda dolgulama oranının artmasyla kristalizasyon (Tc) sıcaklıklarının arttığı ve partiküllerin çoğunlukla PP kristalizasyonu üzerinde çekirdekleştirici ajan davranışı sergiledikleri gözlemlenmiştir. Çalışılan nanokompozitlerin termo-oksidatif stabilitesi üzerinde dolgulama oranının etkili olduğu ve artan dolgu miktarına bağlı olarak termal stabilitenin arttığı bulunmuştur. En iyi termal, mekanik ve reolojik özellikleri sağlayan optimum partikül içeriği, ağırlıkça %3 olarak bulunmuştur
Elyaf takviyeli epoksi matrisli kompozitlerin fotopolimerizasyon ile üretimi
Yüksek performanslı mühendislik malzemelerinden olan elyaf takviyeli epoksi matrisli kompozitler, uzun kür süreleri ve yüksek enerji ihtiyacı gibi dezavantajlarından dolayı sınırlı kullanıma sahiptir. Fotopolimerizasyon, sıvı reçine sistemlerinin çapraz bağlı katı polimerlere dönüşümünü oda sıcaklığında düşük enerji tüketimi ile sağlayan hızlı, ekonomik ve çevreci bir polimerizasyon tekniğidir. Bu noktadan hareketle elyaf takviyeli epoksi matrisli kompozitlerin hazırlanmasında fotopolimerizasyon tekniğinden yararlanılabileceği düşünülmüştür. Bu çalışmada, görünür bölge ışınları ile oda sıcaklığında kısa sürede kürlenen endüstriyel tip epoksi reçine (diglisidil eter bisfenol A ve diglisidil eter bisfenol F (DGEBA/F)) geliştirilmiş ve elyaf takviyeli kompozitlerin üretiminde kullanılmıştır. Bu amaçla, endüstriyel tip epoksi reçinenin derin kürlenmesi için fotopolimerizasyon sırasında üretilen ısının kullanımına dayanan radikal başlatılmış katyonik ön polimerizasyon (RICFP) tekniği seçilmiştir. Bu teknikte, yüzeyde gerçekleşen fotopolimerizasyon reaksiyonu sonucu açığa çıkan ısı enerjisi, formülasyondaki radikal başlatıcıyı aktive eder ve parça kalınlığı boyunca kürlenme sağlanır. Geliştirilen formülasyonda DGEBA/F esaslı bir epoksi reçine ile birlikte fotobaşlatıcı olarak iyodonyum tuzu, uyarıcı olarak tiyoksanton, hızlandırıcı olarak oksetan ve radikal başlatıcı olarak 1,1,2,2-tetrafenil-1,2-etandiol kullanılmıştır. Öncelikle hazırlanan formülasyonlara kalınlık, sertlik, kürlenme hızı ve mekanik özellikler açısından optimizasyon çalışması yapılmış ve görünür ışıkla en etkili kürlenen formülasyon seçilmiştir. Bu formülasyon FT-IR, DSC, TGA ve üç nokta eğme testleri ile karakterize edilerek özellikleri belirlenmiştir. Daha sonra farklı elyaf formlarında (keçe, çok yönlü, dokuma) cam ve karbon elyaflar ile optimize edilmiş epoksi reçine formülasyonu kullanılarak el yatırması, vakum torbalama ve vakum infüzyon yöntemleriyle elyaf takviyeli kompozitler hazırlanmıştır. Bu kompozitler görünür bölge ışınları ile oda sıcaklığında 15 dakika gibi oldukça kısa sürede elde edilmiştir. El yatırması yöntemiyle hazırlanan cam elyaf takviyeli kompozitler diğer kompozitlere göre daha iyi kürlenme performansı göstermiştir. Bu kompozitlerin eğme, çekme ve kayma testleri gibi mekanik karakterizasyonları ilgili uluslararası standartlara göre yapılmış ve konvansiyonel yöntemle amin esaslı sertleştirici ile termal olarak kürlenen referans kompozitler ile karşılaştırılmıştır. Fotopolimerizasyon ile kürlenen kompozitler, referans kompozitler ile benzer mekanik özellikler göstermiştir. Kompozitlerin kırılma yüzeylerinin morfolojik analizi sonucu iyi bir elyaf-matris yapışmasının oluştuğu ve kırılmaların arayüzden meydana geldiği tespit edilmiştir. Ayrıca geliştirilen sistem ile bir prototip imalatı gerçekleştirilmiş ve geleneksel yöntem ile proses karşılaştırması yapılmıştır. Böylece endüstriyel tip epoksi reçinelerin fotopolimerizasyonla kürlenmesi ile elyaf takviyeli kompozitlerin performans kaybı yaşamadan, daha az enerji tüketimi, rekabetçi maliyet ve yatırımla kısa sürede üretilebileceği kanıtlanmıştır. Anahtar Kelimeler: Fotopolimerizasyon, Epoksi reçine, Kompozitler, Hızlı kürlenme, Prototip
Farklı karbon türevleri ve manyetik bileşen içeren polimer kompozitlerde mikro-yapı elektromanyetik dalga sönümleme ilişkisinin incelenmesi
Elektromanyetik dalgaları soğurma özelliği gösteren polimer kompozitlerin geliştirilmesi hem literatür hem de endüstriyel AR-GE projelerinde büyük ilgi çekmektedir. Bu konuyla ilgili çalışmalarda ise genellikle farklı iletken karbon türevlerinin ya da manyetik özellik gösteren bileşenlerin bir polimer faz içerisinde dağıtılarak polimer kompozitlerin hazırlanması yaygın kullanılan bir tercihtir. Bu tarz çalışmalarda ise daha çok epoksi, silikon ya da bir termoplastik esaslı bir polimer faz içerisinde bu dolgular fiziksel olarak dağıtılmakta ve performans özellikler incelenmiştir. Buna rağmen farklı dolguların geometrik özellikleri, dolgu/polimer etkileşimleri, dolgu dağılımının etkisi gibi polimer kompozitlerdeki mikro yapısal özelliklerin etkisinin elektromanyetik dalga soğurma ilişkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Tez kapsamında endüstriyel olarak yaygın bir şekilde kullanımı bulunan ve geniş bir sıcaklık aralığında yüksek mekanik mukavemet sunan Akrilonitril bütadien stiren (ABS) polimerine farklı manyetik özellikli toz formundaki dolgu ve karbon türevli dolgu kullanılarak hazırlanan kompozitlerin öncelikle taramalı elektron mikroskobu (SEM), dinamik mekanik analiz (DMA) ve reolojik analizlerle işleme ve mikro-yapı özellikleri incelenerek daha sonra dielektrik parametreleri ve elektromanyetik dalga soğurma özellikleri incelenmiştir.
Akrilik kauçuğun yanmazlık özelliklerinin iyileştirilmesi
Poliakrilik kauçuğu (ACM), çeşitli akrilat monomerlerin kopolimerizasyonundan elde edilmektedir. Kullanılan akrilatlar; etil akrilat ve/veya butil veya oktil akrilat, etilmetoksi veya etiloksi akrilattır. Elde edilen akrilik kauçuklar yağa, ısıya, yaşlanmaya ve ozona karşı çok dayanıklıdır. Akrilik kauçukların gerilim özellikleri doğal ve nitril kauçuk kadar iyi değildir. Özellikle yeni nesil ACM'ler 160-170°C civarında 1000 saat kadar çalışabilirler. Fakat yüksek sıcaklıklarda yumuşama gösterirler. ACM vulkanizatları hayvansal, bitkisel ve mineral yağlarda şişmeye karşı, floro elastomeri (FKM) hariç, diğer kauçuklara göre daha dayanıklıdır ki bu özellik sıcaklığın yükselmesiyle azalır. Akrilik kauçukların kimyasallara karşı da direnci pek iyi değildir. Kuru çalışma özelliği kötüdür, düşük sıcaklık ve suda kullanımı uygun değildir. Akrilik kauçukların %90'ından fazlası otomotiv sanayinde kullanılmaktadır. Genellikle krank şaftlarında, otomatik ve diferansiyel transmisyonlarda şaft keçesi olarak ve bunların yanında o-ringlerde, valflerde ve yağ hortumlarında kullanılırlar. Sektörde bu uygulamalarda genellikle yüksek fiyatlı FKM tercih edilmektedir. Ancak, florlu kauçukların fiyatları ACM ile kıyaslandığında ortalama 3 kat daha yüksektir. Bu çalışmada ACM kauçuğunun yanmazlık özelliklerini artırarak FKM yerine alternatif malzeme olarak kullanılması amaçlanmaktadır. Halojen içermeyen alev geciktirici malzemeleri eklenerek, ACM kauçuğun yüksek sıcaklıktaki performansı raporlanmıştır.
