110
Arşivlenen Tez
0
DOI Atanmış
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
Florosilikon kauçuğunun kür koşullarının optimizasyonu
Bu tez çalışmasının temel amacı floro vinil metil silikonun (FVMQ) pişme ve mekanik özelliklerine peroksit tipi, peroksit miktarı ve Tip II ko-ajan TAIC'in etkisinin araştırılmasıdır. Bu amaç doğrultusunda bir dizi karışım hazırlanmıştır. Hazırlanan ilk seri karışımlarda peroksit tipi ve peroksit miktarı değiştirilirken ikinci seri karışımlara ise sabit miktarda ko-ajan olarak Tip II TAIC eklenmiştir. Silikon elastomer karışımları tork reometrede 25oC'de 50 rpm hızla 20 dakikada hazırlanmıştır. TAIC varlığında ve yokluğunda hazırlanan karışımların reolojik ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Hazırlanan karışımlar hareketli kalıp reometrede 160oC, 170oC ve 180oC'de kürleştirilerek reolojik özellikleri incelenmiştir. Mekanik özelliklerin belirlenmesi için sıcaklık kontrollü preste plaka ve disk şeklinde numuneler hazırlanmıştır. Evrensel test cihazı, sertlik ölçüm cihazı ve geri sekme cihazı kullanılarak peroksit tipleri ve ko-ajan varlığında kopma dayanımı, kopmadaki uzama, sertlik ve geri sekme gibi mekanik özelliklerdeki değişimler incelenmiştir. Hazırlanan elastomerlerin enerji sönümleme kapasitelerinin incelenmesi amacıyla evrensel test cihazı ile %50 sıkıştırmalı 10 tekrarlı döngüsel sıkıştırma testi uygulanmıştır. Yapılan tüm bu çalışmaların sonuçları değerlendirildiğinde karışımlara eklenen peroksit tipi, peroksit miktarı ve ko-ajan silikon elastomerlerin reolojik ve mekanik özellikleri üzerinde önemli bir rolü olduğu görülmüştür. Peroksit tipi, peroksit miktarı ve ko-ajan tipine bağlı olarak %200-372 aralığında % uzama ve 5,0-9,4 MPa aralığında kopma dayanımı olan elastomerlerin kontrollü olarak hazırlanabileceği sonucuna ulaşılmıştır. Bu çalışma sonunda peroksit miktarı ve peroksit tipi ve ko-ajan kullanımı ile geniş çalışma aralığına sahip floro silikon elastomerlerinin hazırlanma koşulları belirlenmiştir.
Stiren-vinilimidazol kopolimer nanoliflerinin hazırlanması ve metal iyonlarının adsorpsiyonunda kullanımı
Günümüzde dünya üzerinde temiz su kaynaklarına ulaşmak, küresel ısınma ve artan nüfusla birlikte zorlaşmış durumdadır. Bu nedenle atık suyu arıtarak temiz su elde etmek amacıyla birçok teknik kullanılmakta ve geliştirilmektedir. Bu tez çalışmasında atık sulardan ağır metal iyonları temizlemek için kullanılmak üzere Poli-Stiren-Vinilimidazol (PS-VIM) kopolimeri sentezlenmiştir, bu polimer elektroeğirme yöntemi kullanılarak filtre uygulamasında geliştirilmek üzere nanolif formuna getirilmiştir. PS-VIM kopolimeri sentezi esnasında iki farklı başlatıcı ve çözücü oranı kullanılmıştır. 8 g monomer (Stiren:Vininimidazol,4:2), 0,1 w/w oranında başlatıcı, 5 mL toluen çözücü kullanılarak elde edilen polimer PS-VIM-P1 olarak adlandırılmıştır. Monomer ve başlatıcı oranı 16 g monomer (Stiren:Vininimidazol,12:4) 0.05 w/w başlatıcı ve 5 mL toluen çözücüsü kullanılarak elde edilen polimer ise PS-VIM-P2 olarak adlandırılmıştır. PS-VIM-P1 kopolimerinin sentez verimi %38 iken PS-VIM-P2 kopolimerinin sentez verimi %44 olarak sonuçlanmıştır. Nanolif eldesi sırasında PS-VIM-P1 ve PS-VIM-P2 polimerlerinin DMF/THF 4:1 çözücü içerisinde %25 wt/v derişimleri kullanılmıştır. PS-VIM-P1 polimerinin nanolif eldesi sırasında uygulanan voltaj değeri 25 kV olarak belirlenirken, akış hızı değerleri 0,8 mL/s ve plakalar arası uzaklık 16 cm olarak belirlenmiştir. PS-VIM-P2 polimerinin nanolif eldesi sırasında ise uygulanan voltaj değerleri 26 kV ve 28 kV olarak uygulanmıştır. Akış hızı değerleri 1 mL/s, 1,2 mL/s ve 1,4 mL/s olarak belirlenirken plakalar arası uzaklık 15, 16 ve 18 cm olarak belirlenmiştir. PS-VIM-P2 polimerinin 1mL/s, 28kV ve 16cm plakalar arası mesafe olarak elde edilen nanolifin ideal çap uzunluğu 2,44 µm olarak belirlenmiştir. Cu(II) ve As(V) adsorpsiyonunda kullanılmak üzere ideal çap boyutuna ait nanolif olarak belirlenmiştir. Elde edilen SEM görüntülerine göre PS-VIM-P1 polimerinin düşük moleküler ağrılığına sahip olması nanolif yapısında damlacıklı yapıların oluşmasına neden olmuştur. PS-VIM-P2 kopolimerinin Cu(II) iyonu adsorpsiyonu için ideal ortam pH değerini belirlemek üzere pH değeri 3,00, 4,00,5,00 ve 6,00 HCl ve NaOH kullanılarak ayarlanmıştır. En yüksek adsorpsiyon değeri pH 5,00 olarak belirlenmiştir ve bu değerde PS-VIM-P2 kopolimer nanolifi 10 ppm Cu(II) çözeltisinde 3,78 mg Cu(II)/g polimer kapasitesine ulaşmıştır. Başlangıç derişiminin Cu(II) adsorpsiyonuna etkisi 1, 10, 50 ve 100 ppm derişimlerinde incelenmiştir. 100 ppm Cu(II) derişiminde PS-VIM-P2 kopolimer nanolifinin kapasitesi 26,18 mg Cu(II)/g polimer olarak hesaplanmıştır. PS-VIM-P2 kopolimerinin As(V) iyonu adsorpsiyonu için ideal pH değerini belirlemek üzere pH değeri 2,00 3,00, 4,00, 5,00 ve 6,00 olacak şekilde HCl ve NaOH kullanılarak ayarlanmıştır. En yüksek adsorpsiyon değeri pH 3,00 olarak belirlenmiştir ve bu değerde PS-VIM-P2 kopolimer nanolifi 10 ppm As(V) çözeltisinde 1,18 mg As(V)/g polimer kapasitesine ulaşmıştır. Başlangıç derişiminin As(V) adsorpsiyonuna etkisi 1, 10, 50 ve 100 ppm derişimlerinde incelenmiştir. 100 ppm As(V) derişiminde PS-VIM-P2 kopolimer nanolifinin kapasitesi 88,95 mg As(V)/g polimer olarak hesaplanmıştır. PS-VIM-P1 ve PS-VIM-P2 polimerlerinin elde edilen MALDI-MS sonuçlarına göre her iki polimerde de rastgele stiren ve vinilimidazol dizilimi gözlemlenmiştir. MALDI-MS değerleri kullanılarak Polymerix Programında yapılan hesaplamaya göre PS-VIM-P1 polimerine ait ağırlıkça molekül ağırlığı; Mw=2830 g/mol belirlenirken sayıca molekül ağırlığı Mn=1650 g/mol olarak belirlenmiştir. PS-VIM-P2 polimerinin ağırlıkça molekül ağırlığı ise; Mw=2990 g/mol belirlenirken sayıca molekül ağırlığı Mn=1960 g/mol olarak belirlenmiştir. FTIR taraması ile yapısal karakterizasyonu gerçekleştirilmiş ve elde edilen bilgiye göre PS-VIM-P2 polimer nanolifinin Cu(II) ve As(II) iyonlarının adsorpsiyonu esnasında imidazol halkası tarafından gerçekleştiği 665 cm-1 dalga sayısındaki karakteristik imidazol uç noktasındaki azalmadan kaynaklandığı belirlenmiştir.
Silikon elastomerlerin ömür süresine etki eden parametrelerin belirlenmesi
Silikon kauçuklar sentetik kauçuk grubuna aittir. Hava şartlarına karşı yüksek direnç, iyi elektriksel özellikler, geniş sıcaklık aralığında çalışma ve kolay işlenebilirliği gibi birçok kullanım avantajı mevcuttur [1]. Bu özelliklerinden dolayı, dış mekan yalıtım uygulamaları ve elektrik iletim ve dağıtım sistemleri gibi uygulamalarda sıklıkla kullanılmaktadır Mükemmel özellik ve dayanıklıklarına rağmen silikon kauçuklar çeşitli çevresel ve kimyasal etkenlere ve yüksek sıcaklara maruz kaldığında zamanla bozunmaya maruz kalırlar Bu bozunma ''yaşlanma '' olarak adlandırılmaktadır. Yaşlanma bir malzemenin istenilen özelliklerinin bozunması sonucunda oluşmaktadır Yaşlanmanın malzeme özellikleri üzerindeki etkilerini anlamak için ömür tahmini yapılmaktadır. Ömür tahmini malzemeyi iyileştirme açısından önem kazanmaktadır
Sıcaklık taramalı gerilim gevşemesi (TSSR) yöntemi ile vinil metil silikon (VMQ) elastomerinin çapraz bağ yoğunluğunun belirlenmesini sınırlayan koşullar
Bu çalışmanın temel amacı, farklı sertliklerde vinil metil silikon (VMQ) elastomerlerin durulma davranışlarının sıcaklık taramalı gerilme durulma (TSSR) cihazında belirlenmesi ve bu cihaz ile çapraz bağ yoğunluğunun bulunmasını sınırlayan koşulların incelenmesidir. Daha önce TSSR cihazı ile 50, 60, 70 Shore A gibi farklı sertliklerde vinil metil silikon elastomerleri ile yapılan çalışmalarda çapraz bağ yoğunluklarının hesaplanamadığı görülmüştür. Bu zamana kadar bu polimerler ile ÇBY değerinin neden gözlenemediği, bunu sınırlandıran koşulların neden olduğu yaklaşımından yola çıkılarak bu çalışma yapılmıştır. Sertliğin, buna bağlı olarak moleküler kütlenin silikon elastomerlerin durulma özelliklerinin üzerindeki etkisini incelemek amacıyla 10 Shore A sertlikten 60 Shore A sertliğe kadar VMQ ile karışımlar hazırlanmıştır. VMQ karışımlarının kürleşme özelliklerinin ve çapraz bağ etkinliğinin karşılaştırılması amacıyla TAIC (trialil izosiyarünat) ve ZDA (çinko akrilat) gibi farklı hızlandırıcı ko-ajanlar kullanılarak karışımlar oluşturulmuş farklı metotlar ile çapraz bağ yoğunlukları hesaplanmıştır. Farklı sertliklerde ve farklı yardımcı ko-ajanlar kullanılarak hazırlanan karışımların kür karakteristiklerinin incelenmesi ve optimum kürleşme koşullarının belirlenmesi amacıyla Hareketli Kalıp Reometresi (MDR) kullanılmıştır. Farklı sertliklerde minimum tork (ML) ve maksimum tork (MH) değerleri incelenip kürleşme dereceleri belirlenmiştir. Aynı sertlikteki silikonlar için TAIC ve ZDA içeren karışımların karşılaştırması yapılmış, ko-ajanların kürleşme özelliklerine etkisi incelenmiştir. Reolojik özellikleri göz önünde bulundurularak test numuneleri oluşturulup TSSR cihazında gevşeme (durulma) özellikleri test edilmiştir. Testin ilk aşaması olan izotermal gevşeme aşaması için karışımların 23 °C'de 2 saat boyunca gevşeme davranışları incelenmiştir. Testin ikinci aşaması olan izotermal olmayan gevşeme aşamasında ise karışımların sıcaklık ile gevşeme davranışları incelenmiş, cihazdan elde edilen çapraz bağ yoğunluğu (ÇBY) değerleri değerlendirilmiştir. Cihazdan elde edilen çapraz bağ yoğunluğu değerlerine ek olarak, izotermal olmayan durulma eğrilerinin eğimleri harici bir yazılım ile bulunmuş ve lastiki-elastiklik eşitlikleri yardımıyla ÇBY değerleri hesaplanmıştır ve cihazdan elde edilen değerler ile karşılaştırması yapılmıştır. Elde edilen ÇBY değerlerinin doğrulamasını yapmak amacıyla kauçuk proses analizörü (RPA) ile frekans taraması çalışmaları yapılmış ve çapraz bağ yoğunluğu değerleri hesaplanmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda elde edilen veriler ışığında TSSR cihazından ÇBY elde edilemediği durumlar incelenmiştir ve olası sebepleri irdelenmiştir. Tüm bu çalışmaların sonucunda artan ÇBY ile gerdirilmiş VMQ elastomerlerin yüksek oranda gerilmeye tepki olarak daha yüksek gevşeme, izotermal durulma ve gerilme miktarlarına sahip olduğu görülmüştür. İzotermal olmayan testlerde ise sertlik arttıkça gerilim bölgesindeki ilk artış eğiminde bir azalma yaşandığı görülmüştür. İçerdikleri fonksiyonel vinil grubu sayısına bağlı olarak, ZDA içeren elastomerlerin ÇBY değerleri TAIC içerenler ile kıyaslandığında TAIC içeren sistemlerin daha yüksek ÇBY değerine sahip olduğu görülmüştür. Çalışmalar aynı zamanda ÇBY değerinin silikonların TSSR uygulamaları için kritik bir parametre olduğunu göstermiştir. RPA yöntemi ile yapılan çalışmalar sonucunda elde edilen çapraz bağ yoğunluğu değerlerinin TSSR yöntemi ile elde edilen değerlere oldukça yakın olduğu belirlenmiştir. Bu da TSSR yönteminin VMQ elastomerler için ÇBY değerinin belirli bir değerin altında kalmak koşuluyla kullanılabileceğini göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Çapraz bağ yoğunluğu, Elastomer, TSSR, VMQ
Halloysite in industrial paint applications
In this study, halloysite was added to two types of curing and formulations of industrial paints at different rates, and many detail tests were applied to these paints to see the effects of halloysite. Based on the results of these paint tests, it was determined that the halloysite significantly increased the thermal resistance and gloss of paints and did not create any negative effects in the other tests.
