Multifunctional properties of polymer foams and composites

Polimer köpükler, katı ve gaz fazlarından oluşan ve yalıtım ve taşımacılık uygulamaları için kullanılan düşük yoğunluklu malzemelerdir. Bu çalışmada, düşük yoğunluklu ve geliştirilmiş ısıl ve mekanik özelliklere sahip poli(metil metakrilat) (PMMA) köpüklerin sentaktik köpük üretimi ve süperkritik CO2 (skCO2) köpüklendirme yöntemleri kullanılarak üretilmesi amaçlanmıştır. Sentaktik köpükler, PMMA matriks içerisinde ağırlıkça %5, 10 ve 15 oranında içi boş cam mikroküreler (HGM'ler) dağıtılarak üretilmiştir. Yoğunluklarına göre farklı HGM tiplerinin kullanılması, HGM'lerin yüzeylerinin kaplanması ve katkı malzemesi olarak polihedral oligomerik silseskuioksan (POSS) nanoparçacıklar dağıtılarak hibrit sentaktik köpük elde edilmesi morfoloji, yoğunluk, ısıl ve mekanik özelliklerin geliştirilmesi için düşünülmüştür. CO2'nin yüksek basınçta matriks içerisine difüz edip çözünmesi ve CO2 salınımıyla matriks içerisinde gözeneklerin oluşmasını içeren skCO2 köpüklendirme ile PMMA köpükler elde edilmiştir. Süre, sıcaklık, basınç ve basınç tahliyesi hızı gibi köpüklendirme parametrelerinin ve CO2 seven POSS nanopartikülleri eklenmesinin köpüklerin gözenek çapı ve gözenek yoğunluğu gibi köpük morfolojisi, ısıl özellikleri ve yoğunlukları üzerindeki etkileri incelenmiştir. Sentaktik köpük çalışmalarında, ağırlıkça %15 oranında yüksek yoğunluklu HGM'lerin eklenmesiyle, polimerin yoğunluğu %10 azalmıştır. Daha yüksek mekanik özellikler yine bu HGM'lerin kullanılmasıyla elde edilmiştir. HGM'lerin yüzey kaplaması ve hibrit sentaktik köpük yaklaşımı, eğilme mukavemetini sırasıyla %12 ve %15 artırmıştır. SkCO2 köpüklendirme çalışmalarında, 35⁰C, 32 MPa'da 24 saat sürede proses edilen ve hızlı basınç tahliyesi yapılmış PMMA köpüklerin ortalama gözenek çapı, ağırlıkça %5 POSS nanoparçacıklarının eklenmesiyle 1.1'den 0.3 µm'ye düşmüştür. SkCO2 köpüklendirme yöntemi ile 35⁰C, 32 MPa'da 24 saat sürede proses edilen ve hızlı basınç tahliye koşulunda geri basınçlandırılan, ağırlıkça %5 HGM ve %5 POSS içeren PMMA sentaktik köpükler, büyük gözeneklerin çapının küçük gözeneklerin çapına oranının 154 olduğu iki farklı gözenek büyüklüğü dağılımlı yapıya sahip olmuştur.