Halloysit içeren PVC kompozitlerin üretimi: Isıl ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Polivinilklorür (PVC), endüstride en çok kullanılan termoplastik malzemelerden biridir. Yangın dayanımı, kimyasal dayanımı ve mekanik özelliklerinden dolayı birçok mühendislik uygulamasında kullanılmaktadır. PVC'nin yangına dayanıklılığı çeşitli dolgu maddeleri eklenerek artırılabilir. Bu çalışmada, PVC/Mg(OH)2 kompozitlerinin termal ve mekanik özelliklerini iyileştirmek için halloysit nanotüp (HNT) kullanılmıştır. Kompozit kompaundlar, PVC'nin, plastikleştirici, magnezyum hidroksit, HNT ve diğer işlem katkı maddeleri ile dahili bir karıştırıcıda eritilerek karıştırılmasıyla üretilmiştir. Test numuneleri, şeritler şeklinde laboratuvar tipi bir ekstrüder ile püskürtülerek hazırlanmıştır. Kompozitlerin termal özelliklerini belirlemek için DSC ve TGA analizleri yapılmıştır. Kompozitlerin kritik oksijen indeksi (LOI) değerleri ve çekme mekanik özellikleri de incelenmiştir. Yüksek magnifikasyonlu SEM görüntülerinden, Mg(OH)2 dolgusunun büyük tabaka bloklar halinde matris içinde dağıldığı görülmüştür. Ayrıca silika nanotüplerin, kompozit içinde tekli dağılım yanında, aglomer/agregat formunda da dağılım sergilediği izlenmiştir. Mg(OH)2 ile birlikte HNT dolgusunun kullanıldığı kompozitlerde, HNT artışı ile polimer moleküllerindeki artan segment hareketliliğindeki kısıtlamalardan dolayı 85 ºC civarındaki camsı geçiş sıcaklığı gözlenmemiştir. HNT içermeyen Mg(OH)2 dolgulu kompozite kıyasla, HNT dolgulu PVC/Mg(OH)2 kompozitlerdeki PVC kristalizasyon yüzdesinde, HNT miktarı artışı ile artış görülmüştür. Bu sonuç, HNT dolgusunun PVC kristalizasyonu için çekirdekleştirici ajan olarak davranmasına dayandırılmıştır. DSC analiz sonuçlarına göre, PVC jelleşme oranı, kompozit içerisindeki HNT oranı arttıkça azalma eğilimi göstermiştir. Dolgu olarak %100 HNT kullanıldığında, bu azalma kendini maksimum seviyede göstermiştir. PVC kompozit içerisindeki HNT oranı arttıkça elastik modül değeri artmıştır. PVC kompozitlerde HNT artışı ile azalan jelleşme oranı nedeniyle beklenen modül değerindeki azalmayı, sertlik veren HNT dolgusunun kompanse ettiği sonucuna varılmıştır. Mg(OH)2 kullanılmayan sadece HNT içeren kompozitte ise çekme mukavemeti ve tokluk değerlerinde önemli azalma bulunmuştur. TGA analizleri sonucunda, HNT içeren kompozitlerde, sadece Mg(OH)2 dolgusu içeren refereans kompozite kıyasla, bozunma hızlarında azalma gözlenmiş ve bu sonucun aynı kompoziyonlarda artan Td50 sıcaklık değerleri ile uyumlu olduğu için ısıl kararlılık artışı göstergesi olduğu düşünülmüştür. Her iki dolguyu da içeren kompozitlerin LOI analizleri sonucunda, HNT oranı arttıkça gerekli olan oksijen konsantrasyonu değerinin, sadece Mg(OH)2 içeren kompozite kıyasla arttığı görülmüştür. Diğer yandan sadece HNT içeren kompozitin LOI değerinin, sadece Mg(OH)2 içeren kompozite kıyasla azaldığı saptanmıştır. Sonuç olarak, PVC polimeri ile Mg(OH)2 ve HNT dolguları beraber kullanıldığında bir sinerjistik etki oluşturmuş ve toplam dolgu miktarı içinde %10, 15 ve 20 oranında HNT kullanıldığında, iyileşmiş mekanik ve ısıl özellikler elde edilmiştir.
Genleşebilir grafit katkılı akrilonitril bütadien kauçuk kompozitlerinin geliştirilmesi ve özelliklerinin incelenmesi
Akrilonitril bütadien kauçuğu (NBR), mineral yağlara, bitkisel yağlara, petrol ve çeşitli kimyasallara karşı göstermiş olduğu dayanıklılık gibi üstün performans özelliklerinden dolayı özellikle otomotiv endüstrisinde conta ve o-ring gibi sızdırmazlık elemanlarının üretiminde yaygın olarak kullanılan benzersiz bir sentetik kauçuktur. Ayrıca son derece zorlu çalışma koşullarına dayanabilmesi NBR'yi ideal bir malzeme haline getirmektedir. Ancak NBR düşük limit oksijen indeksi (LOI) değerine sahip yanıcı bir malzemedir. Halojen içermeyen mineral bazlı bir alev geciktirici olan genleşebilir grafit (EG), şişerek oluşturduğu gaz geçirimsiz bariyer tabaka sayesinde malzemelerin yanıcılığını azaltmakta olup duman azaltma ve toksik gaz oluşumunu önleme özellikleri açısından da sürdürülebilir ve çevre dostu bir malzeme olarak bilinmektedir. Bu çalışmada, takviyelendirici dolgu maddesi olarak karbon siyahı ve alev geciktirici dolgu maddesi olarak genleşebilir grafit kullanılarak çeşitli NBR kauçuk kompozitleri basit iki aşamalı harmanlama yöntemi ile hazırlanmıştır. NBR kauçuğunun ana reçetesi sabit tutularak yapıya 2, 4, 8, 10 ve 20 phr EG ilavesinin NBR esaslı kauçuk kompozitlerin malzeme özelliklerine etkisi çok yönlü olarak incelenmiştir. Reolojik özellikleri, çekme dayanımı, kopma anında uzama, kalıcı deformasyon, sertlik ve yoğunluk gibi özellikleri belirlenen kauçuk kompozitlerin yanmazlık özelliği, LOI ve UL-94 yatay yanma testi kullanılarak incelenmiştir. Aynı zamanda havaya karşı ısıl oksidatif ve motor yağına karşı ısıl yaşlanma özellikleri ve farklı çözücülere karşı göstermiş oldukları dayanımlarını belirlemek üzere yaşlandırma testleri öncesi ve sonrası numunelerin sertlik, kopma mukavemeti, kopma anında uzama ve ağırlık kaybı değerlerinde meydana gelen değişimler incelenmiştir.
PS/SIBS/KARBON nanotüp kompozitlerin üretimi, ısıl vemekanik özelliklerinin incelenmesi
Literatürde farklı stirenik termoplastik elastomerlerin (SIS, SEBS, SBS vs), PS polimeri ile birlikte blend nanokompozit hazırlamada kullanıldığı çalışmalar mevcuttur. Fakat, polistiren-poliizobutilen-polistiren (SIBS) triblok kopolimer içeren PS blendi ile ilgili çalışmaların oldukça az olduğu görülmüştür. PS/SIBS ile karbon nanotüp (CNT) dolgunun kullanıldığı bir nanokompozit çalışmasına ise rastlanmamıştır. Bu çalışmada, PS/SIBS blendleri ve PS/SIBS/CNT nanokompozit kompaundları, eriyik harmanlama yöntemiyle bir dahili karıştırıcıda hazırlanmış ve elde edilen nano kompozitlerin şekillendirilmesi laboratuvar tip bir sıcak preste gerçekleştirilmiştir. Hazırlanan malzemelerin detaylı morfolojik, ısıl ve mekanik özellikleri dolgu yükleme derecesi açısından incelenmiştir. Üretilen blendlerde, PS matris içindeki, SIBS elastomer partikül boyutu, SIBS oranı arttıkça artmış ve bunun sonucunda beklendiği gibi, malzemelerin modül, çekme dayanımı ve tokluk değerleri azalırken, darbe direnci değerleri artmıştır. Ağırlıkça %20 SIBS içeren PS blendinin darbe mukavemeti değerinin, saf PS matris polimerine kıyasla yaklaşık %530 arttığı bulunmuştur. Bu blendin CNT dolgusu (3,5,7,10 phr) ile karıştırılması sonucu oluşturduğu nanokompozitlerde ise, nanotüp oranı artışı ile PS20SIBS blendine kıyasla, SIBS elastomer partiküllerinin boyutunun azaldığı görülmüştür. Bu sonuç, matris içinde dağılan nanotüplerin, proses sırasında PS viskozitesini arttırması sonucu, elastomer fazların birleşmesini engellemesine bağlanmıştır. Nanokompozitlerin tokluk, modül ve çekme dayanımı değerlerinin ise blende nazaran arttığı, darbe dirençlerinin ise azaldığı saptanmıştır. Hazırlanan malzemeler arasında, mekanik özellikler açısından optimum kompozisyona sahip olduğu düşünülen 5 phr CNT içeren nanokompozitin tokluk değerinin, PS20SIBS blendine kıyasla %117 arttığı, aynı nanokompozitin sabit gerilim altındaki sünme deformasyonunun ise, blende kıyasla yaklaşık %40 azaldığı bulunmuştur. Hazırlanan tüm PS20SIBS/CNT nanokompozitlerin ağırlıklarının %50 sini kaybettikleri sıcaklık (Td50) değerlerinin ve maksimum bozunma hızlarındaki sıcaklıklarının, PS20SIBS blendine göre yüksek olduğu ve bu nedenle ısıl kararlıklarının arttığı saptanmıştır.