ATRP ile bor içeren polimetilmetakrilat sentezi
In this study first of all two different initiators were created and then these two initiators were used in ATRP reaction effectively. Hydroxyl groups were changed with active bromide group with the help of. 2-bromopropionyl bromide that are take part in Carboranemonool and carboranediol structures. FT-IR and NMR methods were used for characterization of initiators.Carborane initiators were used for polymerization of methylmethacrylate.Mainly the effect of reaction time was examined onto the polymerization.Conversions of polymers were determined gravimetrically.Gel permeation chromotography (GPC) was used to determine molecular weight of all polymers,Differential scanning calorimetry (DSC),were used to determine Tg values of all polymers Thermogravimetric analyser (TGA) were used to determine 50% percent degradation time and char yield amount of polymers at 500 oC and 800 oC.These methods were used for characterization of all polymers
Synthesis of styrene-acrylic copolymers and their use in paint
In this study, different types of silanes, which have different structures, are added directly to the styrene-acrylic copolymers. These copolymers are formulated in high PVC paint formulation. These paints are tested in according to their scrub resistance, hardness and flexibility properties.
Investigation of effect of bitumen chemical composition, polymer and warm mix asphalt additives on the properties of bitumen by using response surface method
Bitumen, a binder material used in asphalt applications, is one of the important components that affects the service-life of asphalt. Bitumen chemistry, and amounts of Saturate, Aromatic, Resin, Asphaltene (SARA) fractions within the bitumen, affect the properties of both base and modified bitumen. The desired properties of bitumen change with varying content of bitumen and purpose of application. To improve the properties and the performance while using in the asphalt mixtures usually the polymer addition is utilized. While thermoplastic elastomers are mostly preferred, plastomers such as polypropylene, ethylene vinyl acetate, and natural / synthetic rubber can also be used for the modification of bitumen. The addition of materials like Styrene-Butadien-Styrene (SBS) copolymer can simultaneously develop the durability and flexibility at high temperatures by containing the both soft and hard segments in its structure. In addition, hot mix asphalt additives can be used to prepare bitumen-aggregate mixtures at lower temperatures in order to improve the application conditions. For this purpose, organic or chemical additives included into the bitumen, as well as processes with the foaming techniques can be used for lowering the mixing and layout temperatures. Influence of all these additives on the properties of bitumen changes with the type and amount of additive and bitumen chemistry. An additive applied to improve the some properties of bitumen may adversely affect another feature of the bitumen and consequently asphalt. Especially when the addition of these additives together and variety in the bitumen chemistry are taken into consideration, the desired properties may not be obtained in the final product. Therefore, understanding the simultaneous effect of the variation of bitumen composition, amount of polymer and warm mix additive on the bitumen properties is aimed in this study. Experimental statistical methods were used for this purpose and the effects of independent parameters on the response functions individually and simultaneously were investigated by using Response Surface Method. The composition of bitumen and the amount of polymer and warm mix asphalt additives were defined as independent variables in this study. Dynamic shear rheometer (DSR), Bending beam rheometer (BBR), Elastic recovery and Viscosity were determined as response functions of this system. The effects of these independent variables on the response functions were investigated by the full factorial analysis initially and then the response surface method. In the experimental study, SARA analysis was performed on the bitumens which are in the same penetration grade and obtained from Izmit, İzmir and Batman refineries. Furthermore, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Simulated Distillation Gas Chromatography (GC-SimDis), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Thermal Gravimetric Analysis (TGA) were performed for detailed characterization of the bitumens. Styrene-Butadiene-Styrene (SBS) tri-block copolymer and a commercial paraffin wax were used as warm mix asphalt additives for the modifications of the bitumens. FTIR, DSC and TGA analysis were carried out to determine whether these additives can be used in bitumen blends. When the results of characterization tests and chemistry of bitumen were considered together, it can be seen that the same penetration grade bitumens may have different chemical properties and when the performance grade was determined according to TS EN 14023 standardization it may be also found different. This result shows that it cannot be achieved same performance grade by applying the same modifications to the same penetration grade bitumens which have different chemical compositions. Moreover the difference of SARA fractions in the three bitumens could not be seen in the FTIR analysis. The reason for the lower initial boiling point observed in GC-Simdis and the low temperatures at which loss of mass starts for Batman bitumen in TGA analysis are due to the light fractions of the Batman bitumen rather than the amount of saturated content. On the other hand, the high amount of aromatic and saturated structures in the bitumen decreased the glass transition temperature of Izmit bitumen. For the characterization analysis of the additives, it has been proved that the properties of the additives are the same as those of the commercially available common ones having without extra features. The Gaestel index (GI), one of the independent parameters, was used to define the bitumen chemistry in a single variable and examine the effect of bitumen chemistry on the response functions. The GI values of İzmit, İzmir and Batman bitumens were calculated by using the determined SARA fractions as 0.487, 0.622 and 0.988, respectively. In the experimental design matrix, 3 discrete values (0.487, 0.622, 0.988) were defined for the GI as discrete numeric variable, and 2-5%, 1-3% upper and lower limit values for the SBS and Wax, respectively, which were defined as continuous variables. Within these limits, bitumen modifications were made according to the experimental matrix designed by JMP® software and DSR, Viscosity, Elastic recovery and BBR tests which were determined as response functions of system, were carried out. Model equations were constructed with response functions of independent variables by using the data obtained from the measurements and the response surface method. Three-dimensional response surfaces and two-dimensional interaction curves are plotted by using the model data that indicates the effect of each parameter on the properties of bitumen. For the individual analysis, all independent variables were found as significant in different degrees for DSR and BBR response functions. The increasing amount of SBS promotes the value of DSR and creep stiffness exponentially. However this increasing trend affects the creep stiffness negatively since it has the upper limit in the standard. Furthermore the bitumen composition which was defined as GI in the analysis, was an effective term on the all response functions especially for elastic recovery, viscosity and DSR properties which improve rapidly with the increasing value of GI. The higher amount of asphaltene and saturates or lower amount of resins and aromatics enhance the higher value of GI. On the other hand, the amount of wax were determined as insignificant on the viscosity and elastic recovery properties of bitumen despite the fact that the wax is known as an organic additive for viscosity decreasing in the asphalt mixtures. This may be the result of the fact that the viscosity decreasing effect of Wax is very small, comparing with the increasing effect of the SBS and GI. Finally, the optimum values of variables were determined by performing the simultaneous analysis of independent variables with the four response functions together within the desired performance limits. The optimization analysis showed that all variables have effects on the response functions in different degrees. When the result of simultaneous analysis of response functions were compared to the individual analysis, there were terms added or eliminated from the model expression. Especially the GI*GI term which is important for the effect of bitumen composition on the response function was found as insignificant for DSR, Viscosity and Elastic recovery responses in simultaneous analysis. The reason for this was shown as the given limitation for the maximization of DSR and Elastic recovery and the minimization of viscosity. The optimum variable values within the given response limits are GI: 0.988, SBS: 3.2% and Wax: 3%. Tests within the scope of EN 14023 standard and asphalt tests were carried out on modified bitumen prepared in optimum values to investigate the improvement on the performance on both bitumen and asphalt properties. The performance grade of neat Batman bitumen was found to be PG 70-22 while it was determined as PG 82-16 after the modification at optimum conditions. As a result of the modification, while the high temperature performance of bitumen improves as two performance grade, the low temperature performance was affected negatively. The reason maybe that all the modified bitumen samples has the result on BBR as -16 since the addition of SBS increases the creep stiffness and although the amount of SBS is minimum (%2), the performance criterion was not achieved on -22. As a result of the Marshall asphalt design for determining the asphalt properties, aggregate-bitumen blends had 4.8% of the unmodified bitumen, whereas it was necessary to use 6.2% of the modified bitumen. Asphalt samples prepared by using the amounts of bitumen found in design and tested on the wheel tracking test machine. The amount of rutting were found as 13% for unmodified bitumen, while in the modified bitumen this value was improved by 50% to 6.7%. Thus, the DSR, viscosity, elastic recovery and creep stiffness properties of the bitumen have been successfully modelled based on the bitumen content, amount of polymer and warm mix asphalt additives and optimum mixing ratios have been successfully determined by using the "Response Surface Method". The widespread use of experimental design methods will provide a scientific and realistic basis for the preparation of asphalt mixture formulations instead of personal experience as well as the prevention of waste of time.
Grafting of poly(acrylamide) onto crosslinked poly(HEMA-co-MMA) resin for removal of phenol and bisphenol A
Phenol and its substituted derivatives are widely found in the effluents from pesticides, synthetic rubber, plastic, pharmaceuticals, petrochemicals, and other industries. It is also used in the production of caprolactam and bisphenol A. They are intermediates in the manufacture of nylon and epoxy resins, respectively. It is primarily used in the production of phenolic resins, which are needed in the automotive plywood, construction and appliance industries. Other important uses of phenol are as a disinfectant and in medicinal products. Minor uses of phenol contain the manufacture of paint and varnish removers, lacquers, paints, rubber, ink, illuminating gases, tanning dyes, perfumes, soaps and toys Phenol and phenolic compounds are generally considered as one of the important organic pollutants discharged into the environment causing unpleasant taste and odor of drinking water. Even at very low concentrations in the presence of water, is undesirable and toxic to the aquatic beings including fish. Especially, chlorinated phenols are more toxic to aquatic life. Phenols have great risk to the human health and cause negative effects on the brain, digestive system, heart, eye, liver, kidney, lung, peripheral nerve, skin and the unborn child. 0.002 mg L-1 is the permissible limit for phenol concentration in potable water according to the World Health Organization regulation. Removal of phenolic pollutants in aqueous solutions can be divided into three main categories: chemical, physical and biological treatment. Several wastewater treatment methods for removal of phenolic pollutants have been used including membrane filtration, advanced oxidation, biological degradation, photocatalytic degradation, electrochemical oxidation and adsorption. Adsorpsion is very important method to remove organic and inorganic pollutants. Different adsorbents such as zeolites, carbon nanotubes, polymeric sorbents and clay have been investigated for the removal of phenol and phenolic pollutants from wastewater. Three mechanisms of phenolic compounds adsorption is postulated namely, π-π dispersion interaction, electron-donor acceptor complex formation and hydrogen bond formation. This methodology was used to prepare new polymeric sorbents for phenol removal. In this thesis, two types of polymeric sorbents were prepared for removal of phenol and BPA from water. The poly(HEMA-MMA-EGDMA) terpolymer were prepared by using suspension polymerization method starting from polymerization of hydroxyethyl methacrylate (HEMA) (50%), methyl methacrylate (MMA) (40%) and ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA) (10%) as crosslinkerin the presence of toluene as porogen and AIBN as an initiator (resin 1). Other polymeric resin was prepared grafting polymerization of poly (acrylamide) onto resin 1 by redox polymerization method. Grafting reaction is carried out through the hydroxyl groups on HEMA units. The resulting polymer resin2 , which had a total nitrogen content of about 7.0 mmol/g, was effective in extracting phenol from aqueous solutions.The phenol and BPA sorption capacities were found depending on concentration and pH. Also, phenol and BPA sorption kinetics of the resins were investigated. Kinetic models were applied for Resin 1 and Resin 2.
Synthesis of bio based polyurethane surface coating materials and characterization
During the last few years, there is a continuous search of advanced polymeric materials for coating applications. Polyurethane resins are a class of thermosetting polymer materials largely used in high performance surface coatings and paints. Fast depletion of petroleum stock and increase in their cost puts limit to their use in future for production of petroleum-based resins. Renewable resources used in the preparation of polymers are falling in the class of biomaterials which are rich in hydrocarbons and most of the times obtained from parts of profusely available agriculture feed stock. The current oil based polymers are prepared by consuming petroleum based anhydrides and dicarboxylic acids. Use of non-edible vegetable oils and their fatty acids are currently the raw materials focused in synthesizing polymeric materials as renewable sources due to increasing economic and environmental concerns of petroleums. Polyurethanes have found many applications starting from coating, paint, foam, thermosetting, thermoplastic elastomer to fiber. However, their relatively low abrasion and wear resistance and environmental degradation, limit their application in surface coating. In the past decade, nanostructure organic-inorganic composites based on organic polymer and inorganic materials have attracted great interest of researchers.These composites exhibit the enhanced performance properties compared to conventional composites because of the maximized interfacial contact between the organic and inorganic phases. So, proper design of polyurethane with appropriate structure and composition of the components may result unique and useful properties for its different end applications. In the present work we have attempted to utilize the castor oil for the synthesis of biopolyurethane coating material. The double bonds in triglycerides are not active enough to take part in free radical polymerization reaction generally. Maleation is a method to increase crosslink density of the final polymer thanks to reactive maleate double bonds. To convert maleated oils into polyols, it was first epoxidized. Hydroxylation of castor oil was carried out with hydrogen peroxide. It was further reacted with different isocyanates in different ratios to develop a series of biopolyurethanes. The synthesized polyurethanes were characterized for the evaluation of their chemical and thermal properties and the effect of isocyanates loading into polyurethane on these properties are also being presented. The thermal properties of biopolyurethane coating materials were studied using thermo gravimetric analysis (TGA). The effect of NCO/OH molar ratio on thermal and mechanical properties of coatings was studied for the prepared biopolyurethane coatings.
Influence of water-cement, polymer-cement and fiber-cement ratios on properties of fiber reinfroced mortars
Mortars are one of the very important construction material to build safe buildings, bridges, barrages and new constructions. Because of its importance and its huge usage area, they are frequently researched by universities and by firms. There is also need for further modification and analysis of mortars to develop this material for future applications and according to needs of humans. This study focuses on influence of different ratios of water-cement, polymer-cement and fiber-cement ratios, hybrid fibers on mortars. Due to this aim a mathematical model is evaluated. To create mathematical model surface respond method has been used. As a design of experiment, central composite design has been used. Fiber type and polymer type are selected constant during mathematical model. Only 12mm glass fiber and acrylic-styrene copolymer resin has been used. The proportions of polymer-cement, fiber-cement and water-cement ratios are evaluated according to central composite design. There is an important advantage to use surface respond method in the experiments. In the end of experiments, the results can be defined as mathematical equations and it is possible to estimate the whole results in the range of design of experiments without making further experiments for unselected values. Out of mathematical model, there are three group of polymer modified hybrid fibered mortar produced. In hybrid fibered mortars combination of polypropylene-12 mm glass fiber, polyamide-12 mm glass fiber and 3mm Cem-FIL glass fiber are evaluated. Additionally, one group has been produced with 6mm surface treated glass fiber. To find out the trade-off between effect of polymers, different type of and different amount of fibers and also the effect of combination of fibers, flexural, compressive and slump tests are performed. Slump tests are performed after the mixing of fresh mortar. Due to using slump values, viscosity and processability of mortar have been understand. After production of mortar specimens, they are waited 2 days in water pool and totally 60 days are waited. Because of the polymer content, the cure time is restricted to 2 days. After production, after water cure and before testing the specimens, their weight are calculated and noted to see their weight change up to time. The magnitude of specimens are 40x40x160mm3. There are totally 60 specimens according to mathematical model, 9 with hybrid fibered and 3 with surface treated fibered mortar specimens produced. Extensive results of mechanical, weight-loss and viscosity of mortars is discussed in result and discussion part.