Fındık kabuğu dolgulu polipropilen kompozitlerin termoplastik elastomerlerle modifikasyonu ve karakterizasyonu
Polimer kompozitlerde, inorganik dolgular, malzemelerin mekanik ve fiziksel özelliklerinin arttırılması amacıyla yaygın olarak kullanılmaktadır. Ülkemizde üretiminin dünya sıralamasında lider olduğu ve kolay bulunabilirliği, kendine has rengi (renklendirmede de kullanılabilir) düşük maliyeti nedeniyle fındık kabuğu inorganik bir dolgu malzemesine alternatif olarak kullanılabilmektedir. Çalışmada; PP matris içerisine farklı oranlarda fındık kabuğu, SEBS, SEBS-g-MA katılarak organik-inorganik katkılı hibrid polimer kompozitler elde edilmiştir. Aynı zamanda polimer kompozitlerde fındık kabuklarının atık olarak kullanılması yerine, ülke ekonomisine katma değer yaratan katkı malzemesine dönüştürülmesi amaçlanmıştır. PP polimer matris içerisine ilave fındık kabuğu, SEBS ve SEBS-g-MA katkılı hibrid kompozitlerin mekanik ve fiziksel özellikleri (çekme, eğme, darbe, yoğunluk, sertlik, renk, parlaklık ölçümü vb.), termal özellikleri (HDT, VICAT, DSC vb.) ve mikro yapılar (SEM) incelenmiştir. Hazırlanan numune karışımlara uygulanan testler incelendiğinde, PP matris içerisinde fındık kabuğu ilavesi arttıkça çekme mukavemetinde düşme, elastisite modülünde ise artış gözlenmiştir. Ancak karışım içerisine fındık kabuğu ilavesi ile birlikte, SEBS ilave edilen numunelerde çekme mukavemetinde ve elastisite modülünde düşme, yine karışım içerisine fındık kabuğu, SEBS-g-MA ilavesi ile hazırlanan numunelerde çekme mukavemetinde düşme, elastisite modülünde de SEBS ilavesine göre ise artış gözlemlenmiştir. Eğme mukavemeti fındık kabuğu ilavesi ile artış gösterirken SEBS ve SEBS-g-MA ilavesiyle düşme gözlenmiştir. Eğme elastisite modülünde genel anlamda SEBS ve SEBS-g-MA ilave edildiğinde ise düşme eğilimi gözlemlenmiştir. Matris içerisinde fındık kabuğu, SEBS ve SEBS-g-MA oranı arttıkça darbe mukavemetinde artış gözlenmemiştir. PP matris içerisine fındık kabuğu ilave edilerek hazırlanan numunelerin, yoğunluk, DSC sonuçları artış gösterirken, SEBS ve SEBS-g-MA karışım oranı arttıkça, HDT VICAT B sonuçlarında düşme gözlemlenmiştir. Numunelere uygulanan sertlik ölçümlerinde (Shore D) sadece fındık kabuğu bulunan karışımlarda sertlik artış göstermiş, fakat karışıma SEBS ve SEBS-g-MA ilave edildiğinde sertliğin düştüğü tespit edilmiştir. Fındık kabuğu katkılı numunelerin renk ölçümünlerinde fındık kabuğu katkı miktarı arttıkça, iki renk arasındaki farkın giderek arttığı görülmektedir. Natürel PP'ye %5 oranında eklenen fındık kabuklarıyla oluşan yeni renk fındık kabuğunun nispeten açık olan rengine daha yakın değerde elde edilirken, katkı oranı %10, %15 ve %20 değerine ulaştığında giderek farklılaşmaktadır. Sonuç olarak, polimer kompozit üretiminde fındık kabuğunun dolgu malzemesi olarak kullanılabileceği farklı inorganik malzeme ilaveleriyle de hibrid kompozitler üretilebileceği, ve doğal bir renklendirici olarak polimer üretim proseslerinde kullanılabileceği, ayrıca ısıl ve mekanik özelliklerinin iyileştirilebilir ve doğa dostu ve ekonomik kompozitler üretilebileceği düşünülmektedir.
Montmorillonit dolgulu HIPS/EVACO blend kompozitlerinin üretimi ve ısıl ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Bu projede amaç, organik montmorillonit (Org-MMT) ve poli(etilen vinil asetat karbon monoksit) (EVACO) uyumlu kauçuk katkı maddesi ile dolgulanmış HIPS ile harmanlanmış yeni nanokompozitlerin üretilmesi ve termal ve mekanik özelliklerinin incelenmesidir. HIPS/EVACO blendi (ağırlıkça 80/20 oranında) ve bu blendin 1,3,5 phr Org-MMT katkılı üçlü nanokompozit ile HIPS/Org-MMT ikili nanokompozit kompaundları laboratuvar tip bir dahili karıştırıcıda eriyik harmanlama yöntemiyle hazırlanmıştır ve sıcak pres kullanılarak şekillendirilmiştir. Hazırlanan malzemelerin detaylı morfolojik, ısıl, statik ve dinamik mekanik özellikleri, uyumlaştırıcı etkisi ve dolgu yükleme derecesi açısından incelenmiştir. X-ışını difraktogramlarından üretilen kompozitlerin aralanmış tabakalı nanokompozit yapısına sahip olduğu bulunmuştur. Üretilen blend ve nanokonpozitler, saf HIPS ve HIPS/Org-MMT ikili nankompozitlere kıyasla, geniş bir sıcaklık aralığında (-50 °C ve +80 °C), daha yüksek bir dinamik mekanik sönümleme (tanδ) performansı sergilemişlerdir. HIPS/EVACO blendinin sönümleme değeri, saf HIPS'e kıyasla 25 °C'de % 54 artarken, üçlü nanokompozitlerde bu değer yaklaşık % 104 olarak saptanmıştır. EVACO içermeyen ikili nanokompozitlerin mekanik sönümleme performansları ise saf HIPS'e göre değişmemiştir. Ayrıca, üçlü nanokompozitlerin bu sıcaklıktaki depolama modülü değerleri HIPS/EVACO blendine göre artmış olup malzemelerin elastik karakterinin yüksek olduğunu göstermektedir. Bu sonucun, blende kıyasla, nanokompozitlerin daha heterojen ve daha çok sayıda ve küçük çatlaklar içeren kırık yüzey morfolojileri ve daha düşük sünme deformasyonu ile daha yüksek deformasyon geri kazanım değerleriyle uyumlu olduğu görülmüştür. HIPS/EVACO blend nanokompozitlerin darbe mukavemeti değerleri, blend, saf HIPS ve ikili kompozitlere kıyasla artmıştır. Diğer yandan, nanokompozitlerin tokluk değerleri saf HIPS ve blende göre azalmış ve bu sonuç, birbiri ile uyumlu olmayan HIPS ve EVACO polimerlerinin arafazında, çekme deformasyonu sırasında oluşan olası büyük kavitelere dayandırılmıştır. Üçlü nanokompozitlerin, HIPS polimerine kıyasla, daha yüksek sıcaklıkta daha düşük bozunma hızları ve daha yüksek miktarda kül oranları ile, yüksek ısıl kararlılık sergiledikleri saptanmıştır. Sonuç olarak, 3 ve 5 phr Org-MMT içeren nanokompozitlerin optimum sertlik/sönümleme dengesine sahip oldukları görülmüştür.
Eriyik harmanlama ile polilaktik asit özelliklerinin iyileştirilmesi
PPoly (lactic acid) (PLA) is part of the aliphatic polyester family and consists of α-hydroxy acids. In addition, it is a biodegradable polymer that can also be used in industrial areas, obtained from the fermentation of renewable resources such as corn, wheat, potatoes, and starch. It is a biodegradable, biocompatible material and is a high-modulus thermoplastic polymer with high strength, available from renewable resources. The biodegradable nature of PLA makes it a sustainable, promising, and popular raw material for many fields from packaging to the textile industry. The wide application areas are due to the processability of PLA. Because PLA is a rigid polymer, its flexibility is low and its elongation at break values is generally low. This is one of the most important problems of PLA-based products. Mechanical properties of PLA, such as tensile strength and elastic modulus, limit its use in applications. It is also brittle below the glass transition temperature (Tg), which is in the range of 50-60 °C. The brittleness of PLA is its biggest and most important disadvantage. PLA has low abrasion resistance and hydrolysis resistance because it is a hard and brittle material. To overcome these questions, it will be blended with different polymers and compatibilizers and compared with both traditional and modern production methods and their use in the industrial field will be examined. In order to modify the thermal, morphological, and mechanical properties of PLA, it is blended with different polymers. To this disadvantage of PLA, it is aimed to eliminate the weak properties by preparing blends with polymers such as PET and PBT. Thus, new raw materials can be provided to many sectors, especially textile, automotive and electronic products, by preparing materials that are biodegradable, environmentally friendly, and with better p, performance properties. In this study; PLA/PBT and PLA/PET blends prepared to contain 5%, 10%, and 15% PBT by weight and PET in the same proportions, maleic anhydride grafted ethylene (EBA-g-MAH) as a compatibilizer, random ethylene-methyl acrylate-glycidyl methacrylate (Production was carried out in a twin screw extruder using GMA) terpolymer and Joncryl as chain extender. PLA/PBT and PLA/PET blends blended in different ratios were produced without compatibilizer, without compatibilizer and by adding a chain extender, and the rheological, physical, mechanical, and thermal properties of these blends were characterized.For the characterization of the PLA/PBT and PLA/PET blends created, first rheological, physical, mechanical, and thermal analyzes of neat PLA, PBT, and PET polymers and then PLA blends performed time sweep test was performed as a rheological test. Densities of polymers and blends, shore D hardness, tests and mold shrinkage properties were analyzed for physical characterization. For mechanical tests, tensile strength, tensile strength, elastic modulus and Izod impact strength properties were examined.In the thermal analysis part, HDT/VICAT tests of neat polymers were made and it was observed how the use of a compatibilizer and chain extender affected the thermal properties. It was also observed that blend samples containing 10% PBT, and 10% PET showed the highest mechanical properties. In all analysis test results, the properties of neat PLA, PBT, and PET polymers and PLA blends change when compatibilizer or chain extender is used were analyzed. It is seen that repeating the extrusion process for the second time in PLA/PBT and PLA/PET blends prepared using compatibilizers increases the mechanical properties positively. For this reason, in the comparison of the mechanical properties of the samples extruded for the second time, the values of the samples produced were compared and it was thought that the samples that were extruded for the second time were blended more efficiently. mostly performance products were used and comments were made on them. It was concluded that when the double extruder process is performed on samples without compatibilizer, the molecular weight decreases due to repeated heat treatment, the mechanical properties are reduced due to degradation, and yet it is better in the samples without compatibilizer, so the use of compatibilizer and additionally the mechanical properties are further improved.
UV ile başlatılan çift emülsiyon sistemleri kullanılarak polimer partiküllerinin hazırlanması
Biyolojik esaslı monomerlerin polimer malzeme hazırlama proseslerine adaptasyonu yenilenebilir kaynakların kullanımı açısından oldukça önemlidir. Bu noktada biyo- türetilmiş monomerlerin en geniş sınıfı olan terpenler zincir yapılarında bulunan iki veya daha fazla sayıda doymamışlık içeren fonksiyonel grup ve izopiren benzeri yapıları nedeniyle polimer kimyası açısından önem arz etmektedir. Ancak terpenlerin bölgesel seçiciliği ve yüksek reaktivitesi terpen esaslı polimerlerin sentezinde karşılaşılan en önemli dezavantajdır. Bu tez çalışmasında biyo-esaslı monomerlerden olan mirsen esaslı polimerik partiküller çift emülsiyon yöntemi kullanılarak sentezlenmiştir. Polimerik partiküllerin kısa sürede ve daha verimli bir şekilde elde edilebilmesi için polimerizasyon, fotobaşlatıcı varlığında UV ile başlatılmıştır. Tez çalışması poliHIPE sentezi, çift emülsiyon yöntemi ile partikül sentezi ve partiküllerin fonksiyonlandırılması olarak üç aşamada gerçekleştirilmiştir. Makrogözeneklilik ve optimum morfolojiye sahip terpen esaslı poliHIPE monolitleri, bir monoterpen olan β-mirsen'in glisidil metakrilat (GMA) ve etilen glikol dimetilakrilat (EGDMA) ile çapraz bağlanması sonucu elde edildi. Optimum özelliklere sahip poliHIPE formülasyonundan yola çıkılarak çift emülsiyon yöntemi ile sentezlenen polimerik partiküller tez çalışmasının üçüncü aşamasında UV ışık altında 1,2,4-triazol-5-tiol (ATT) ile fonksiyonlandırıldı. Elde edilen monolit ve partiküllerin yapısal özellikleri Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FTIR); morfolojik özellikleri Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Branneur-Emmet-Teller Yüzey Alanı analizleri; termal özellikleri ve kararlılıkları ise TGA analizi ile incelendi. Sonuç olarak, β- mirsen oranı, emülgatör türü ve oranı, komonomer türü ve oranına bağlı olarak monolit ve partiküllerin kararlılığının değiştiği sonucuna varıldı.
Atık poli(laktik asit) esaslı deniz çayırı ve leonardit katkılı biyokompozit malç filmlerin çözeltiden döküm yöntemi ile hazırlanması ve özelliklerinin incelenmesi
Yeterli gıdanın sağlanması için kimyasal gübre, pestisit ve petrol türevli malç filmlerin kullanımı ile sera gazı salınımı, ürün güvenliği ve plastik kirliliği arasındaki ilişki tartışılmaktadır. Son zamanlarda toprak-bitki koruyuculuk ve verimlilik açısından düzenli artan miktarda kullanılan petrol türevli malç filmler toprak kirliliğine yol açmaktadırlar. Petrol kaynaklı polimerlere alternatif olarak biyobozunur polimerlerin ve biyokompozitlerinin araştırılması ve kullanılması da artmaktadır. Atık sorununa geri ve ileri dönüşümle çözüm bulmak döngüsel ekonomi ve sürdürülebilir kalkınma açısından en büyük değer olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu çalışmada, 3B yazıcı poli(laktik asit) (PLA) filament atıkları değerlendirilmiştir. PLA, deniz çayırı (Seagrass/Posidonia oceanica), leonardit ve Polietilen Glikol (PEG) 6000 ile farklı bileşimlerde filmler çözeltiden döküm yöntemi ile hazırlanmıştır. Bu filmlerin Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektrometresi (FT-IR) ile yapı tayini, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile film yüzeylerinin morfolojik ve glossmetre ile parlaklık özellikleri incelenmiştir. Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ve Termogravimetrik Analiz (TGA) ile termal özellikleri araştırılmıştır. Çekme testi ile mekanik özellikleri belirlenmiştir. Ayrıca, toprağa gömme testi ile filmlerin biyobozunurluk özellikleri incelenmiştir. İlave edilen dolgular ile PLA'nın biyobozunurluğu arttırılmıştır.
Poliester-esaslı makrogözenekli köpüklerden açık-hücresel yapılı karbonların hazırlanması ve ısıl enerji depolamada kullanılması
Bu tez çalışması, ısıl enerji depolama alanında kullanılmak üzere açık-hücresel yapı sergileyen makrogözenekli polimer ve karbon monolitlerin hazırlanmasını kapsamaktadır. Bu kapsamda, kullanılan yüksek iç fazlı emülsiyon (HIPE) kalıplama yönteminin temel prensibi, morfolojik özelliklerin kontrolünü sağlamak amacıyla HIPE'leri gözenek oluşturmak için bir şablon olarak kullanımına dayanmaktadır. HIPE'ler iç faz hacmi toplam emülsiyon hacminin en az %74.05'ini oluşturan sistemlerdir. HIPE'lerin sürekli fazı veya her iki fazının monomer(ler) içermesi durumunda, monomer içeren faz, uygun koşullar altında polimerleştirilebilir. Ardından iç faz uzaklaştırılarak poliHIPE'ler elde edilir. PoliHIPE'ler yüksek oranda çapraz bağlı ve hiyerarşik gözenek morfolojisine sahip polimerlerdir. PoliHIPE'ler gözenekli karbonların hazırlanmasında şablon olarak kullanılabilmektedir. Bir poliHIPE'den gözenekli bir karbon monoliti elde edebilmek için yüksek oranda çapraz bağlı poliHIPE monolitinin inert atmosfer koşullarında kontrollü olarak karbonize edilmesi gerekmektedir. Bu aşamada monolit yapısının korunması oldukça önemlidir. Karbonizasyon işlemi ile spesifik yüzey alanı belirgin oranda arttığından, yüzey alanının önemli olduğu uygulamalarda karbonize monolitlerin kullanımı belirgin bir avantaj sağlamaktadır. Bu çalışmada, ticari bir doymamış poliester reçinesi ve çaprazbağlayıcı ko-monomerler olarak farklı oranlarda divinilbenzen (DVB) ve vinilbenzil klorür (VBC) kullanılarak yağ-içinde-su (yağ/su) türünde HIPE'ler hazırlanmıştır. Ardından, HIPE'lerin ısıl olarak kürleştirilmesi yolu ile poliester-esaslı poliHIPE monolitleri sentezlenmiştir. Sentezlenen poliHIPE monolitlerin gözenek morfolojisisi incelenerek ısıl enerji depolama uygulamalarında kullanılmak üzere en uygun poliHIPE monoliti matris olarak belirlenmiştir. Ardından, seçilen poliHIPE monolitinin çapraz bağ oranının arttırılması amacıyla Fridel-Crafts alkilasyonu ile aromatik halkalar üzerinden hiper-çapraz bağlama reaksiyonu gerçekleştirilmiştir. Hiper-çapraz bağlama ile sentezlenen poliHIPE monolitinin spesifik yüzey alanı da belirgin olarak arttırılmıştır. Daha sonra, sentezlenen poliHIPE matris ve hiper-çapraz bağlı matris inert koşullar altında karbonize edilerek poliHIPE türevi makrogözenekli karbonlar elde edilmiştir. Tez çalışmasının son aşamasında elde edilen poliHIPE monolit, hiper-çapraz bağlı monolit ve bu monolitlerden türetilen makrogözenekli karbonlar uygulama özelliklerinin saptanması amacıyla kompozit faz değiştiren malzemelerin (FDM'lerin) hazırlanmasında kullanılmıştır. Bu amaçla parafin-esaslı, 18 karbonlu RT-18HC ve yağ asidi-esaslı lorik asit (LA) FDM olarak kullanılmıştır. FDM'lerin makrogözenekli matrislere impregnasyonu vakum altında impregnasyon yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Elde edilen kompozit FDM'lerin kimyasal yapısı ve ısıl enerji depolama kapasiteleri araştırılmıştır. Elde edilen bulgular poliester-esaslı poliHIPE monolitlerin ve hiper-çapraz bağlı monolitlerin ısıl enerji depolama uygulamalarında umut vaadedici bir performans sergilediğini ortaya koymuştur.