Polisakkarit bazlı poliiyonik sıvılar ve biyomedikal uygulamaları
Bu tez çalışmasında, bir polisakkarit olan pektinden yola çıkılarak ters misel mikroemülsiyon polimerizasyonu ile çapraz bağlı (3B) yapıda mikrojeller sentezlenmiştir. Sentezlenen mikrojellere post modifikasyon ile uygulamalarda performansı artıracak ve spesifik uygulamalara özgü yeni fonksiyonel grupların yapıya eklenmesi sağlanmıştır. Yine mikrojellere manyetik özellik kazandırılmış ve uygulamalarda manyetik alan ile kontrol imkânı tanınmıştır. Tez çalışmasının önemli bir basamağı sentezlenen pektin mikrojellerin polimerik iyonik sıvı (PIL) formlarına dönüştürülmesidir. Bu işlem için protonasyon ve iyon değişim kimyası kullanılmıştır. Pektin mikrojelleri ve modifiye formlarının karakterizasyonunda taramalı elektron mikroskobu (SEM), termal gravimetrik analiz (TGA), zeta potansiyel (ZP) ölçümü, Fourier dönüşümlü kızılötesi (FTIR) spektroskopisi gibi teknikler kullanılmıştır. İlaç yükleme ve salım profilinin incelenmesinde ultraviyole-görünür ışık (UV-Vis) spektrofotometresi kullanılmıştır. Ayrıca tez çalışmasında elde edilen mikrojellerin ve modifiye formlarının antimikrobiyal aktivite, antioksidan aktivite, biyouyumluluk/sitotoksisite ve degredasyon testleri ile ilaç taşıyıcı sistem olarak kullanımı test edilerek biyomedikal alanda uygulama potansiyelleri araştırılmıştır. Tez çalışmasında elde edilen polisakkarit bazlı mikro boyutlu 3B polimerik yapıların uygulamaya özgü dizayn edilebilmesi, performans artırıcı özelliklerin post modifikasyon ile yapıya kazandırılabilmesi ve PIL formlarının hazırlanabilmesiyle, ileri fonksiyonlu malzeme üretilmiştir. Sentezlenen mikrojellerin birçok farklı alana hizmet edebileceği düşünülmektedir. Tez kapsamında hazırlanan yapıların özellikle sağlık sektöründe yumuşak doku uygulamaları, biyosensör, biyoaktif türlerin taşınmasında taşıyıcı sistem, kanser tedavisi gibi uygulamalar için uygun olacağı düşünülmektedir.
Pullulan bazlı polimerik yara örtüsü hazırlanması ve biyomalzemeözelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmada, yeni bir yara örtü malzemesi olarak pullulan aşılanmış kopolimer hidrojeli hazırlandı ve karakterize edildi. Pullulan aşılanmış akrilik asit-itakonik asit kopolimer (Pu-g-p(AA-ko-IA)) hidrojeli, çapraz bağlayıcı olarak N,N'-bisakrilamid (BIS) ve baĢlatıcı olarak amonyum persülfat (APS) varlığında akrilik asit ve itakonik asitin pullulan üzerine UV kopolimerleĢme ve çapraz bağlama tekniğiyle sentezlendi. Ampisilin yüklü Pu-g-p(AA-ko-IA) hidrojeli yine aynı teknikle reaksiyon ortamına ilacın ilavesiyle hazırlandı. Hazırlanan hidrojellerin detaylı karakterizasyonu FT-IR, SEM, DSC ve TGA analizleri ile gerçekleştirildi. Pu-gp(AA-ko-IA) hidrojelinin yara örtüsü malzemesi olarak performansını ortaya çıkarmak için şişme ve in vitro sitotoksisite çalışmaları yapıldı. İlaç yüklü hidrojel için gerçekleŞtirilenin vitro ilaç salım testlerinin sonuçları, yüklenen ilacın %67'sinin 7 gün sonra Pu-g-p(AA-ko-IA) hidrojelinden salındığını gösterdi. Elde ettiğimiz sonuçlar, yüksek şişme kapasitelerine sahip Pu-g-p(AA-ko-IA) hidrojelinin yara örtüsü uygulamaları için umut verici bir aday olarak kabul edilebileceğini ortaya koymuştur.
Yara örtüsü uygulamaları için modifiye aljinat/jelatin/hyaluronik asit temelli hidrojellerin sentezi ve karakterizasyonu
Tez çalışması kapsamında yara örtü malzemesi olarak kullanmak amacıyla antibiyotik yüklü aljinat-jelatin-hyaluronik asit temelli hidrojeller geliştirilmiştir. Birinci aşamada, aljinat, jelatin ve hyaluronik asidin metakrilasyon reaksiyonları gerçekleştirilmiştir ve elde edilen ürünler Fourier dönüşümlü kızıl ötesi (FTIR) ve proton nükleer manyetik rezonans (1H-NMR) spektroskopisi ile karakterize edilmiştir. İkinci aşamada ise aljinat metakrilat-jelatin metakrilat (AG), aljinat metakrilat- hyaluronik asit metakrilat (AH) ve aljinat metakrilat-jelatin metakrilat-hyaluronik asit metakrilat (AGH) hidrojel formülasyonları geliştirilmiştir. Hidrojel yapılar FTIR ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Bunların yanında hidrojellerin su tutma kapasiteleri ve in vitro hidrolitik bozunma çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Takiben tetrasiklin yüklü hidrojeller hazırlanmış ve FTIR ve diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ile karakterize edilmiştir. In vitro salım çalışmaları 37 °C ve PBS ortamında gerçekleştirilmiştir. Antibakteriyel özellikleri disk difüzyon yöntemi kullanılarak S. Aureus, E. Coli ve S. Epidermidis bakterilerine karşı değerlendirilmiştir. Biyouyumluluk çalışmaları L929 hücre hattı kullanılarak 3-(4,5-dimetiltiazol-2-iI)-2,5-difenil tetrazolyum bromid (MTT) yöntemiyle belirlenmiştir. Tüm sonuçlar geliştirilen tetrasiklin içeren hidrojel yapıdaki yara örtü malzemesinin umut verici bir potansiyele sahip olduğunu göstermiştir. Anahtar Kavramlar: Hidrojel, yara örtü malzemesi, antibiyotik salımı
Çorum sularında alfa-beta sayımı
Yer kabuğunu meydana getiren maddeler farklı oranlarda radyoaktif maddeler içermektedir. Bu sebeple yaşanılan bölgeye göre hepimiz az veya çok oranda radyasyona maruz kalırız. Bu çalışmanın amacı Çorum merkez ilinde kullanılan suların alfa ve beta konsantrasyonunu analiz edilerek kullanıma uygun olup olmadığını belirlemektir. Tez çalışması kapsamında Çorum merkez ilinde kullanılan suların toplam alfa beta sayımı yapılmıştır. Ölçümlerden elde edilen sonuçlara göre sulardaki toplam alfa konsantrasyonu 0.00049 ile 0.00862 Bq/L arasında, toplam beta konsantrasyonu 0.00017 ile 0.01565 Bq/L arasında değişmektedir. İki ayrı dönemi kapsayan çalışmada toplam 20 adet su örneği alınmıştır. Su numunelerinin tamamı ön işlemlerden geçirilerek sayım için hazır hale getirilmiştir. Bu çalışmanın sonuçları göstermiştir ki Çorum merkezde kullanılan suların alfa beta değer ölçümleri Dünya Sağlık Örgütü ve Türk Standartları Enstitüsü limitlerinin altındadır.
Urethane acrylate coating on coagulated polyurethane surfaces by UV radiation
In this thesis, the aim is to develop some formulations with urethane prepolymer toimprove mechanical properties of coagulated polyurethane surfaces with desiredproperties. Like most oligomers, the urethane acrylates are typically high in molecularweight and viscosity. Diluents, particularly multifunctional acrylate monomers, are usedto reduce viscosity to manageable levels and to provide crosslinking. The formulatedsolutions are coated on coagulated PU surfaces and cured under UV light. Furthermore,coated cogulated PU surfaces are tested for their physical and mechanical properties.Keywords: Photopolymerization, Urethane Acrylate, UV, Coating, MechanicalProperties
Multifonksiyonel örme kumaş geliştirilmesi ve lignin esasli tekstil kaplamasinin kaliciliğinin araştirilmasi
Tez çalışması, multifonksiyonel örme kumaş geliştirilmesi amacı ile lignin esaslı tekstil kaplaması'nın kalıcılığının araştırılması amacıyla yürütülmüştür. Tekstil sektöründe artan çevresel kaygılar ve sürdürülebilirlik hedefleri, fosil yakıt türevli kimyasallar yerine doğal kaynaklı ve toksik olmayan kaplama ajanlarının kullanımını gerekli kılmaktadır. Ayrıca, artan tüketici bilinci ve uluslararası regülasyonlar, üreticileri çevre dostu alternatiflere yönelmeyi zorunlu kılmıştır. Son yıllarda yapılan çalışmalar, tekstil yüzeylerinde biyo bazlı kaplamaların kalıcılığını artırmanın, ürün performansı ve kullanıcı sağlığı açısından kritik olduğunu göstermektedir. Bu bağlamda, sodyum lignosülfonat ve tannik asit gibi doğal çapraz bağlayıcılar, örme kumaş yüzeyine uygulanmak üzere çeşitli oranlarda çözeltiler formüle edilmiştir. Kaplama işlemleri öncesinde kumaşlar, standartlaştırılmış ön terbiye adımları uygulanarak hazırlanmış ve böylece çapraz bağlayıcı ajanların kumaş yüzeyine etkin penetrasyonu sağlanması hedeflenmiştir. Hazırlanan çözeltiler pamuk, pamuk/polyester karışımı ve polyester örme kumaşlara emdirme yöntemiyle uygulanmıştır. Uygulanan kaplamaların kalıcılığı, AATCC135 standartlarına uygun ön yıkama döngüsü sonrasında yapılan spektrofotometre renk farkı ölçümleri, FTIR analizleri ve 16 CFR 1610 ve ASTM D1230 testlerinden modifiye edilen yanmazlık testleri ile detaylı şekilde değerlendirilmiştir. Deney sonuçları, lignosülfonat ve tannik asidin uygun pH ve formülasyon aralığında çapraz bağlanma sağladığını ortaya koymuştur. Elde edilen bulgular, kaplama performansının kumaş tipine, çözelti oranına ve uygulama parametrelerine bağlı olarak değişkenlik gösterdiğini ortaya koymuş, biyo-bazlı çapraz bağlayıcıların kullanımının, sürdürülebilir ve uzun ömürlü fonksiyonel tekstil kaplamaları geliştirmek için yenilikçi bir teknoloji platformu sunduğunu göstermektedir. Gelecek çalışmalar için, kullanılan biyo bazlı ajanların optimum oranlarının belirlenmesi ve proses yöntemlerinin geliştirilerek entegrasyonu ile kaplama performansının daha da iyileştirilebileceği öngörülmektedir.
Sıvı kristal esaslı termosetlerin hazırlanması
Uzay/uçak endüstrisi, devre elemanları, elektrik yalıtım malzemeleri, yapıştırıcılar, kaplamalar ve mikroelektronik endüstrisi gibi yüksek performans gerektiren uygulamalarda kullanılan termoset polimerlerin özelliklerinin iyileştirilme çalışmaları giderek artmaktadır. Özellikle epoksi reçineler ve siyanat esterleri üzerlerinde en çok çalışılan polimerler olarak göze çarpmaktadır. Tüm üstün özelliklerine rağmen bu iki malzeme de kırılgan olduğundan dolayı kullanım alanları kısıtlıdır. Bu nedenle yapısal olarak modifiye edilmeleri ya da farklı termoset reçineler ile karıştırılarak alaşım halinde kullanılmaları gerekmektedir. Bu amaçla yapılan çalışmalarda ticari epoksi reçineler çeşitli siyanat monomerleri ile kürleştirilerek epoksi/siyanat alaşımları hazırlanmıştır. Ancak bu çalışmalarda ticari epoksilerin kullanılması ile elde edilen alaşımların özelliklerinde bazı kısıtlamalar ortaya çıkmıştır.Bu çalışmanın amacı, ticari epoksi reçinelerin yerine kullanılacak daha üstün özelliklere sahip sıvı kristalin epoksi reçinelerin (LCE) ve farklı özelliklerdeki siyanat esterlerinin sentezlenmesi, sentezlenen reçinelerin birbirleri ile belirli oranlarda karıştırılarak kürleştirilmesidir. Bunların literatürde yer alan benzer ürünlerden daha kolay uygulanabilir, mekanik performansları daha iyi ve geliştirilmiş ürünler olması tasarlanmaktadır.