Cam elyaf yüzey kaplamaları için su bazlı poliüretan dispersiyonlarının sentezi ve karakterizasyonu
Hem sürekli hem de süreksiz formlarda cam elyaf, taşıt ve ulaşım, yenilenebilir enerji, inşaat, kimya endüstrisi, elektronik, tüketici ürünleri vb. dahil olmak üzere insanların modern yaşamlarında çeşitli seçenekler sunar. Su bazlı poliüretanlar, dispersiyon ortamı olarak su kullanılarak yapılan fonksiyonel polimerlerdir. Su bazlı poliüretanlar, solvent bazlı poliüretanlara göre daha çevre dostu olup, taşınması ve depolanması daha kolaydır. Su bazlı poliüretanlar; plastikler, boyalar, yapıştırıcılar, mürekkepler, biyomalzemeler ve diğer alanlardaki geniş uygulamaları nedeniyle ticari sektörde artan ilgi çekmektedir. Kompozitlerin doğal bir bileşeni olarak cam elyaflar, organik matrisler için takviye olarak kullanılır. Saf cam elyafına uygulanan elyaf haşıllama, cam elyaflarının ve bunların kompozitlerinin üretiminde yer alan en önemli bileşendir. Diğer bir deyişle, cam elyaflar söz konusu olduğunda, boyutlandırma, çoğu takviye ürününün ve bunların kompozitlerinin başarısı veya başarısızlığı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bunun nedeni, boyutlandırmanın o ürünün işlenebilirliği ve performansında önemli bir rolü olmasıdır. Film oluşturucu ve birleştirme maddesi, takviye edici olarak kullanılan cam elyaf malzemelerin iki ana bileşenidir. Film oluşturucu, kompozit işlemeden önce cam elyafları korumak ve bunları bir arada tutmak, aynı zamanda reçine ile temas halindeyken ayrılmayı teşvik etmek ve tüm filamentlerin tamamen ıslanmasını sağlamak için tasarlanır. Film oluşturucular genellikle bir boyut formülasyonunda malzemenin büyük bir kısmını oluşturur. Film oluşturucular, diğer tüm boyutlandırma gereksinimlerini karşılamaya devam ederken, gerekli polimer matrisine mümkün olduğunca yakın olacak şekilde seçilir. Sonuç olarak, olağan film oluşturucu malzeme aralığı, kompozit matris malzeme aralığını yansıtır. Polivinil asetatlar, poliüretanlar, poliolefinler, poliesterler ve epoksiler en sık kullanılan film oluşturuculardan bazılarıdır. Su bazlı poliüretan dispersiyon teknolojisi, yüksek moleküler ağırlıklı ve suda çözünmeyen malzemelerin birçoğunun cam elyaf yüzeylere uygulanmasına izin verir. Bu tez çalışmasında, termoplastik kompozit uygulamalarında kullanılan cam elyaf ürünlerinde kullanılan 3 farklı su bazlı poliüretan dispersiyonları (PUD) sentezlenmiştir. Poliester bazlı olan 3 farklı su bazlı poliüretan dispersiyonların poliester sentezleri kondenzasyon polimerizasyonu ile 3 farklı hidroksil indeksine sahip olan ester reçineleri sentezlenmiştir. Sentezlenen bu ester reçinelerinden 3 farklı su bazlı poliüretan dispersiyon sentezi aseton proses mekanizması yöntemi ile gerçekleşmiştir. Sentezlenen su bazlı poliüretan dispersiyonlardan aseton distilasyonu gerçekleştirilerek yapılan solvent içermeyen çevre dostu nihai ürünlerin karakterizasyonları yapılmıştır.
Perlit katkılı poli(laktik asit) kompozitlerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
Son yıllarda dünyanın dengesi açısından önem taşıyan ekolojik kirliliklerin iklim değişikliği olarak hissedilebilir boyutlara ulaşması insanlığı çevre dostu, sürdürülebilir hammadde ve proseslere yönlendirmektedir. Dünyada en çok kullanılan hammaddelerden birisi olan polimerlerin geri dönüştürülebilir veya doğada kısa sürede parçalanabilir olmaları doğaya verilen zararı ciddi şekilde azaltacağı için tüketicilerden gelen talep doğrultusunda üreticiler bu tür ürünlerin geliştirilmesine ilişkin girişimlerde bulunmaktadır. Piyasada en çok tüketilen biyobozunur polimerlerden olan poli(laktik asit) (PLA) bilimsel arenada da en çok araştırılan biyopolimerlerdendir. PLA enjeksiyon, ekstrüzyon gibi tekniklerle plastik parça, film veya lif gibi farklı formlarda ürünün geliştirilmesinde kullanılabilmektedir. PLA doğa dostu bir polimer olmasına rağmen, rijit yapısı nedeniyle özellikle film üretiminde çeşitli sorunlar yaşanmaktadır. Bu dezavantajı minimize etmek için PLA karışımlarının hazırlanması veya PLA'nın plastikleştirilmesi en çok tercih edilen yöntemlerdendir. Perlit, yüksek oranda su içeriğine sahip, amorf volkanik silika esaslı doğal bir mineraldir. Alüminosilikat yapı, ısıya maruz kaldığında yapısındaki suyun uzaklaşması sayesinde genişlemekte ve yoğunluğu azalmaktadır. Ülkemizde perlit yataklarının bulunması bu ürünü daha sürdürülebilir kılmaktadır. Farklı boyutlarda üretebilen perlit gıdadan inşaata, ziraattan polimere kadar farklı endüstrilerde kullanılabilmektedir. Bu çalışmanın amacı esnekliği artırılmış, sürdürülebilir doğal malzemelerle üretilmiş PLA kompozit üretilmesi ve karakterize edilmesidir. Bu kapsamda doğal bir katkı malzemesi olan perlit kullanarak gliserol ile plastikleştirilmiş PLA ve plastikleştirilmemiş PLA ile kompozitler hazırlanmış ve bunların morfolojik, ısıl ve mekanik özellikleri incelenmiştir.