Fotokimyasal yöntemlerle polihedral oligomerik silseskuokzan (POSS) esaslı nanokompozitlerin sentezi ve karakterizasyonu
Nanokompozit malzemelerin kullanımı, üstün optik, termal, elektronik, fotonik, manyetik, reolojik, yapısal ve mekanik niteliklerinden dolayı her geçen gün artmaktadır. Plastik sektöründe büyük paya sahip olan, otomotiv, kaplama, biyomedikal ve paketleme sanayileri en önemli kullanım alanlarıdır. Genel bir tanımla; iki veya daha fazla malzemenin, iyi özelliklerini bir araya toplamak ya da ortaya yeni bir özellik çıkarmak için, mikro veya makro seviyede heterojen karışımıyla oluşan malzemeye kompozit malzeme denir. Nanokompozitler, sürekli bir polimer matris içerisine dağılmış en az bir boyutu 100 nanometreden küçük olan parçacıkları içeren heterofazlı kompozit yapılardır. Nanoteknoloji araştırmaları, malzemenin yapısını molekül düzeyinde değiştirme şansını verir. Nanoboyutuna inildiğinde artan yüzey alanı/hacim oranı maddeyi çok daha aktif yaparak çevredeki diğer atom ve moleküllerle farklı etkileşimlerine neden olur. Bu farklılıklar, daha saydam camlar, daha hafif, daha dayanıklı arabalar, daha temiz giysiler, daha uzun ömürlü boyalar, gibi güncel yaşamımızı doğrudan etkileyen birçok nanomalzemelerin üretilmesine olanak sağlar. Özellikle nanokompozitlerde kullanılan malzemelerin fiyatlarının düşmesiyle ve kompozitlerin hazırlanmasındaki teknik zorlukların çözülmesiyle birlikte polimer nanokompozitlerinin kullanımı son yıllarda artmaya başladı. Nanokompozit üretiminde kullanılan katkı maddeleri nanoyapılarına göre üç ana kategoriye ayrılmaktadır. Bunlar tek nanoboyutlu killer, iki nanoboyutlu karbon nanotüpler ve nanoteller, ve son olarak da üç nanoboyutlu silika, metal partiküller ve kuantum taneciklerdir. Fotopolimerizasyon, fotoaktif moleküllerin aydınlatılmasıyla oluşan reaktif türlerin vasıtasıyla gerçekleşen çevreye duyarlı bir polimerizasyon tekniğidir. Termal polimerizasyona göre fotopolimerizasyon tekniğinin, oda sıcaklığında yüksek hızda tepkime gerçekleştirilebilme, daha az enerji tüketilmesi ve çözücüsüz formülasyonların hazırlanabilmesi gibi bir çok üstün özellikleri vardır. Tepkimeye girecek formülasyondaki monomer ve diğer kimyasalları düzenleyerek tepkime sonrasındaki sertlik, renk, çözünürlük, geçirgenlik, yapışkanlık, elektriksel iletkenlik gibi malzemenin performansına etki eden özellikler kolaylıkla ayarlanabilmektedir. Bu noktadan hareketle, fotopolimerizasyon tekniğinin kullanımı, istenilen özelliklere sahip nanokompozit malzemelerin hazırlanmasında son derece etkin bir yöntem olacağından tercih edilmiştir. Özetle, bu tezde fotopolimerizasyon tekniği kullanılarak polimer/POSS nanokompozitler sentezlenmiş ve bu nanokompozitlerin yapıları spektroskopi ( FT-IR), termal (DSC, TGA) ve mikroskop (TEM) gibi değişik analiz yöntemleriyle aydınlatılmıştır.
Yara/yanık örtü materyali olarak antibakteriyel özellik taşıyan gözenekli polimerik membranların hazırlanması ve karakterizasyonu
Bu tez çalışmasında, bir travma ya da yanma sonucu oluşan ve kendiliğinden iyileşmesi uzun süren deri dokusu kayıplarının doku mühendisliği yaklaşımı ile daha hızlı ve kaliteli bir şekilde tedavisini sağlamak için çift katmanlı ipek fibroin doku iskeleleri tasarlanmıştır. Doku iskelelerinde hücrelerin yayılmasını ve çoğalmasını hızlandırmak için, doku iskelelerinin birbiriyle bağlantılı yüksek gözenekli yapılara sahip olmaları istenmektedir. Bu amaca uygun olarak, liyofilizasyon yöntemiyle yüksek gözenekli yapıya sahip ipek fibroin süngerler üretilmiştir. Elde edilen ipek fibroin doku iskelelerine yara iyileşme sürecini hızlandırmak amacıyla heparin immobilize edilmiştir. Elde edilen ipek fibroin süngerlerin yapısal özellikleri SEM'de incelenmiştir. Yara/yanık iyileşmesi süresince bakteriyel atakların minimuma indirilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada doku iskelelerine antibakteriyel özellik kazandırmak için antibakteriyel ajan olarak, gümüş sülfadiazin kullanılmıştır. Heparin immobilize edilmiş ipek fibroin süngerlerin üzeri elektroeğirme yöntemi kullanılarak gümüş sülfadiazin içeren nanofibröz ipek fibroin film tabakasıyla kaplanmıştır. Böylelikle alt katmanı heparin yüklü sünger, üst katmanı da gümüş sülfadiazin içeren ince nanofibröz tabaka olmak üzere çift katmanlı doku iskeleleri elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Deri doku mühendisliği, ipek fibroin, antibakteriyel yara örtüleri.
Karbon elyaf takviyeli yüksek yoğunluklu polietilenin ısıl ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Günümüzde elyaf takviyeli polimer matrisli kompozitlerin kullanımı yaygınlaşmaktadır. Elyaf takviyesi olarak en çok kullanılan cam elyaf yerini karbon elyaf takviyesine bırakmaktadır. Karbon elyaf diğer tüm elyaflar arasındaki en önemli özelliği yüksek çekme direnci ve elastik modülüdür. Matris malzemesi olarak ise en çok kullanılan termoset matrisler yerini termoplastik matrislere bırakmaktadır. Termoplastik matrislerin termoset matrislere göre en önemli özelliği geri dönüştürülebilir ve hammaddelerinin raf ömrünün daha uzun olmasıdır. Bu çalışmada matris malzemesi olarak termoplastikler arasında en çok kullanılanlardan biri olan yüksek yoğunluklu polietilen seçilmiştir. Takviye malzemesi olarak seçilen karbon elyaf ise kesikli olarak kullanılmıştır. Seçilen yüksek yoğunluklu polietilen matrise karbon elyaf ağırlıkça değişik yüzdelerde takviye edilmiştir. Tez çalışmasında karbon elyaf takviyeli yüksek yoğunluklu polietilenin ısıl ve mekanik özelliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla malzemeler ekstrüzyonla harmanlama ve enjeksiyonla kalıplama teknikleriyle kompozit haline getirilmiştir. Hazırlanan kompozit numunelerin mekanik karakterizasyonu için darbe, sertlik ve çekme testleri yapılmıştır. Kompozit numunelerin ısıl özelliklerin belirlenmesi için diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ve yüzeylerinin karakterizasyonu için ise taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. Karbon elyaf polimerik matrise ağırlıkça % 5, 10, 15 ve 20 olmak üzere 4 farklı oranda takviye edilmiştir. Ayrıca karşılaştırma esaslı olması için cam elyafta polimerik matrise ağırlıkça % 10 ve 20 olmak üzere 2 farklı oranda takviye edilmiştir. Ağırlıkça karbon elyaf miktarının artmasıyla sertlik, darbe direnci ve elastik modülü değerlerinde paralel bir artış, kopma uzaması değerlerinde ise paralel olarak bir azalış gözlenmiştir. Ağırlıkça karbon elyaf takviyesinin artması ise DSC sonuçlarını pek fazla etkilemediği gözlenmiştir. SEM görüntülerine bakılacak olursa da matris ile elyaf arasında yapışmanın çok iyi olmadığını görülmektedir. Çekme testleri sonucunda çekme direncinin elastik modülü kadar etkilenmediği gözlenmiştir. Bunun sebebi olarak ise elastik modülünün karbon elyaf takviye oranına bağlı olduğu, ancak çekme direncinin ise karbon elyaf takviye oranından ziyade son elyaf boyundan daha çok etkilendiği belirtilmiştir. Yapılan araştırmalarda elyaf takviyesinin artmasıyla bahsedilen son elyaf boyunun daha da kısaldığı bulunmuştur. Ayrıca karbon elyaf takviyesinin cam elyaf takviyesine oranla son elyaf boyunu daha da kısalttığı bulunmuştur. Anahtar Kelimeler: YYPE, karbon elyaf, karakterizasyon, kompozit
Yenilenebilir kaynaklar kullanılarak ambalaj malzemesi için kaplama malzemesi hazırlanması
Yenilenebilir bir kaynak olmayan ve giderek tükenen petrol ürünleri yerine, yenilenebilir ve doğal kaynaklardan elde edilen çevre dostu ürünlerle ilgili çalışmalar son yılların en önemli araştırma konuları arasındadır. Ülkemizde yüksek miktarlarda üretilen tarım ürünlerinin meydana getirdiği tarımsal atıklar, yüksek katma değerli çeşitli ürünlerin üretilmesinde yenilenebilir ham madde olarak kullanılabilir. Bu şekilde hem ekonomik değeri olmayan bu tür çeşitli atıklardan biyobozunur ürünler elde edilmesi, hem de bu atıkların yok edilmesinin yarattığı sıkıntının giderilmesi mümkün olacaktır. Bilindiği gibi bitki hücre duvarı üç ana polimerden oluşmuştur; selüloz, hemiselüloz ve lignin. Selülozun kullanım alanı geniştir. Lignin için de kullanım alanı daha kolay bulunabilmektedir. Fakat heterojen bir biyopolimer olan hemiselüloz için kullanım alanı pek yoktur. Değişik polimerleri içinde bulunduran hemiselülozun başlıca bileşeni ksilan olup, bu biyopolimer tarımsal atıklarda kuru ağırlığın %20-35? ini oluşturmaktadır. Dolayısıyla, tarımsal atıkların değerlendirilmesinde ksilan için kullanım alanları bulunması ekonomik açıdan önemlidir. Söz konusu çalışmada, tarımsal bir atık olan ayçiçek sapı kullanılarak ambalaj kaplama malzemesi hazırlanacak ve özellikle gıda paketlerinde kullanılan ambalaj malzemesinin yağ, nem ve toza karşı bariyer özelliklerinin geliştirilmesi ve böylece ambalaj içindeki ürünün bozulmasının önlenmesi sağlanacaktır.
Polihıpe ve polimıpe nanokompozitlerinin sentezi, karakterizasyonu ve mekanik özelliklerinin geliştirilmesi
Makro gözenekli ve açık hücresel yapılı polimerler, yüksek gözenekli ve geniş yüzey alanlı yapıları ve birbirine bağlı iç içe geçmiş gözeneklerin sağladığı avantajlar nedeniyle pek çok farklı alanda kullanım olanağına sahiptirler. Emülsiyon kalıplama yöntemi yüksek ve orta iç fazlı emülsiyonlar (High Internal Phase Emulsion-HIPE, Medium Internal Phase Emulsion-MIPE) kullanılarak açık hücresel yapılı polimerlerin hazırlanmasında kullanılan en basit ve etkili yöntemdir. HIPE?ler büyük hacimlerde iç faz veya dispers (dağılan) faz içeren konsantre sistemler olarak adlandırılır. Bir HIPE?de iç faz hacim oranı (Ø) toplam emülsiyon hacminin en az 0.74?ünü oluşturur. MIPE?lerde ise Ø 0.50 ile 0.73 aralığında değişir. Her iki emülsiyon türünde de fazlardan birisinin (veya her ikisinin) monomerik türler içermesi durumunda emülsiyonların çapraz-bağlanması ile poliHIPE veya poliMIPE olarak adlandırılan açık hücresel yapılı polimerler elde edilir. PoliHIPE ve poliMIPE'ler geniş yüzey alanları ve düşük yoğunluklarının sağladığı avantajlardan dolayı çok farklı alanlarda (iyon değişimi, filtrasyon, doku mühendisliği, katalizör destek malzemelerinin üretilmesi, v.b.) kullanılabilirler. Ancak açık hücresel morfolojinin neden olduğu zayıf mekanik özellikleri nedeniyle gerçek anlamda endüstriyel uygulamalarda kullanımları sınırlıdır. Bu tez çalışmasında poliHIPE ve PoliMIPE?lerin mekanik özelliklerinin geliştirilmesi amacıyla iki farklı yaklaşım kullanıldı: (i) sürekli fazın monomer bileşimi değiştirilerek ve (ii) sürekli faza bu faz ile uyumlu nanokil katılarak. Bu kapsamda, HIPE ve MIPE?lerin sürekli fazına belirli oranlarda nanokil katılarak doymamış poliester reçinesi-ko-divinilbenzen (Pes-ko-DVB), glisidil metakrilat-ko-1,3-bütandiol dimetakrilat (GMA-ko-BDDMA) ve stiren-ko-divinilbenzen (S-ko-DVB) poliHIPE ve poliMIPE nanokompozitleri hazırlandı. Hazırlanan nanokompozitlerin morfolojik, mekanik ve ısıl özellikleri sürekli faz bileşimi ve oranı, emülgatör türü ve oranı, iç faz oranı ve nanokil oranının değişimine bağlı olarak araştırıldı. Bu amaçla sentezlenen poliHIPE ve poliMIPE nanokompozitlerinin morfolojik özellikleri taramalı elektron mikroskobu (Scanning Electron Microscope, SEM) ile incelenirken yüzey alanları ve gözenek boyutları Brunauer-Emmet-Teller (BET) yöntemi ile ölçüldü. Elde edilen nanokompozitlerin ısıl ve mekanik özellikleri ise sırasıyla termal gravimetrik analiz (TGA), diferansiyel taramalı kalorimetre (Differential Scanning Calorimetry, DSC) ve mekanik test cihazı araştırıldı.