Fotopolimerizasyon yöntemiyle cam elyaf takviyeli doymamış polyester matrisli kompozitlerin üretimi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Kompozit malzeme iki veya daha fazla malzemenin mekanik olarak birbirine bağlanmasıyla oluşan uniform olmayan bir malzemedir. Kompozit içerisindeki her bir malzeme kendi özelliklerini korur ve birbirlerine bağlandıklarında bütünleşik katı olarak özellikleri daha iyi hale gelir. Matris ve takviye edici kompoziti oluşturur. Cam elyaf takviyeli polyester, polyester reçine matrisinde sürekli elyaflı takviyelendirilmiş polyester kombinasyonlarından en bilinen çeşididir. Düşük üretim maliyeti ve kolay ulaşılabilir olmasının yanında teorik seviyelere yakın takviye içermesi cam elyaf takviyeli polyesterlerin geliştirilmesinde rol oynamaktadır. Polyester reçinelerin ısıl olarak kürlenmiş cam elyaf takviyeli polyester reçinelerin büyüyen pazarı göz önüne alındığında, fotopolimerizasyon yöntemi ile kısa sürede kürleştirilebilmesi sınırlı kalıp geliştirilmesi gereken bir konudur. Tez çalışmamızda; üretim endüstrisinde en sık kullanılan polyester reçinenin fotopolimerizasyon yöntemi ile oda sıcaklığında dakikalar içerisinde kürleştirilmesi üzerine çalışılacak ve bu amaca uygun farklı laminasyonlar ile farklı üretim teknikleri kullanılacaktır. Endüstride ısıl olarak kürleşen cam elyaf takviyeli kompozitlerin özellikleri ile karşılaştırılacaktır. Anahtar Kelimeler: Fotopolimerizasyon, Cam elyaf, Doymamış polyester reçine, Mekanik özellikler, Kompozitler
Karbon dolgulu esnek iletken polimer kompozitlerin direnç-gerinim hassasiyetinin ve elektromanyetik dalga kalkanlama özelliklerinin incelenmesi
Gerinim algılama uygulamaları için iletken polimer kompozitlerin (CPC'ler) kullanımı son zamanlarda büyük ilgi uyandırmıştır. Esnek gerinime duyarlı CPC'ler, son yıllarda özellikle giyilebilir elektronikler, sağlık ekipmanları ve elektronik kaplamalar olmak üzere çeşitli alanlarda önemli bir rol oynamaktadır. Bu uygulamalarda çok çeşitli malzemeler kullanılmaktadır; ancak termoplastik poliüretan (TPU), elastomer benzeri davranışı, uygun esnekliği, işlenme kolaylığı, kimyasal stabilitesi ve çeşitli iletken malzemelerle kombinasyon kolaylığı nedeniyle öne çıkmaktadır. Termoplastik poliüretanların (TPU) bu özellikleri, esnek uzamaya duyarlı CPC'ler için daha iyi gerilebilirlik, daha yüksek hassasiyet ve daha geniş bir algılama aralığı sağlamaktadır. Karbon esaslı dolgu maddeleri, iyi mekanik ve iletkenlik özelliklerinden dolayı elastik gerilime duyarlı CPC'lerde yer bulmaktadır. Elektromanyetik kalkanlama özelliğine sahip polimer kompozitler de başta TPU olmak üzere farklı esnek polimerlerden hazırlanan ve gelişen teknoloji ile ilgi çeken konulardan biri haline gelmiştir. Bu tez çalışmasında, karbon esaslı iletken dolgu maddeleri kullanılarak TPU matrisli iletken kompozitler hazırlanmıştır. Hazırlanan bu kompozitlerde kullanılan farklı geometriye sahip dolgu maddelerinin, kompozitin mekanik, morfolojik, iletkenlik, gerinim duyarlılık ve elektromanyetik dalga kalkanlama özellikleri üzerindeki etkisini gözlemlemek amaçlanmıştır. Bu iletken kompozitlerde dolgu maddesi olarak karbon fiber ve grafit kullanılmıştır. Farklı geometri ve boyutlardaki karbon esaslı iletken dolgular kullanılarak, bu dolguların gerinim sensör hassasiyetine ve elektromanyetik kalkanlama özelliklerine etkisi tartışılmıştır. Çalışmada hazırlanan kompozitlerin morfolojik özelliklerinin tayini taramalı elektron mikroskobu (SEM) aracılığıyla geçekleştirilirken, ayrıca örneklerin artan dolgu oranıyla mekanik özellikleri ve sertlik sonuçları değerlendirilmiştir. Hazırlanan iletken kompozitlerin dolgu oranı ile iletkenlikleri arasındaki ilişki ve direnç-gerinim davranışları incelenmiştir. Son olarak bu kompozitlerin elektromanyetik özellikleri ve elektromanyetik dalga kalkanlama etkinlikleri değerlendirilmiştir. Bu tez çalışması sonucunda, farklı geometri ve boyutlardaki karbon esaslı dolguların gerinim sensör hassasiyeti ve elektromanyetik kalkanlama etkinliği üzerindeki etkisi tartışılmış olup, hem sensör hassasiyeti hem de elektromanyetik kalkanlama etkinliği optimum düzeyde olan TPU matrisli iletken polimer kompozitler belirlenmiştir.
Polipropilen geri dönüşümünde kullanılabilecek katkı maddeleri ile orijinal hammadde özelliklerinde geri dönüşümlü polipropilenin elde edilmesi
Geri dönüşüm ile elde edilen polipropilenlerin ele alındığı bu tez çalışmasında, katkı maddeleri ile hazırlanan geri dönüştürülmüş polipropilen ve orijinal hammadde ile üretilen polipropilen plastik malzemelerin özellikleri araştırılıp, ortaya koyulan sonuçlar birbirleri ile kıyaslandı. Geri dönüştürülmüş polipropilenlerin hazırlanma sürecinde, katkı maddeleri olarak, şişirici, antioksidan, antistatik, çilek kokusu, mukavemet artırıcı, UV stabilizatör ve wax ile belirli yüzdelik kullanım oranlarında çalışıldı. Plastik malzemelerin üretilme işlemi plastik enjeksiyon yöntemi ile gerçekleştirildi ve böylece, homojen karışımlar sağlanarak numuneler üretildi. Farklı katkı oranlarıyla yapılan üretimler sonucu elde edilen numunelere, katkısız geri dönüşüm polipropilen numunelerine ve orijinal hammadde ile elde edilen numunelere yoğunluk, eriyik akış hızı, kül tayini ve TGA-DSC testleri uygulanarak kimyasal ve mekanik özellikleri incelendi. Yapılan testler sonucunda elde edilen verilere göre, katkılı hammaddeler arasında yoğunluğu 0,92 g/cm3 olan, orijinal polipropilen hammaddeye en yakın değere sahip olan plastik malzemenin %2 şişirici katkılı geri dönüştürülmüş polipropilen olduğu belirlendi. Katkılı geri dönüşüm hammaddeleri arasında en yüksek erime akış hızı değerlerine sahip malzemelerin %3 ve %6'lık wax katkılı malzemelerin olduğu saptandı. Minimum dolgu yüzdesine sahip katkı %3 çilek kokusu olurken (Kül yüzdesi: %2,52), maksimum dolgu yüzdesine sahip katkı %6 antistatik (Kül yüzdesi: %7,12) olduğu ortaya koyuldu. TGA-DSC testlerinde, sırası ile, sıcaklığa bağlı olarak meydana gelen ağırlık ve ısı akışındaki değişimlerinde katkılı hammaddelerin katkısız hammaddeye göre küçük oranlarda iyileşme gösterdiği gözlemlendi. Geri dönüşüm aşamalarıyla üretilen polipropilenler ile uyumlu katkı maddelerinin son ürün özelliklerinin orijinal hammadde özelliklerine yakın olup olmadığı incelendi ve geri dönüşüm içeriğinin ve oranının bu duruma etkisi saptandı. Anahtar Kelimeler: Geri dönüşüm, Enjeksiyon, Polipropilen, Katkı maddeleri, TGA-DSC testi
Elyaf takviyeli poliketon ve poliketon/poliamid 6 kompozit üretimi
Bu tezde, %30 cam elyaf takviyeli poliketon (PK) ve poliketon/poliamid 6 (PK-PA6) karışımları, çift vidalı ekstrüder kullanılarak homojen bir şekilde hazırlanmıştır. Karışımların oluşturulmasında iki farklı MFI (Eriyik akış indeksi) değerine sahip PK terpolimeri ve bir PA-6 kullanılmıştır. PK ve PK/PA-6 kompozitlerinin hazırlanmasında, PK ve PA-6 oranına göre iki farklı cam elyaf %30 oranında kullanılmıştır. 534A tipi elyaf, polietilen tereftalat ve polibütilen tereftalat ile uyumlu olan silan bazlı boyutlandırıcı ile işlenmiştir. 568H tipi cam elyaf ise, PA-6 ve PA-66 ile uyumlu olan silan bazlı boyutlandırıcı ile işlenmiştir. Bu işlem, elyaf-matris arayüzünde uyumluluğu artırmak ve kompozit malzemenin mekanik özelliklerini geliştirmek amacıyla gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, uyumlaştırıcı olarak etilen terpolimeri (C1) ve maleik anhidrit aşılı polietilen (C2) kullanılmıştır. Kompozitlerin işlenebilirliğini artırmak ve sürtünme özelliklerini iyileştirmek için kaydırıcı olarak çinko stearat kullanılmıştır. Bu katkı maddenin, kompozit malzemelerin üretim sürecindeki performansını arttırdığı gözlemlenmiştir. İki uyumlaştırıcının, etilen terpolimer (C1) ve maleik anhidrit aşılı polietilenin (C2), %30 cam elyafı ile takviye edilmiş poliketon (PK) ve poliketon/poliamid 6 (PK/PA-6) karışım kompozitlerinin mekanik, termal ve tribolojik özellikleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır. %30 cam elyaf ile takviye edilmiş PK kompozitlerinde, mekanik test sonuçları, C2'nin cam elyaflar ile PK matrisi arasındaki uyumluluğu arttırarak darbe dayanımını (%48,8'den fazla) ve kopma uzamasını (%13,3'ten fazla) önemli ölçüde artırdığını göstermiş, bu da maleik anhidrit fonksiyonelliğine atfedilmiştir. %30 cam elyaf takviyeli PK/PA-6 karışım kompozitlerinin çekme ve eğilme özellikleri, onun bileşenleri olan saf PK/GF30 ve PA-6/GF30 kompozitlerinin değerleri arasında belirlenmiştir. Özellikle, bu karışım kompozitlerinin saf PK/GF30 ve PA-6/GF30 kompozitlerinden daha yüksek darbe dayanımı (19,6 kJ/m²) ve kopma uzaması (4,86%) değerleri sergilediği görülmüştür. SEM görüntüleri, C2'nin cam elyafları ile matris arasında daha iyi bir arayüz oluşturduğunu ve daha uyumlu bir yapıya neden olduğunu öne sürmektedir. Diferansiyel taramalı kalorimetre analizi, iki farklı cam geçiş sıcaklığı vermektedir, bu da iki fazın varlığını ve iki polimerin uyumsuzluğunu yansıtmaktadır. Tribolojik çalışmalar, PK/PA-6/GF30 kompozitlerinin sürtünme katsayılarının ve özel aşınma hızlarının PK segmentinin artmasıyla iyileştirdiğini göstermektedir. PK-25/PA6-50/GF30-C2 örneği, 0,341 μ sürtünme katsayısı ve 1,15 10-6 mm³/Nm aşınma oranı sergilemiştir. Genel olarak, C2, C1'den daha uygun bir uyumlaştırıcı olduğunu kanıtlamış ve gelişmiş özelliklere sahip yüksek performanslı malzemeleri şekillendirmek için uygun sonuçlar sunmuştur.