Doymamış poliester-tabakasal silikat nanokompozitlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Bu projede, in-situ serbest radikal polimerizasyon tekniği kullanılarak doymamış polyester (UPE) matrisi ve nano-boyutlu montmorillonit (MMT) kili ile polimer-kil nanokompozitlerinin sentezlenmesi amaçlanmıştır. Organofilik MMT dolgusu, yapısında reaktif stiren grubu bulunduran, kuaterner kokoamin tuzunun interkelant olarak kullanılması ile elde edilmiştir. Elde edilen nanokompozitlerin karakterizasyonu X-ışını difraksiyon (XRD) tekniği ve geçirimli electron mikroskobu (TEM) ile yapılmıştır. Nanokompozitlerin ısıl ve mekanik özelliklerine, nano-dolgu yükleme derecesinin etkisi incelenmiştir. Hazırlanan nanokompozitlerin, saf UPE ile karşılaştırıldıklarında, gelişmiş ısıl ve mekanik özeliklere sahip olduğu bulunmuştur. Bu özelliklerdeki iyileşmenin, nano-dolguya bağlı interkalantın çapraz bağlanma reaksiyonuna olan katkısından dolayı olduğu düşünülmüştür. Eksfoliye yapının baskın olduğu, kısmi eksfoliye nanokompozit yapısı, ağırlıkça % 1 oranında MMT dolgusu ilavesi ile sağlanmıştır. Bu nanokompozit, en yüksek derecede ısıl kararlılık, dinamik mekanik özellik ve çapraz bağ yoğunluğu sergilemiştir. Elde edilen bu iyileşmelerin, stiren moleküllerinin, % 1 dolgulama derecesinde, optimum miktarda ve homojen bir dağılımla MMT tabakalarının arasında ve dışında var olmasından kaynaklandığı muhtemeldir
Sitrik asit esaslı biyobozunur polimerlerin sentezi ve karakterizasyonu
Biyobozunur polimerler, ilaç salınımı ve doku mühendisliğinin de dahil olduğu bir çok biyomedikal mühendislik alanında oldukça önemli bir yere sahiptirler. Özellikle hücre ekilmiş yapı iskelelerinin hasta ya da hasarlı dokularla değiştirilerek gerçekleştirilen tedaviler giderek yaygınlaşmaktadır. İdeal olarak doku mühendisliğinde kullanılacak bir yapı iskelesinin doğal dokunun fiziksel özelliklerini taşıması, yeni gelişecek dokuya yapısal kararlılık kazandırması, toksik olmaması, mekanik darbelere karşı dayanıklı olması, vücut içine yerleştirildikten sonra da yeni oluşacak dokunun ihtiyacı olan materyalleri iletebilmesi gerekir. Dünyada sağlık örgütleri tarafından vücut içerisinde kullanımına izin verilen polilaktonlar, polilaktik asitler, poliglikolik asitler ve bunların kopolimerleri başta olmak üzere az sayıda polimer bulunmaktadır. İzin verilen bu polimerler ise yumuşak doku uygulamaları için yeterince yumuşak olmamaktadır. Biyobozunur elastomerler zorlu mekanik etkilere maruz kalan bölgelerde çevre dokulara zarar vermeden işlevlerini yerine getirirler. Parçalanan sentetik matristen gerilimi aşamalı olarak yeni oluşan dokuya aktarılmasıyla, üzerine dairesel mekanik gerinim uygulanmış yapı iskelelerinin vasküler kas hücrelerinde kolojen ve elastin üretimini arttırdığı da bilinmektedir. Birçok biyobozunur elastomerler doku mühendisliği uygulamaları için üretilmiş ve kan damarları, kalp kapakçıkları, sinirler, kıkırdak ve deri gibi şekillerde kullanılmıştır. Bu tür elastomerlerin sentezi incelendiğinde en yaygın olarak kullanılan monomerin Krebs çevriminin metabolik ürünü olan, toksik etki göstermeyen ve Gıda&İlaç örgütlerince kullanımına izin verilen sitrik asit olduğu görülür. Son zamanlarda yapılan çalışmalarda üstün mekanik özelliklere sahip, farklı çapraz bağlanma yöntemlerinin uygulanabildiği, nanogözenekli ve fotoluminesan etkili sitrik asit esaslı polimerler üzerine yoğunlaşılmıştır. Bu çalışmada, özellikle doku mühendisliği alanında kullanım potansiyeline sahip sitrik asit esaslı yeni bir biyobozunur elastomerlerin sentezi ve karakterizasyonu gerçekleştirilecektir. Elde edilecek malzemenin toksik özellik taşımaması, üstün mekanik özelliklerinin olması, biyobozunur malzeme olması, kolay işlenebilir olması, hücrelerle uyumlu olması ve ekonomik olması sağlanacaktır.
Yenilenebilir kaynaklardan elde edilen matris ve reaktif interkelanta sahip polimerik nanokompozitler
Son yıllarda polimer nanokompozitler, mikrokompozitler ve saf polimerlere nazaran sergiledikleri gelişmiş mekanik, ısıl ve optik özelliklerden dolayı büyük ilgi toplamaktadır. Bu projede, soya yağından elde edilen polimer matris ve montmorillonit (MMT) kili bazlı ve yüksek performanslı polimer nanokompozitlerin in situ serbest radikal reaksiyonu ile sentezlenmesi ve daha sonra sentezlenen nanokompozitlerin ısıl, dinamik mekanik özellikleri ve morfolojisinin karakterize edilmesi amaçlanmıştır. İlk aşamada, nano-boyutlu MMT kilinin modifikasyonu, reaktif metakrilat çift bağı içeren yenilenebilir kaynaklı ve biyo-bazlı interkelant ile yapılmıştır. Daha sonra, elde edilen organofilik MMT kili (OrgMMT), akrilatlanmış epokside soya yağı (AESO)/stiren monomer karışımında dağıtılarak, serbest radikal başlatıcı ilavesi ile polimerizasyon reaksiyonu gerçekleştirilmiştir. Sonuç polimer nanokompozitlerinin yapısal karakterizasyonu, X-Işını difraksiyonu (XRD) ve geçirimli elektron mikroskop (TEM) teknikleri ile yapılmıştır. Polimer nanokompozitlerin ısıl ve mekanik özelliklerine, nanodolgunun yükleme derecesinin etkisi, ısıl gravimetrik analiz (TGA) ve dinamik mekanik analiz (DMA) yöntemleri ile araştırılmıştır. AESO bazlı nanokompozitlerin, saf AESO bazlı polimer matris ile karşılaştırıldığında, iyileşmiş ısıl ve mekanik özelliklere sahip oldukları saptanmıştır. MMT dolgusu ağırlıkça % 1 ve % 2 oranında kullanıldığında, eksfoliye nanokompozit yapısı elde edilirken, % 3 dolgulama derecesi kısmi interkelasyona/eksfoliasyona yol açmıştır. %2 OrgMMT nanodolgusu içeren eksfoliye nanokompozitin, saf polimer matrise göre, camsı geçiş ve kauçuğumsu bölgelerde sırasıyla % 400 ve % 500 daha fazla depolama modülüne sahip olduğu bulunurken, % 3 dolgulama ile elde edilen kısmi interkele nanokompoziti ile en düşük ısıl bozunma hızı elde edilmiştir.
Foto "click" kimyasıyla yıldız polimerlerin sentezi ve karakterizasyonu
Polimer zincirlerinin tek bir çekirdeğe bağlı olarak oluşturdukları yapılara yıldız polimer denir. Yıldız polimerler doğrusal polimerlere oranla daha kompakt yapılara (düşük viskozite ve hidrodinamik hacim) ve daha fazla fonksiyonel gruplara sahip olmalarından dolayı daha çok tercih edilmektedir. Özelikle bu polimerler ilaç sanayi, kozmetik, boya sanayi, membran veya baskı dahil olmak üzere bir çok potansiyel uygulama alanına sahiptir. Yıldız polimerlerin sentezi çekirdek ve kolların oluşum sırasına göre üç ana kategoriye ayrılabilir; i) çekirdek-öncelikli, ii) kol-öncelikli ve iii) kenetlenme tepkimesidir. Her yöntemin kendine göre avantaj ve dezavantajları bulunmaktadır. Sharpless ve Meldal tarafından bulunan bakır katalizörlüğünde gerçekleşen azid ve alkin gruplarının Huisgen 1,3-dipolar siklokatılma reaksiyonu (CuAAC) en çok tercih edilen "Click" kimyası reaksiyonudur. Bu reaksiyon sayesinde organik kimya, supromoleküler kimya, ilaç kimyası, biyokonjugasyon ve malzeme bilimi gibi bir çok uygulama alanında bir araya gelmesi çok zor gözüken gruplar kolaylıkla birleştirilmektedir. Fotokimyasal tepkimeler ısıyla gerçekleşen tepkimelere göre, daha düşük enerji ihtiyacı, hızlı gerçekleştirilmeleri ve hem konum hemde zaman olarak kontrol edilebilmelerinden dolayı önemli avantajlara sahiptirler. Son zamanlarda fotouyarılmış tiyol-en ve tiyol-in, fotouyarılmış 1,3-dipolar siklokatılması, fotouyarılmış gerilmiş halkalı sikloalkin ve azidlerin siklokatılması, fotouyarılmış benzodioksinon ve alkollerden ester oluşumu ve fotokimyasal diels-alder tepkimeleri foto "Click" tepkimeri olarak geliştirilmiştir. Özellikle fotouyarılmış tiyol-en ve tiyol-in tepkimeleri uygun koşullarda (oda sıcaklığı, hava atmosferinde) çok hızlı olmalarına rağmen radikal mekanizması yüzünden dış etkenlerden çok çabuk etkilenmektedir. Bununla beraber çifte bağların kendi içerisinde katılma tepkimesi vermelerindan dolayıda polimer-polimer birleştirmelerinde düşük etkinliğe sahiptirler. Diğer foto "Click" tepkimelerinde ise özellikle etkin grupların çok basamaklı sentezlerden elde edilmelerinden dolayı yeterince pratik ve kullanışlı olamamışlardır. Tez kapsamında, ışıkla indirgenen CuAAC "Click" kimyası ve atom transfer radikal polimerizasyon (ATRP) yöntemlerinin birleştirilmeyle yıldız polimerler sentezlendi. Bu amaçla, öncelikle yıldız polimerlerin düz zincirli kolları ATRP ve nükleofilik yerdeğiştirme reaksiyonlarıyla elde edilecektir. Bu polimerler ile çok fonksiyonlu çekirdek-molekülleri arasında gerçekleşen bakır katalizli foto-"click" tepkimeleriyle üç ve dört kollu yıldız polimerler sentezlenecektir. Çalışma boyunca üretilen yıldız polimerlerin spektroskopik (FT-IR ve NMR), kromatografik (GPC) ve termal (DSC ve TGA) özellikleri değişik analiz yöntemleriyle aydınlatıldı.
Terpen-esaslı mikrokürelerin foto-başlatılmış süspansiyon polimerizasyonu ile hazırlanması
Fosil yakıtlardan elde edilen kaynakların yakın zamanda tükenmesi, günümüzün büyük bir endişe kaynağıdır. Bu nedenle yenilenebilir kaynaklara dayalı yeni malzemeler bulma zorunluluğu vardır. Yenilenebilir plastiklerin üretimi için terpen kullanımı, son yıllarda yaygın bir araştırma konusu olmuştur. Terpen-esaslı polimerlerin tasarımı ve hazırlanması, terpen moleküllerindeki kimyasal işlevsellikten (örneğin; konjuge çift bağlar, hidroksil ve karboksil grupları) yararlanarak farklı kimyasal stratejilerin ve çok çeşitli polimerizasyon tekniklerinin uygulanmasını içermektedir. Mikroküreler çapı 1 ile 1000 𝜇𝑚 arasında olan küçük küresel parçacıklardır. Özellikle süspansiyon polimerizasyon prosesleri, mikrokürelerin üretimi için uygundur. Bu teknikte hem başlatıcı hem de monomer polimerizasyon ortamında çözünmezken, başlatıcı monomer içinde çözünür ve polimerizasyon monomer damlacıklarında gerçekleşir. Monomer fazı, bir karıştırıcı ve uygun bir süspansiyon maddesi vasıtasıyla ortam içinde küçük damlacıklar halinde süspanse edilir. Bu tez çalışmasında farklı oranlarda doğal kaynaklı terpen-esaslı β-Mirsen (My) ile 1,4-bütandiol dimetakrilat'ın (BDDMA) süspansiyon polimerizasyonu yöntemi kullanılarak polimerik mikroküre sentezi gerçekleştirilmiştir. Polimerik mikroküreleri verimli ve hızlı elde edebilmek için ise polimerizasyon, fotobaşlatıcı varlığında UV-ışıma ile gerçekleştirilmiştir. Monomer bileşiminin etkisi, yağ fazı bileşiminde My oranı hacimce %10 ila %90 arasında değiştirilerek araştırılmıştır. Tez çalışması süspansiyon polimerizasyonu yöntemi kullanılarak polimerik mikroküre sentezi ve sentezlenen mikrokürelerin karakterizasyonu olmak üzere iki aşamada gerçekleştirilmiştir. Hazırlanan mikrokürelerin kimyasal yapısı Fourier Transform Infrared (FT-IR) Spektroskopisi ve Nükleer Manyetik Rezonans (NMR) spektroskopisi ile, yüzey morfolojisi ve boyutu ise Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile incelendi. Spesifik yüzey alanları ise N2 adsorpsiyon/desorpsiyon izotermlerine Brunauer-Emmett-Teller (BET) izortermi uygulanarak tayin edildi. Partikül boyutları ise optik mikroskop ile saptandı ve Zetasizer ile partikül boyutu dağılım analizi yapıldı. Ayrıca, mikrokürelerin şişme davranışları araştırıldı ve Flory-Rehner Teorisi kullanılarak çapraz bağ yoğunluğu (q) ve çapraz bağlar arasındaki ortalama molekül ağırlığı (Mc) hesaplandı. Sonuç olarak, My oranını değiştirerek monomer besleme bileşimini değiştirmenin partikül morfolojisi, boyutu ve dağılımının değiştiği sonucuna varılabilir.
Polihedral oligomerik silseskioksan içeren polilaktit nanokompozitleri üzerine çalışmalar
The main purpose of the first part of this thesis was to investigate influences of three parameters on the mechanical and thermal properties of the polylactide (PLA) matrix nanocomposites filled with polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) particles. For the first parameter of "Filler Content", nanocomposites with 1, 3, 5, 7 wt% basic POSS structure were compared. For the second parameter of "Functional Group", basic POSS structure having only nonpolar isobutyl groups were compared with three other functionalized POSS structures; i.e. aminopropylisobutyl-POSS (ap-POSS), propanediolisobutyl-POSS (pd-POSS) and octasilane-POSS (os-POSS). For the third parameter of "Copolymer Compatibilization", all specimens were compared before and after their maleic anhydride (MA) grafted copolymer compatibilization. Specimens were produced with twin-screw extruder melt mixing and shaped under compression molding. Various tests and analyses indicated that the optimum filler content for the improved mechanical properties was 1 wt%; while the optimum structure for strength and modulus was pd-POSS structure, in terms of fracture toughness it was basic POSS structure. Additional use of MA compatibilization was especially effective for the basic POSS and os-POSS particles. Because of the biocompatible and nontoxic character of both PLA and POSS nanoparticles, recently being a significant alternative for biomedical parts; the main purpose of the second part of this thesis was to investigate performance of the 3D-printed PLA/POSS nanocomposites with respect to the compression molded PLA/POSS specimens. Due to the higher uniformity and higher homogeneity in the distribution of POSS nanoparticles in each PLA matrix layer, mechanical tests (tensile, flexural, toughness) revealed that the improvements in the strength, elastic modulus and fracture toughness values of the 3D-printed specimens were much higher compared to their compression molded counterparts, the benefits starting from 13% increasing up to 78%. It was also observed that there was almost no deterioration in the physical structure and mechanical properties of the 3D-printed specimens, even after keeping them 120 days at 37°C in a physiological solution prepared by using the standard PBS (Phosphate Buffered Saline) tablet. It is known that electrospinning is the most practical technique to obtain unique properties of polymer based nanofibrous structures, such as neat PLA and PLA filled with POSS particles. On the other hand, due to the so many different process parameters to consider, production of these fibers are extremely difficult and time consuming. That is, use of a certain statistical optimization technique in the design of experiments would be necessary. Therefore, the main purpose of the third part of this thesis was to determine the optimum electrospinning parameters by applying the Taguchi technique first to neat PLA and then to reveal the applicability of these parameters for the electrospinning of PLA/POSS nanofibers. It was observed that instead of conducting 81 experiments to determine the most significant 4 optimum process parameters for PLA, use of Taguchi L9 orthogonal array experiment matrix, i.e. conducting only 9 experiments, reduced time, labor and material consumption considerably. Moreover, it was generally concluded that these same parameters could be also used for the electrospinning of PLA/POSS nanofibers after addition of only 3 wt% KCl salt into the polymer solution.
Yüksek sıcaklık pem yakıt hücreleri için düşük maliyetli ve yüksek performanslı (Co-n/mwcnt) ve polibenzimidazol (pbı) ile modifiye edilmiş (Pt-pbı/mwcnt) elektrokatalizörlerin geliştirilmesi
Due to the extremely high cost of platinum group metals, the development of highly efficient, non-noble electrocatalysts, especially for the oxygen reduction reaction (ORR) is essential for the commercialization. In recent studies, state-of-the-art Metal-N-C (Metal = Fe or Co) catalysts are considered as promising alternatives to expensive Pt/C catalysts because of their excellent electrochemical and physical properties. They can somehow provide decent mass activity and electrochemical performance with considerably low material and synthesis cost. In this thesis, the main course is the development of a non-noble, high-performance Co-N/MWCNT electrocatalyst for high-temperature proton exchange membrane fuel cell (HT-PEMFCs) application, and the second course is the development of polybenzimidazole (PBI) modified carbon-nanotubes as a support material for platinum-based electrocatalysts to increase catalytic durability at elevated temperatures. Upon completion of the studies, synthesis of the Co-N/MWCNT catalyst with a high-temperature pyrolysis method was successfully demonstrated by XPS, ToF-SIMS, XRD, Raman, and HR-TEM analysis. Results showed that the uniform dispersion of Co nanoparticles and the formation of active pyridinic Co-N4 sites were appropriately achieved. It is believed that the formation of stable Pyridinic-N sites could promote more electron pathways through the ORR, and increases the catalyst's stability. Rotating disc electrode (RDE) analysis demonstrated that the kinetics of the Co-N/MWCNT catalyst is sufficient enough to operate as a cathode for a typical PEM fuel cell operation. From the HT-PEMFC test results, at the 150C and 160C, the peak current/power density of the cobalt-based MEA was somehow higher than that of the commercial Pt/C. The only drawback is the stability issue at higher temperatures (170C or more) in an acidic medium. Results partially confirmed that the Co-N/MWCNT catalyst could be the promising alternative to replace noble Pt/C catalysts at the cathode side. In the sub-study, polybenzimidazole wrapped carbon-nanotubes and microwave-assisted reduction of Pt nanoparticles were successfully characterized by TGA, XPS, XRD, and TEM analysis. Modifying carbon-nanotubes through the polybenzimidazole film ensured fine (about 2 – 5 nm) and uniform dispersion of Pt nanoparticles. Cyclic voltammetry (CV) analysis concluded that the Pt-PBI/MWCNT catalyst had a 43 m2·g-1 of electrochemically active surface area (ECSA) to catalyze hydrogen oxidation, which is parallel to the literature but slightly lower than that of commercial Pt/C and Pt/MWCNT catalysts due to hydrophobic behavior of PBI molecules in an aqueous electrolyte. On the other hand, it has shown superior durability compared with the commercial Pt/C and Pt/MWCNT. After the 1000th CV, it has retained almost 80% of its initial ECSA, which makes the Pt-PBI/MWCNT is much more durable than the Pt/C and Pt/MWCNT. However, HT-PEMFC tests indicated that the peak current/power density values of the PBI-modified catalyst were lower than that of commercial-grade Pt/C, suggesting that some balance between durability and performance has to be taken into consideration.
Çeşitli katkı maddeleri içeren polibenzoksazinin hazırlanması ve karakterizasyonu
Polybenzoxazines, a class of phenolic offering excellent mechanical and physical properties, have been developed to overcome the shortcomings of the traditional phenolic resins. The features of these polymers such as no requirement for harsh catalysts, releasing no by-product, molecular design flexibility and low melt viscosity make this class of polymers a promising candidate for various industrial and academic applications. Several methods such as preparation of alloys with other high performance polymers, designing of novel monomers and incorporation of additive compounds were employed to improve the performance of polybenzoxazines. In this work, polybenzoxazine composites involving various types of additives namely aromatic diboronic acid, boric acid, clay, zirconium diboride and diglycidyl ether bisphenol-A epoxy resin were prepared to improve thermal properties. In the first part, phenol and aniline based benzoxazine monomer, in the second part, difunctional benzoxazine monomer were synthesized and their composites were prepared. The structural and thermal characteristics of the benzoxazine monomers, polybenzoxazines and polybenzoxazine composites were analyzed by NMR, FTIR, DSC, TGA, XRD, DMA and DP-MS techniques. Improvement in the thermal characteristics were recorded by the incorporation of additives of the benzoxazine monomers.
Polimerik membrane uygulamaları için yeni malzemelerin sentezi
The polymeric membranes for antimicrobial applications are in high demand nowadays, since the bacteria had developed the resistance against the antibiotics. The membrane technology could become an efficient tool to cope with the antibiotic resistant bacteria which are becoming an unevitable problem on the health and pocket of a common man. To address this issue, the current research is carried out to synthesize polymer with antibacterial properties. Norbornene and oxonorborne monomers with special modification to achieve antimicrobial properties through N-halamine functional group of hydantoin was synthesized in this thesis. The monomers were polymerized using Ring Opening Metathesis Polymerization (ROMP). The polymer norbornene dicarboximide hydantoin P(NDH) and polymer oxonorbornene dicarboximide hydantoin P(ONDH) were saturated to s-P(NDH) and s-P(ONDH) with p-toluenesulfonyl hydrazide. Polymer s-P(NDH) sucessfuly fabricated into membrane. While s-P(ONDH) could not be fabricated into membranes by itself, the s-P(ONDH) was blended with the polyether sulfone (PES). The s-P(NDH) was also blended with PES, along with PES modified cyanuric acid for comparisons. Hence four membranes were studied, one was pure and three were the blend membranes. The synthesized polymers and the blend membranes were characterized using NMR, IR, DSC, and TG/DTA respectively. The properties of membranes were measured: with SEM, pore sizes were determined: with contact angle measurements, hydrophobocity of surface was determined. Besides, tests for the pure water permeance PWP and BSA protein rejection were conducted. The membranes were studied for their antimicrobial properties against E. coli and S. aureus. The respective membranes were efficient enough to give 100% kill of both bacteria, providing the controlled release of active chlorine and restricted the biofilm formation at the surface of membrane.
Boron bileşiklerinin, ester bağı içeren polimerlerin ısıl bozunum davranışları üzerindeki etkileri
Interest in polymer nanocomposites is growing exponentially across various scientific and engineering disciplines owing to their remarkable improvements in their properties compared to micro- and macro- conventional composites. Although polymers having good physical properties are commercially available, they are mostly hampered by their low melting temperatures, poor mechanical or barrier properties. Therefore, there is a considerable work on improvement of the properties of polymers, and development of polymer nanocomposites. Several studies were concentrated on boron compounds in polymer composites in order to enhance thermal properties of polymers. Trans-esterification and/or condensation reactions between the boron compounds and the polymers involving COO, OH or CONH groups may take place and support to improve thermal characteristics. Boronic acid groups release water upon thermolysis and behave like condensed phase flame retardants and lead to the generation of boronic anhydrides and boroxines. They form a cross linked-boroxine network through water loss by assisting intermolecular interactions and so they are good char-yielding compounds. In this study, composites of polymers having ester group along the main change such as poly(lactic acid), PLA and poly(caprolactone), PCL, or along the side chain such as poly(methyl methacrylate), PMMA and poly(n-butyl methacrylate), PnBMA with methyl tallow bis-2-hydroxyethyl ammonium modified montmorillonite, Cloisite 30B (C30B) and Cloisite 15A (C15A) and boron compounds (benzene-1,4-diboronic acid (BDBA), boric acid (BA) and zinc borate (ZB)) were prepared and characterized with the use of transmission electron microscopy (TEM) and x-ray diffraction (XRD) analyses. Dispersion of clay in the polymer matrices and intercalated and partially exfoliated clay layers were analyzed by both techniques. Thermal characteristics of the nanocomposites were investigated by direct pyrolysis mass spectrometry (DP-MS) and thermal gravimetric analysis (TGA) techniques. The increase in thermal stabilities of PLA and PMMA were associated with generation of a crosslinked structure. On the other hand, the decrease in thermal stability of PCL upon incorporation of BDBA and/or C30B was attributed to lower probability of crosslinking in the presence of long alkyl chains along the polymer backbone. Generation of boron network structure was detected for PMMA-BDBA and PCL-BDBA composites. For PnBMA, although addition of C30B increased the thermal stability, addition of clay with BDBA caused any noticeable change in thermal stability. Trans-esterification reactions between BDBA and C30B and ester groups of polymer matrices were also determined.
Amidoksim fonksiyonel grubu içeren pamuk kumaşların aşı polimerizasyonu ile hazırlanması
Bu tez çalışmasında, deniz suyunda eser miktarda bulunan uranyum iyonlarının geri kazanımında kullanılacak, amidoksim grubu içeren aşılanmış dokumasız pamuk kumaşlar, plazma ile başlatılan aşı polimerizasyonu yöntemi kullanılarak akrilonitril (AN) aşılanması ile hazırlanmıştır. Aşı polimerizasyonunu gerçekleştirebilmek amacıyla optimum plazma muamele koşullarının belirlenmesi için uygulanan güç ve plazma muamele süresi gibi farklı parametrelerle çalışılmıştır. Aşılama derecesini arttırmak için plazma ile muamele edilmiş dokumasız pamuk kumaşların AN ile aşılanması farklı reaksiyon sıcaklıklarında (40, 60 ve 70oC) ve farklı derişimlerde %10(w/w), %30(w/w), %50(w/w) ve %70(w/w), hazırlanan emülsiyon çözeltileri 24 saat aşılama sürelerinde gerçekleştirilmiştir. Uranyum iyonlarına seçici adsorbent malzeme hazırlanması amacı ile, optimum şartlarda elde edilen AN aşılanmış dokumasız pamuk kumaş yapısında bulunan nitril grupları, hidroksilamin ile modifiye edilerek amidoksim gruplarına dönüştürülmüştür. AO grubu içeren modifiye edilmiş dokumasız pamuk kumaş adsorbentin U(VI) iyonları adsorpsiyonu için pH, adsorpsiyon kinetiği ve başlangıç derişimi etkisi çalışılmıştır. Optimum pH 6.00 ortamında U(VI) iyonu adsorpsiyonunun 90 dakikada dengeye geldiğini ve 250 ppm U(VI) çözeltisinden adsorplanan miktarın 530,46 mg U(VI)/g adsorbent olduğu bulunmuştur. Uranil iyonlarını adsorplamış dokumasız pamuk kumaşların desorpsiyon çalışması %3 HNO3 ile gerçekleştirilmiş ve U(VI) iyonlarını yaklaşık %100'ü desorbe edilmiştir. Tekrar kullanılabilirlik çalışmaları sonucunda U(VI) iyonları adsorpsiyonunun beş adsorpsiyon desorpsiyon döngüsü boyunca korunduğu gözlenmiştir. Ayrıca 10 mL deniz suyu ile adsorpsiyon çalışması yapılmış ve 24 saat sonunda adsorpsiyon miktarı 0,17 mg U(VI)/g adsorbent olarak tespit edilmiştir. Dokumasız pamuk kumaş, AN aşılanmış, AO grubu modifiye edilmiş ve U(VI) iyonu adsorplamış dokumasız pamuk kumaşların kimyasal yapıları, yüzey morfolojileri ve termal özellikleri, FTIR, XPS, SEM, EDX ve TGA teknikleri kullanılarak karakterize edilmiştir.