Polisülfit–en polimerizasyonu yöntemiyle sentezlenen kükürt açısından zengin poliamid ve poliimidler
Polimerik malzemelerin üretimi ve mühendisliği için daha sürdürülebilir çözümler geliştirmenin giderek artan önemi göz önüne alındığında, petrol türevi kimyasallara alternatif yapı taşları giderek artan bir ilgi kazanmaktadır. Doğal bolluğuna ek olarak, elementel sülfür endüstriyel olarak büyük miktarlarda üretilir ve öncelikle petrol rafinerileri ve gaz arıtma tesislerinden yan ürün olarak elde edilir. Bu nedenle, elementel sülfürün yapısal olarak çeşitli polimerlerin üretimi için sürdürülebilir bir kaynak olduğu düşünülmektedir. Bu çalışmada elementel sülfür türevi polisülfit tuzlarından sülfür açısından zengin polimerler elde etmek için etkili bir metodolojiden bahsedilmektedir. Bisakrilamid ve bismaleimid bazlı monomerlerin iki işlevli disodyum pentasülfür (Na2S5) ile polisülfit-en adımlı büyüme polimerizasyonu ile, polimer omurgaları üzerinde polisülfit zincirleri içeren yapısal olarak çeşitli poliamid ve poliimid kopolimerler üretilmiştir. Kopolimerler 31,8 kDa moleküler ağırlığa (Mn) kadar olan ve %94 monomer dönüşümleri ile ortam sıcaklığı koşullarında ve herhangi bir metal veya organo-katalizöre ihtiyaç duymadan verimli bir şekilde elde edilmiştir. Çeşitli iki işlevli -en monomerleri seçilerek yapısal olarak çeşitli ve uyarlanabilir doğrusal kopolimerler elde edilmiştir. Metodoloji aynı zamanda çok işlevli bir tiyolat bazlı çapraz bağlayıcı kullanılarak sülfür açısından zengin çapraz bağlı polimerlerin sentezine genişletilmiş olup potansiyel bir uygulama olarak, toksik civa iyonlarını sudan uzaklaştırmak için adsorban olarak sentezlenmiş çapraz bağlı polimerler kullanılmıştır.
Nanokil ve ceviz kabuğu dolgulu polimer kompozitlerin üretimi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Günümüz teknolojisi ile polimer malzemelerin özelliklerini iyileştirmek amacıyla doğal lifler ile çeşitli inorganik ve organik katkılar, polimer kompozit veya bilinen diğer adıyla biyokompozit üretiminde tercih edilmektedir. Doğal elyaflar, düşük maliyetleri, yüksek fiziksel ve mekanik dayanımları, sürdürülebilirlik ve yenilenebilir kaynaklardan elde edilebilmesi gibi birçok avantaj sunarak plastiklerle çeşitli oranlarda karıştırılarak plastik-kompozit malzemeler elde edilmektedir. Bu amaçla, tarımsal atıklar (örneğin, buğday sapı, pirinç sapı, kenevir lifi, ceviz kabuğu, fındık kabuğu gibi çeşitli kuru meyve kabukları) biyokompozit üretiminde yoğun bir şekilde takviye malzemesi olarak kullanılmaktadır. Polimer matrisine hem organik hem de inorganik katkılar beraber eklenerek hibrit kompozitler de üretilmektedir. Hibrit kompozitler, farklı malzeme türlerinin aynı matris içinde birleştirilmesiyle elde edilen malzemeler olarak tanımlanabilir. Bu kompozitler, tek bir takviye malzemesi ile sağlanamayan özellikleri bir araya getirerek kullanıcılara sunar. Farklı geometri ve boyutlardaki dolgu maddelerinin hibritleşmesi, tek başına bir polimer matrisinde kullanılmasına göre bazı avantajlar sağlar. Hibrit kompozitler, mekanik özellikleri iyileştirmedeki etkisi nedeniyle pek çok araştırmacının ilgisini çekmektedir. Bu kompozitler, organik (selüloz bazlı) ve inorganik dolgu (çoğunlukla mineral) malzemelerinden oluşur. Ceviz kabuğu (CK), karakteristik rengi, sertliği ve selülozik yapısı ile bu kompozitlerin üretimi için oldukça uygun bir malzemedir. Türkiye'de ceviz üretimi yaygındır. Ceviz içi çıkartıldıktan sonra kalan CK genellikle yakılarak tüketilir ve çiftçi için bir katma değer üretilmez. Cevizin hem Türkiye'de bol bulunması hem de işleme kolaylığı nedeniyle, biyokompozitlerde doğal dolgu katkısı olarak CK kullanılabilir. Bu çalışmada, farklı oranlarda CK ve nano kil takviyeli malzemeler ile matris olarak yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) kullanılarak biyokompozitler üretilecektir. CK ve nano kilin birlikte kullanımının mekanik ve termal özellikler üzerindeki etkisi belirlenecek ve SEM ile oluşan mikro yapılar görüntülenecektir.
Ortoftalik polyester reçine matrisli hibrit kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Bu çalışma, ortoftalik polyester reçine matrisine Antep fıstığı kabuğu ve talk eklenmesinin polyester matrisli hibrit kompozitlerin özellikleri üzerindeki etkilerini kapsamlı bir şekilde analiz etmektedir. Çalışmada, saf polyester dahil olmak üzere, toplam dolgu oranı %40 olacak şekilde, farklı oranlarda (%10, 20, 30 ve 40) Antep fıstığı ve talk dolgu malzemeleri birlikte ve ayrı ayrı kullanılarak altı adet numune hazırlanmıştır. Kompozitlerin hazırlık süreci, Antep fıstığı kabuklarının öğütülmesi, elek makinesinde boyutsal olarak sınıflandırılması ve polimer döküm yöntemiyle test numunelerinin üretilmesini içermektedir. Sonrasında, polyester matrisli hibrit kompozitlerin mekanik, termal, yüzey parlaklığı ve mikroyapısal özellikleri karakterize edilmiştir. Çekme ve üç nokta eğilme testleri, Antep fıstığı ve talk eklenmesinin sertlik ve mekanik özellikler üzerinde etkili olduğunu göstermiştir. Kompozitin mekanik özellikleri üzerinde Antep fıstığı kabuğuna oranla talkın etkisi daha yüksektir. Karışımda talk oranı arttıkça çekme mukavemeti, çekme elastisite modülü, eğilme mukavemeti ve eğilme elastisite modülü artmıştır. Darbe test sonuçlarında da benzer bir durum gözlenmiş, ancak en yüksek darbe mukavemet değeri PESAW03 kodlu %30 Antep fıstığı kabuğu ve %10 talk içeren kompozitte 5.04±0.53 kJ/m² olarak elde edilmiştir. Kompozitlerin sertliği, saf polyestere oranla düşük olarak elde edilmiştir. Yüzey parlaklığı ölçümleri, daha yüksek talk içeriğinin kompoziti daha mat hale getirdiğini göstermiştir. Karışımda Antep fıstığı kabuğu oranı arttıkça yoğunluk azalırken, talk oranındaki artış kompozitin yoğunluğunu artırmıştır. Termal analiz sonuçları, talk içeriğinin kompozitin termal stabilitesini artırdığını, Antep fıstığı kabuğunun ise bu stabiliteyi bir miktar azalttığını göstermiştir. Mikroyapısal analizler, talkın kompozit içindeki daha homojen dağılımı sayesinde çatlak direncini artırdığını, ancak Antep fıstığı kabuğunun yer yer yoğunluk farklarına neden olduğunu ortaya koymuştur. Bu bulgular, polyester matrisli hibrit kompozitlerin performansını optimize etmek için dolgu malzemesi oranlarının dikkatlice seçilmesi gerektiğini vurgulamaktadır.