Elektromanyetik dalga engeli tekstil ürünleri üzerine bir araştırma: Polimer kaplama ve yüzey–arayüzeyler ile ilgili yapısal incelemeler
Günümüzde yaşadığımız ortamlarda, yüksek gerilim hatları, haberleşme ve radar sistemleri, tıpta teşhis ve tedavi amaçlı kullanılan sistemler gibi pek çok uygulamaların neden olduğu radyasyon kirliliği gittikçe artmaktadır. Özellikle, havayolu ulaşımında etkin olan, uzaydan dünyamıza gelen (kozmik ışınlar başta olmak üzere) zararlı elektromanyetik dalga (EMD) ların varlığı, ozon tabakasındaki incelmenin artması ve var olan deliğin büyümesi vb. olumsuz gelişmeler, ileride insanoğlu için daha fazla zararlı EMD etkileri ile karşılaşılacağının da bir göstergesidir. Bu tür zararlı radyasyondan korunma amacının yanında, güvenlik amacı ile farklı EMD yalıtımlarının da yapılma istekleri, yeni EMD engelli malzemelerin geliştirilmesine yol açmaktadır. Bu tür teknolojik istekler sonucunda bazı tekstil firmaları, önemli Ar-Ge faaliyetleri gerçekleştirmeye başlamıştır. Bu öncü Ar-Ge çalışmaları sonucunda, organik/organometalik özellikler taşıyan, EMD engeli olabilen pek çok kompozit ve nanofiber malzemeden üretilmiş tekstil ürünleri, yüksek maliyetlerle tüketim piyasasına kazandırılmaktadır. Üniversitemiz, Fizik Mühendisliği Bölümü, SWAXS Araştırma Grubu'nda gerçekleştirilen bu tez çalışması ile öncelikle, tüketime sunulan EMD engeli tekstil ürünlerinin karmaşık yapıları nanoskopik ölçekte Small Angle X-ray Scattering (SAXS, küçük açı x-ışını saçılması) yöntemi ile incelenmiştir. Yapılan öncü çalışmalar ile, iki tip SG (Steel Gray) ve ST (Silver Twin) kodları ile tanımlanan tekstil ürünü üzerine odaklanılmıştır. Bu iki ürün seçilirken, EMD kalkan özellikleri ve antibakteriyel özellikleri en güçlü olan ürünler olmasına dikkat edilmiştir. Ayrıca, yüzey özelliklerinin polimer kaplama işlemlerine uygun olup olmadıkları da Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Ardından karbon nanotüp (CN) ve grafen ile katkılanmış sanayi tipi bir polimer olan plastomer (Plasti-Dip) malzemeler hazırlanarak, farklı oranlarda iki boyutlu (2B) ve 3B nano parçacıklar içerecek şekilde, CN ve grafenle katkılanarak tekstil ürünlerini kaplayacak forma getirilmişlerdir. Sanayi tipi kullanıma uygun, basınçlı sıvı kompozit tüpleri ile püskürtme yöntemi kullanılarak kumaş kaplama işlemleri yapılmıştır. Kaplama işleminden sonra, ara yüzey ve dış yüzey bilgilerini içerecek şekilde birkaç Angström büyüklükten, nanometre ve mikrometre ölçeklerine kadar yapılar incelenerek yapı-özellik ilişkileri kurulmaya çalışılmıştır. Yüzey ve ara yüzey yapı incelemelerinde, ağırlıklı olarak SAXS yöntemi kullanılmıştır. Elde edilen kaplanmış kumaşların EMD ye karşı kalkan etkisi oluşturup oluşturmadıkları, Dalga Kılavuzu Metodu kullanılarak test edilmiştir. İnsan kullanımına doğrudan sunulabilecek bu malzemelerin sağlık açısından bir sorun oluşturup oluşturmayacaklarını belirlemek için de araştırmalar başlatılmış ve kaplama öncesi/sonrası kumaş biyo aktiviteleri incelenmiştir. Displinler arası bir çalışma olan bu tez kapsamında, Üniversitemiz, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü ve Fen Fakültesi, Biyoloji Bölümü bilim insanları ile iş birliği yapılmıştır. Çalışmanın sonucunda, bu tür tekstil malzemeleri ile ilgili ilk kez nano ölçekli yapısal Ar-Ge faaliyetleri gerçekleştirilerek, yapılan CN ve Grafen katkılı polimer kaplama işlemleri ile 8-13 GHz aralığında EMD kalkanlama özelliklerinin ve antibakteriyel etkilerin yapı ile ilişkilendirilebildiği nano kompozit ürünler elde edilebilmiştir. Grafen katkılı polimer kaplanan kumaşların yüzeyinde nano fraktal yapıların oluştuğu, CN katkılı kaplamalarda ise, Çekirdek-Kabuk Silindir (Core Shell Cylinder) formunda nano yapıların bulunduğu belirlenmiştir. Fraktal model ile yüzeye dağılan grafen nano oluşumlar, yüzey üzerinde daha pürüzsüz ve düzgün bir dağılımın elde edilmesine neden olmuş ve EMD kalkanlama özelliğinin, yüzeyin her bir noktasında daha uniform elde edilmesine katkıda bulunmuştur. ST kumaş üzerine yapılan kaplamalar hem CN, hem de grafen katkılamalar için çok daha düzgün ve homojen elde edilmiştir. Bu durum AFM ve EMD etkileşim testleri ile de doğrulanmıştır. %4 CN–SG tekstil ürününde, kaplamasız SG'ye göre, 11-13 GHz frekanslı EMD için soğurma en yüksek değerde olup, yansımanın da en az olması, bu malzemenin bu frekans bölgesinde görünmezlik çalışmalarında kullanılabileceğini göstermiştir. Kaplama işlemi ile soğurma değeri, 0,2 den 0,3'e artarak %50 oranında geliştirilmiştir. Ayrıca, 8-13 GHz aralığında geçirgenliğin en az olması, CN-SG nin SG ye göre kalkanlama özelliğinin de artırıldığının delili olmuştur. %4 Grafen–SG, 8,5-13 GHz aralığında EMD ler için kaplanmış kumaşın yansıtma özelliğinin en fazla, geçirgenliği ve soğurmasının ise en az olduğu belirlenmiştir. Kaplama işlemi ile geçirgenlik değeri 1,2 den 0,5'e düşerek %33 artırılmıştır. Yani başlangıç malzemesi olan SG ye göre daha iyi bir kalkanlama özelliği elde edilmiştir. %2 CN-ST malzemesi, 8-13 GHz aralığında, yansıtıcılığı en yüksek, soğurma ve geçirgenliği en düşük olması nedeni ile EMD kalkanı olarak önemli bir ürün olma özelliğine sahiptir. Kaplama işlemi sonrası geçirgenlik değeri 2,2 den 0,5'e düşerek %77 artırılmıştır. %2 Grafen-ST, 9,8-13 GHz aralığında daha az geçirgenlik göstermiş ve ortalama geçirgenlik değeri 2,8 iken 1,4 değerine düşerek %50 oranında kalkanlama özelliğindeki artışına neden oluştur. Bu ürünün aynı zamanda, Gr(+) mikroorganizma olan Staphylococcus aureus ve Gr (-) Escherichia coli üzerinde etkin bir biyoaktiviteye sahip olduğu da gözlenmiştir. CN katkılı ST malzemeler için CN katkılama oranı arttıkça, nano ölçekte Rg yarıçap değerlerinin (8,96 – 11,80 nm) ve oluşan küme boyutlarının (24,63 - 34,29 nm) arttığı belirlenmiştir. Bu çalışma sonucunda elde edilen en değerli ürün fiziksel, kimyasal ve biyolojik özellikler açısından %2 CN-ST malzemesidir. 8,96 nm yarıçaplı, homojen dağılımlı, nano globular parçacıklara sahip bu malzeme iyi bir EMD engeli olup aynı zamanda çok iyi bir mikroorganizma karşıtı özelliğe sahiptir.
Enjekte edilebilir hemostatik fibroin mikrojellerin geliştirilmesi
daha sonra doldurulacaktır
Yeni nesil sünek dökme demir malzemenin basamaklı polimerizasyon yöntemi ile hazırlanan epoksi reçinelerle korozyona karşı korunması
Son yıllarda dökme demirlerin önemi metalurji ve malzeme bilimi sektöründe oldukça artmıştır. Birincil nesil dökme demirlerden farklı olarak, 20. Yüzyılın sonlarında ikinci nesil adı verilen, yeni bir sfero dökme demir sınıfı ortaya çıkmıştır. Katı çözelti ile güçlendirilmiş ferritik sfero dökme demir (solid solution strengthened ferritic ductile iron, SSF) olarak adlandırılan bu malzemeler, yüksek mukavemete dayanımının yanı sıra yüksek uzama değerleri de göstererek çeliğin kimyasal yapısı kadar kompleks olmayan, çelik benzeri özellikler taşıyan, işleme kabiliyeti yüksek, metalurji sektörü için oldukça avantajlı ve üretimi çeliğe nazaran ucuz olan bir malzeme sınıfı haline gelmiştir. Bu tez çalışmasında yeni nesil sfero dökme demir malzemelerinden biri olan ve üretimi henüz yaygınlaşmamış olan EN-GJS-600-10 kodlu malzemenin kimyasal bileşimini, standartta verilen mekanik test değerlerini sağlayacak şekilde oluşturmak ve sonrasında savunma sanayi gibi sektörlerde kullanımında korozyona ve aşınmaya karşı dirençli hale getirmek için uygun bir polimer malzemeyle yüzeyini modifiye etmek amaçlanmıştır. Tez çalışması kapsamında hazırlanan sünek özelliklere sahip yeni nesil sfero dökme demir malzeme, başta demir (Fe) olmak üzere, silisyum (Si), mangan (Mn), karbon (C), magnezyum (Mg) gibi toplam 16 farklı elementin uygun oranlarda karıştırılması ile elde edilmiştir. Bu elementler farklı oranlarda bir araya getirilmiş ve neticede hem kimyasal bileşime hem de mekanik özelliklere yönelik olarak standartlarda tanımlanan kriterleri karşılayacak optimum oranlar tespit edilmiştir. Hazırlanan dökme demir malzemenin dünyada üretimi yaygın değildir. Ülkemizde ise endüstriyel üretimi henüz optimize edilmemiştir. Tez çalışması kapsamında, çelikten daha ucuz ve daha hafif ancak çelikle benzer mekanik özellikler gösteren, yapısında 16 element içeren metal malzemelerin hazırlanması ve yüzey özelliklerinin modifikasyonu ile korozyon ve aşınmaya dayanıklı hale getirilmeleri adına önemli sonuçlar elde edildiği düşünülmektedir. Yüzey modifikasyonu, akademik ve endüstriyel çalışmalarda ihtiyaç duyulan yüzey özelliklerinin elde dilebilmesi için sıklıkla başvurulan bir yöntemdir. Özellikle, metalik malzemelerin korozyona karşı yüzeylerinin modifiye edilmesi pek çok uygulamadaki kullanımları açısından zaruridir. Tez kapsamında, metal yüzeylerde basamaklı polimerizasyon yöntemi ile epoksi reçine oluşumu sağlanmış ve korozyona karşı yüzeylerin dirençleri araştırılmıştır. Korozyon testleri, metal yüzeylerde dikkat çekici düzeyde korozyona karşı direncin sağlandığını göstermiştir. Çalışılan 5 monomerden alkol türündeki etilen glikol yüzey modifikasyonunda istenen performansı gösterememiştir. 4 amin monomer içinde en zayıf direnç bir diamin olan etilen diamin (EDA) varlığında tespit edilmiştir. -Tri, -tetra ve -penta (bilhassa -tetra ve -penta) aminler kullanılarak sentezlenen reçinelerin bariyer özelliklerinin daha iyi olduğu; korozif gaz, sıvı ve çözünmüş türlerin polimer matrisi boyunca iç kısımlara doğru difüzyonuna engel olarak metalin korozyona uğramasına karşı daha şiddetli direnç gösterdiği kanaatine varılmıştır. Bunun temel sebebinin çapraz bağlar arasındaki zincir uzunluklarının daha kısa olması ve/veya yüksek dallanma oranına bağlı olarak çapraz bağlar arasındaki serbest hacim bölgelerinin daha sık doldurulması ve böylece daha yüksek bariyer özelliklerinin elde edilmesi olduğu düşünülmüştür. Basamaklı polimerizasyonun gerçekleştirildiği monomerler arasındaki stokiyometrik oranın iyi ayarlanmasının, korozyona karşı dirençli bir reçine elde edilmesinde oldukça önemli olduğuna dair sonuçlar elde edilmiştir. EDA hariç diğer tüm numunelerde di-epoksi:amin momoner oranı 2:1 olan örnekler korozyona karşı daha yüksek direnç göstermiştir. 2:1 mol oranının, reçine yapısında daha sık çapraz bağ oluşumuna sebep olmuş olabileceği, çapraz bağlar arasındaki zincir uzunluklarının kısalması ile bariyer özelliklerinin artmış olabileceği düşünülmektedir. Korozyon testi sonrasında metalik yüzeylerin mikroskobik incelenmesi neticesinde yüzeylerin hiçbirinde blisterleşme tespit edilmemiştir. Bu durum, yüzey kaplamasının dayanıklılığını ve yüzeylerde boya kabarmalarına sebep olarak korozyonu attıran blisterleşmenin olmadığını göstermesi açısından önemli bir bulgudur. Bir korozyon inhibitörü olarak Benzotriazol'ün (BTA) korozyona etkisi incelenmiş; BTA'nın korozyonu önlemede olumlu bir etki yarattığına yönelik sonuçlar elde edilmiştir. BTA'nın metal yüzeyde ince bir tabaka oluşturduğu ve/veya reçine içerisinde BTA moleküllerinin bir araya gelip kümelenerek bariyer benzeri yapılar oluşturmuş olabileceği düşünülmektedir. Tez kapsamında geliştirilen metalik malzemelerin, başta savunma sanayi olmak üzere ülkemiz için önem arz ettiğine ve ekonomik değere sahip olduğuna inanılmaktadır. Anti-korozif polimerik kaplamanın hazırlanması ile ilgili kısmın özellikle bazı temel kriterlerin ortaya konulması açısından önem arz ettiği düşünülmektedir.
Silikon sünger kauçuğun hazırlanması içinoptimum proses koşullarının belirlenmesi
Silikon sünger kauçuk yüksek ve düşük sıcaklığa ve havaya karşı mükemmel direnç gösteren bir polimerdir. İyi elektriksel özellikler, şok emilimi ve elastikiyete sahiptir [1]. Bu avantajlı özellikleri göz önüne alındığında silikon sünger kauçuk, sızdırmazlık contası, süspansiyon conta, termal yalıtım malzemesi gibi özel uygulamalar için endüstride yaygın şekilde kullanılmaktadır. Aydınlatma, kombi kazanı, beyaz eşya uygulamaları, ısıtıcı, fırın ve taşımacılık en sık kullanıldığı sektörlerdendir [2]. Bu çalışmada silikon sünger kauçuğun Colmec marka, her biri 6 metre olan 2 fırınlı, ekstrüzyon hattında 2x8 mm kesitindeki bir fitilin optimum proses parametreleri belirlenmeye çalışılmış ve ekstrüde edilen fitilin sıcaklık akış profili J tipi ısıl çift ile ölçülmüş ve kaydedilmiştir. Kaydedilen sıcaklık akış profili TA-Elite marka Kauçuk Proses Analizörü (Rubber Process Analyzer (RPA)) ile proses koşullarının ve kür kinetiğinin simülasyonu için kullanılmıştır. Silikon sünger kauçuk olarak Elkem Silicone SPG 955 D/SM kullanılmış ve kullanılan bu silikon kauçuk iki farklı katalizör sistemine göre ısıl kararlı kılıcı malzeme, dolgu amaçlı kuartz, karbon siyahı boya ile 16 farklı karışım oluşturacak şekilde hazırlanmıştır. Kauçukların çapraz bağ yoğunluğunu belirlemek amacıyla non-izotermal frekans taraması yapılarak, farklı katkı malzemeleri, dolgu maddeleri ve katalizörler kullanılarak hazırlanmış silikon sünger kauçuğun reolojik davranışları, pişme eğrileri elde edilmiştir. Tüm bu çalışmaların sonucunda ekstrüzyon prosesinde sıcaklık akış profilinin silikon sünger kauçuğun kür karakteristiği üzerindeki etkisi belirlenmeye ve optimum koşulları oluşturmak hedeflenmiştir.