Işık ile indüklenmiş elektron/enerji transfer-tersinir katılma ayrılma transfer polimerizasyonu ile akrilat esaslı çok dallı polimer sentezi
Polimer bilimi alanında, çok dallı polimerler (ÇDP), oldukça dallı üç boyutlu bir yapıya sahip olan büyüleyici bir polimer alt sınıfı olarak ortaya çıkmıştır. Benzersiz dendritik yapıları, düşük çözelti viskozitesi, yüksek çözünürlük, büyük yüzey alanı ve artmış terminal işlevsellik gibi olağanüstü özelliklerin ortaya çıkmasına yol açar. Bu dikkate değer özelliklerden yola çıkarak, ÇDP'ler çeşitli alanlarda ilgi uyandırmıştır. Örneğin, düşük viskozite ve yüksek yüzey alanı sonucunda, etkili kaplama ve yapışma işlemleri için uygundurlar. Tez kapsamında, çok dallanmış ve çapraz bağlı olmak üzere iki farklı mimarideki polimerik malzemelerin kromatik ortogonal bir sentetik yaklaşımla sentez ve modifikasyonu üzerine çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Bu çerçevede polimerik yapılar görünür bölge ışığı (530 nm) altında sentezlenirken, modifikasyon işlemleri ışığın farklı bir dalga boyunda (320 nm) hayata geçirilmiştir. Çok dallanmış polimerlerin sentez ve modifikasyonunun gerçekleştirildiği tezin ilk kısmında, fonksiyonel gruplar (o-metil benzaldehit) içeren çok dallanmış polimer yapıları, Kendine Yoğuşan Vinil Polimerizasyonu (Self Condensing Vinyl Polymerization, SCVP) ve Işık ile İndüklenmiş Elektron/Enerji Transfer-Tersinir Katılma Ayrılma Transfer Polimerizasyonu (Photo-Induced Electron/Energy Transfer-Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer, PET-RAFT) yöntemlerinin kombinasyonu ile görünür bölge ışığı altında kontrollü olarak elde edilmiştir. Elde edilen bu polimerler, sahip oldukları fonksiyonel gruplar sayesinde, ışık (320 nm) etkisi ile gerçekleşen Diels-Alder Click reaksiyonları aracılığıyla istenilen şekilde modifiye edilmiştir. Modifikasyon işlemleri dört model çalışma ile gösterilmiştir. İlk olarak küçük organik yapılar ile modifikasyonun gösterilmesi amacıyla fenil-maleimit kullanılmış, daha sonra birçok uygulama alanı bulunan amfifilik polimerlerin eldesi için, hidrofilik bir polimer zincir (polietilen glikol) yapıya bağlanırken, hidrofobik yapılar için de uygulanabilirliğinin ispatı için polikaprolakton (PCL) kullanılmış; son olarak ise yöntemin biyolojik sistemlere uygulanabilirliğinin ispatlanması amacıyla Sığır Serum Albümini (Bovine Serum Albumin, BSA) proteini polimere konjuge edilmiştir Anahtar Kelimeler: Çok Dallı Polimerler, Fotopolimerizasyon, Kontrollü Radikal Polimerizasyon
Tarımsal atıklardan biyokompozit hazırlanması
Çevre dostu malzemelere yönelik artan talep ile birlikte tarımsal atıklardan biyokompozit malzeme üretimi de dünya çapında ilgi görmektedir. Tarımsal artıklar, ucuz, kolay işlenebilir, bol ve yenilenebilir olmaları nedeniyle alternatif malzemelerdir. Plastik endüstrisi, tarımsal atıkların en etkin şekilde kullanılabileceği alanlardan biridir. Organik malzemelerle dolgulanmış polimer kompozitlerin düşük yoğunluk, yüksek spesifik özellikler ve yüksek boyutsal kararlılık gibi bazı avantajları, bazı tarımsal atıkların polimer kompozitlerde dolgu ve takviye elemanı olarak kullanılmasını mümkün kılmaktadır. Polilaktik asitin doğadan elde edilen bir biyopolimer olması, biyokompozitlerde matris malzemesi olarak kullanımını artırmıştır. Biyokompozit malzemelerin hazırlanmasında çeşitli tarımsal atıklarda kullanılmaktadır. Tarımsal atıkların biyokompozitlerde dolgu malzemesi olarak kullanılması hem malzeme fiyatını düşürmekte hem de atık bir ürünün geri dönüşümünü sağlamaktadır. Çalışmamızda matris malzemesi olarak polilaktik asit ve dolgu malzemesi olarak dünyada yaygın olarak bulunan pirinç ve antep fıstığı kabuğu kullanılmıştır. Diğer taraftan hazırlanan biyokompozit malzemelerin hem darbe dayanımını iyileştirmek hem de katılan dolgu malzemeleriyle matrisin uyumluluğunu artırmak amacıyla darbe dayanımı artırıcı katkılarda kullanılmıştır. Biyokompozitler mekanik dayanımlarını artırmak amacıyla cam elyaf ile takviyelendirilmiştir. Çalışmada polilaktik asit, pirinç kabuğu, antep fıstığı kabuğu, darbe dayanımı artırıcı ve cam elyaf kullanılarak eriyik işleme yöntemiyle biyokompozit numuneleri hazırlanmıştır. Hazırlanan biyokompozitler morfolojik, reolojik ve mekanik özellikler açısından incelenmiştir. Biyokompozit numunelerin içerisinden mekanik, akışkanlık, maliyet ve işleme kolaylığı açısından en uygun karışım oranları tespit edilmiştir. Darbe dayanımı artırıcı katkının biyokompozitler içerisinde reolojik, morfolojik ve mekanik olarak yarattığı etki incelenmiştir. Darbe dayanımı artırıcının polimer matris ve dolgu malzemeleriyle kısmen uyumlu olduğu ve darbe dayanımını iyileştirdiği sonucuna varılmıştır.
Isı ve elektrikle tetiklenebilen şekil hafızalı SEBs-G-MA/ PCL/ grafen polimer kompozitlerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
Akıllı malzemeler yeni nesil ileri malzeme araştırmalarının önemli bir parçasını oluşturmaktadır. Uyarıcıya-duyarlı polimerler; sahip oldukları şekil, mekanik özellikler, faz ayrımı, optik ve elektriksel özellikler, yüzey ve geçirgenlik gibi özelliklerini, sıcaklık, elektrik alan, pH, ışık, manyetik alan ve çözücü gibi çevresel koşullarda gerçekleşen küçük değişimler sayesinde önemli ölçüde değiştirebilen malzemelerdir. Son yıllarda, akıllı malzemelerin gelişen türlerinden biri olan şekil hafızalı polimerler (SMP'ler) ısı, elektrik ve ışık, gibi uyaranlar aracılığıyla şekillerini değiştirebilmektedir..Bu çalışmada, bir termoplastik elastomer olan maleik anhidrit aşılı poli(stiren-b-etilen-butilen-b-stiren) (SEBS-g-MA) ve bir yarı-kristalin poliester olan poli(ε-kaprolakton) (PCL)'nun ağırlıkça 60/40 miktarlarını içeren ısı-duyarlı şekil hafızalı polimer harmanına elektrikle uyarılma özelliği kazandırmak üzere grafen nano plaka (GNP) dolgusu eklenerek elektro-aktif şekil hafızalı polimer kompozitlerin geliştirilmesi hedeflendi. 5 phr, 10 phr, 20 phr ve 30 phr GNP içeren polimer kompozitler, çözelti karıştırma tekniğiyle hazırlandı. Üretilen kompozitlerin polimer harmanın elektriksel, şekil hafızası, ısıl ve mekanik özellikler üzerine etkileri incelendi.Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile gerçekleştirilen morfolojik analizlerde grafen dolgusunun polimer matrisi içerisinde homojen olarak dağıldığı gözlendi, grafen miktarı arttıkça 10 phr, 20 phr ve 30 phr GNP içeren kompozitlerde grafen dolgusunun kompozit içerisinde oldukça büyük bir hacme sahip olduğu ve polimer matris boyunca homojen bir dağılım sağladığı tespit edildi. 5 phr GNP içeren kompozitin elastik modül, çekme mukavemeti, kopma uzaması ve tokluk değerleri polimer harmanla karşılaştırıldığında gelişme gösterirken, daha yüksek dolgu yüklemelerinde elastik modül değerleri doğru orantılı olarak artmasına rağmen, diğer çekme özelliklerinde düşüş elde edildi. DSC analizinde, şekil hafızalı polimer matrisin anahtar fazı olan PCL'un erime sıcaklığı (TmPCL), GNP dolgusunun varlığından neredeyse etkilenmezken, GNP dolgusunun nükleasyon etkisi sayesinde kristalizasyon derecelerinde artış gözlendi ve kristalizasyon sıcaklıklarının daha yüksek değerlere kaydığı belirlendi. Dinamik mekanik analiz sonuçları, GNP dolgusunun SEBS-g-MA elastomerinin etilen/butilen blokunun camsı geçiş sıcaklığını yükselttiğini, diğer taraftan, polimer matrisin 25°C'deki depolama modülü ve sönümleme parametresi değerlerini geliştirdiğini gösterdi. Gerçekleştirilen sünme testleri neticesinde GNP miktarı arttıkça sünme direncinin geliştiği belirlendi. Isı-duyarlı şekil hafızası performans ölçümlerinde ise kompozitlerin tamamı %92'den daha yüksek şekil sabitleme ve %80'den daha yüksek şekil geri kazanım oranları sergiledi. GNP dolgusu arttıkça polimer matrisin elektrik direnci azaldı ve en düşük elektrik direnci 30 phr GNP içeren kompozit için 834.1 Ω.cm olarak ölçüldü. Aynı kompozitin, 23 V elektrik gerilimi altında vücut sıcaklığına ve 48 V gerilim altında ise şekil dönüşüm sıcaklığı olan 65°C'ye ulaştığı belirlendi. 30 phr oranına sahip kompozit 48V gerilim altında 180s süre sonunda geçici şeklinden başlangıç şekline %95.12 oranında elektro-aktif şekil geri kazanımı gerçekleştirdi.