Bor içeren polimerlerin sentezi ve karakterizasyonu
Boron is a Group 13 element that has properties which are borderline between metals and non-metals (semimetallic) which atomic number is 5. Boron compounds have specialized roles in high strength, low weight structuralmaterials. For example, boron is used in glass and ceramic industry for making material resistant to heat. Especially because of its flame retardant properties, usage of boron in polymers is increased in past few years. According to the studies, reactions between boron element and acrylic polymers resulted with acrylic polymers containing boron. Acrylic polymers can be used in many industries, primarily in dye industry, and also it has many copolymer derivatives. In this study, boron containing acrylic monomers was synthesized and characterized. Afterwards, homopolymers and copolymers were synthesized from the boron containing acrylic monomer. Free radical polymerization is choosen as the polymerization method and finally, polymers are characterized with different methods. In this thesis, firstly with esterification reaction boron acrylic monomer is synthesized. Boric acid, neopentyl glycol and as for acrylic monomer HEMA (2- hydroxyethyl methacylate) are reacted to obtain boron containing acrylic monomer. Characterization is made by FT-IR, 13C-NMR, 1H-NMR ve 11B-NMR and results of synthesized monomer is compared with HEMA. After the characterization, homopolymer and copolymers with styrene (St) and methyl methacylate (MMA) are synthesized by free radical polymerization. Properties of copolymer synthesized with St is examined detaily. Monomer reactivity ratios for the studied monomer pair were calculated by using extended Kelen-Tudos (EKT) method. Copolymerization composition and reactive ratios show that the copolymerization is occured randomly. Thermal behaviors of synthesized polymers are studied by TGA and DSC methods. Homopolymer has one glass transition temperature at 72.3 oC. In addition the styrene homopolymer glass transition temaparature at 74.2 oC. Depending on the copolymer composition, the glass transition temperatures of boron acrylic-styrene copolymers have between at 62.9 oC and 97.2 oC. As a result of TGA analyzes, TGA diagrams of copolymers were determined to be in between TGA diagrams of pBAc and pSt . Based on these results, while St copolymer has one decomposition, BAc homopolymer has two decomposition.
ATRP ile ftalosiyanin içeren polimetilmetakrilat sentezi
Since their accidental discovery in 1930s, the phthalocyanines have been one of the most studied classes of organic functional materials because of their unusual chemical and physical properties Their diverse functionality comes from its 18-π electron aromatic system and their ability to coordinate with most of the metal atoms in the periodic table.Phthalocyanines can be incorprated whitin the the macromolecular structure as either network, main-chain or sidechain polymers. In addition, they can also be present as end-groups, pendant groups or as a core of a polymer which is an active area of research. ATRP is one of the very versatile and convenient techniques for polymer synthesis with good control of the molecular weight and relatively low polydispersities. ATRP also allows the synthesis of a variety of polymers with well-defined compositions, architectures, functionalities, and chain topology.In this study, methyl methacrylate is polymerized by ATRP using brominated phthalocyanines as macroinitiator. Therefore, hydroxy end group containing phthalocyanines are brominated to form reactive bromine groups. Structure of the phthalocyanines were examined by NMR, FT-IR and electrochemical studies. Bromine functional group take part in initiating the poly(methyl methacrylate) chain growth. Polymerization characteristics, chemical structure, thermal, UV-Vis, fluoresence and transmittance properties were examined by analysis.
Tris(Hidroksimetil)aminometan ile modifiye edilmiş reçinenin sulu çözeltilerden bor giderilmesinde kullanılması
Boron compounds are used in the glass and ceramic industry to produce borosilicate glass, insulation fiberglass, flame retardant fiberglass, ceramic glazes, neutron absorbers, porcelain enamels, herbicides or fertilizers.Boron presents in groundwater or surface water in various locations where it occurs mainly in the form of boric acid. Common boron sources in water are urban wastewater containing detergents and cleaning products and also industrial effluents from a great number of industrial waste and diverse chemical products used in agriculture.There is no easy method available for the removal of boron from water and wastewater. One or more methods may be applied according to boron concentration in the medium. Adsorption is a very useful and economical technique at low boron concentration. In this study, glycidyl methacrylate (GMA) and ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA,10%) were copolymerized to obtain crosslinked poly GMA by using suspension polymerization method. The resin was reacted with excess of tris(hydroxymethyl)aminomethane to obtain tris(hydroxymethyl)aminomethane modified methacrylate based crosslinked bead polymers.The resin was used to remove boron from water. Therefore, loading capacity of the boron was studied depending on different boron concentration and pH. Batch kinetic sorption experiments were performed with highly diluted boric acid solution (4.9x10-3 M) to investigate the efficiency of the resin in the presence of low boron concentrations. Sorption kinetic models were applied to the resin. Loaded polymer samples, when treated with HCl, become almost boron-free.
Akrilik emulsiyon polimerlerinin sentezi ve boya formülasyonunda kullanımı
Formed on the metal surface from corrosion due to the atmospheric conditions, causes the loss of the mechanical properties of the metal, reduce the lifespan and seriously affect the country's economy. For these reasons, metals have to be protected against atmospheric conditions. One of the precaution methods is isolated metals from water and air with a coating material. Solvent-based system is the leader of the metal coatings, but recently solvent-based product usage limitations and volatile organic compounds (VOC) regulations make popular water based coating for protection of metal. For that matter, solvent based products usage, which have negative effect on human health and environment because of toxic and flammable material inside can be reduced with water-based products. With the project, emulsion polymers performance which has ketonic resin as a co-binder will be tested on water based metal paint to evaluated corrosion and adhesion properties. Ketonic resins can be added to the emulsion polymer to prolong coating life because it increases adhesion and corrosion performance. Ketonic resins are the family of thermoplastic resins and have low moleculer weight. They work as an adhesion promoter when combine with co-polymers. Cyclehexanone formaldehyde resin is used in this thesis because of high amount –OH functional group in its backbone. It gives better compability with water borne systems. Choosing right polymer is one of the important criteria for corrosion protection. Emulsion polymerization system is can be used in the metal corrosion. 2-Ethylhexyl acrylate and methyl methacrylate can be choosen for polymerization due to their hard monomer properties. Cyclehexanone formaldehyde resin is obtained solid state and it dissolved in proper solvent. This emulsion is added on pure acrylic polymer which, obtained from water based emulsion polymerization method, as 5% rate and tried to getting homogeneous blend under high-speed mixture. Acrylic polymer – ketonic resin blend is used for water-based metal coating formulation. Water based metal paint is applied on 4 different metal types such as aluminum, galvanized, stainless steel and cold rolled steel for checking adhesion and corrosion performances. The aim of the study is evaluating ketonic resin adhesion and corrosion performance on metal formulation with comparing ketonic resin-acrylic polymer combination and pure acrylic polymer emulsion without ketonic resin. For this study, 3 different paint is prepared one is has only pure acrylic polymer as a binder, second one is acrylic polymer – ketonic resin blend and last one is commercial product of ketonic resin is blended with acrylic polymer as a binder and cheching performance between 3 of them. According to adhesion and corrosion performances show that ketonic resin is enhance adhesion on some metal types: adhesion affects corrosion performance in long term. During the synthesis part, when added ketonic resin on the system, some stability problem is observed. Although added some surfactant into the system for preventing agglomeration, is not clear off the problem. Preventing the system against to stability problem, resin will be connected with acrylic polymer as chemical bond during the polymerization stage and than they are tested on paint formulation is planned for next study. In this way, foreseeing that ketonic resin will be integrated the acrylic emulsion polymer and getting better adhesion and corrosion performances.
Vida dönüş hızının, uyumlaştırıcı ve R-PET miktarının R-PET/HDPE harman özelliklerine etkisi
This thesis aimed to study the low mechanical properties of High Density Polyethylene (HDPE) was mixed Recycled Polyethylene Terephthalate (R-PET) to obtained high mechanical properties. Also we aimed to increase the processebility of R-PET with the helping of HDPE. Ethylene Ethylacrylate Glycidyl Methacrylate Terpolymer (E-EA-GMA) was used a compatibilizer. First of all to see the effect of screw speed, the R-PET/HDPE/E-EA-GMA (30/67/3) blends were prepared at five different screw speed (5-8-10-12-15-18 hertz). Than R-PET/HDPE blends were prepared at various R-PET compositions of 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 and 50wt% in a twin screw extruder. In addition R-PET/HDPE/E-EA-GMA compatibilized blends were prepared with 3wt% and 5wt% E-EA-GMA. All process parameters were kept constant during the preparing all of blends. Then, the samples were moulded by using injection moulding machine for measuring of mechanical properties. First of all the Young Modulus of R-PET/HDPE blends were increased by concentration of R-PET without compatibilizer. On the other hand the increase of amount R-PET badly affected in tensile stress because of weak interaction between R-PET and HDPE polymers. This weak interaction between polymers were examined by scanning electron microscopy (SEM)analysis. The two polymers are immiscible and need to be compatibilized in order to be used in commercial applications. So 3wt% and 5wt% E-EA-GMA were added in the blends to solve the problems. Addition of compatibilizer decreased the droplets size and interphase tension. The more homogenous morphology was obtained and tensile strength was increased. The result of study, optimal parameters were tried to determine for the blend can be used in pipe production
Gümüş nitrat içeren poliakrilonitril kompozit nanoliflerin geliştirilmesi
Nowadays polymer composite nanofiber materials including silver nano particles have been drawn attention due to their attractive properties which are used in several areas. Silver nitrate (AgNO3) loaded polymer composite nanofibers have been used in wound-healing application, filtering media, chemical and biological protective materials, industrial dust collection systems, air filters or water filters, photonic and electric sensors, artificial tissues, protectivetextiles etc.. Polyacrylonitrile (PAN) is one of the important engineering material that is used to produce synthetic nanofibers. PAN/Ag composite polymers provide opportunity to obtain functionally fibers due to their gained optical, mechanical, electrical, antibacterial properties. Also providing high specific surface area and high interpenetrating capacity, high electrical conductivity. Although various properties was obtained from silver nanoparticles embedded polymer composite, dispersion of the silver ion has great importance in the PAN/Ag nanofibers. The properties of these nano composites are related with the size, amount and dispersion quality of the silver nitrate nano particles that embedded into polyacrylonitrile matrix. There are different methods for obtaining a polymer composite matrix. The mechanical mixing of polymer solution and silver nano particles (AgNO3) is one of the easiest methods. Although its simplicity, this method has a major disadvantage that agglomeration of the silver nano particles. Also the homogeneous dispersion of the silver nano particles into the polymer matrix is quite difficult because of the high viscosity of the polymer solution. In chemical reduction method, the reduction of the silver salt could be done in the presence of a suitable stabilizer that required to obtain stable, monodispersed nanoparticles. Poly(N-vinylpyrrolidone) (PVP) is the one of the best stabilizer that used in this area. Owing to these disadvantages some recent methods that are based on in situ reduction of metal ions and in situ polymerization of monomers have drawn interest. In these methods, silver ions have been provided from metal salt that have been reduced into Ag0 in the polymeric matrix. Obtaining of the silver metallic nano particles could be done by different reduction methods such as chemical reduction using sodium borohydrate, heat treatment, reflux method, UV radiation, Xenon arc reduction etc. Electrospinnig is the most used technique among the researchers for the production of polymer fibers containing metal nano particles. In this thesis the effect of the loading different amounts of the silver nitrate into polymer composites, different dispersion methods, different ratio of PVP loading, the effect of the reduction methods were investigated on the mechanical, electrical properties and antibacterial efficiency of the composite nanofibers.
ADMET polimerizasyonu yöntemi kullanarak poli-(5,6-izopropiliden-L-Askorbik asit) sentezi
Ascorbic acid is a naturally occurring organic compound with antioxidant properties. It is a white solid, but impure samples can appear yellowish. It dissolves well in water to give mildly acidic solutions. The overwhelming majority of species of animals (but not humans or guinea pigs) and plants synthesize their own vitamin C. Therefore, some animal products can be used as sources of dietary vitamin C. Vitamin C is most present in the liver and least present in the muscle. Since muscle provides the majority of meat consumed in the western human diet, animal products are not a reliable source of the vitamin. There are three main types of biological activity distinctive to L-ascorbic acid in plants and animals. These are (1) its function as an enzyme co-factor; (2) as a direct physiological radical scavenger and finally; (3) as a donor/acceptor in electron transport in both plasma membrane and chloroplasts 1) Function as an enzyme co-factor L-ascorbic acid is involved in the modulation of a number of important enzymatic reactions such as in the metabolism of several amino acids which lead to the formation of hydroxyproline, hydroxylysine, norepinephrine, serotonin, carnitine and homogenistic acid. It has also been found to be essential for the normal functioning of the osteoblasts,fibroblasts, adrenal hormones and carnitine biosynthesis. 2) Function as a direct radical scavenger Since oxygen is required for cell viability in both plant and animal systems, it is essential that a mechanism be available to control the reactive oxygen species (ROS) generated during cellular metabolism and from exogenous sources and environmental chemicals. L-ascorbic acid interacts enzymatically and non-enzymatically with ROS and their derivatives to neutralize their cellular damaging effects 3) Function as a donor/acceptor in electron transport The biochemical and physiological functions of L-ascorbic acid primarily depend on its reducing properties and its role as an electron carrier.35, 115 L-ascorbic acid and its single-electron oxidized product, semidehydro-L-ascorbate functions as a cycling redox couple in various electron transport reactions and changes the activities of cytochromes, the electron membrane-protein carriers. In addition, simple derivatives of L-ascorbic acid have been shown to possess important pharmacological properties. For example 5,6-Omodified ascorbic acid derivatives have been found to be effective anti-tumor agents for various human cancers, and induce apoptosis in tumor cells and C2 alkylated derivatives have been shown to have immuno-stimulant activity. Recently, the chemistry of ascorbic acid has also been exploited to develop strategies for central nervous system drug delivery. Because of using in drug industries lots of scientists are interested in L-Ascorbic Acid. However there are huge studies in L- Ascorbic Acid area, there is no investigation about polymerization of the structure. Because of having antioxidant and redox properties which are closely associated with the electron rich 2, 3-enediol moiety of the molecule, free radical polymerization can not be used. We thought that polymerization type should be one of the step-growth polymerization. Acyclic diene metathesis is considered to be a step-growth polycondensation-type polymerization reaction, which makes strictly linear chains from unconjugated dienes.10-14 As such, ADMET requires very high monomer conversion rates to produce polymer chains of considerable size. Therefore, the more active 2nd generation catalysts such as 2 and 3 are usually better suited for ADMET than bisphosphine ones. Since the loss of ethylene is the main driving force behind the cross metathesis of terminal olefins, the efficient removal of this volatile gas from the reaction vessel is also crucial. Consequently, although olefin metathesis with ruthenium catalysts is, in general, very mild and does not require stringent air removal, ADMET greatly benefits from conditions which promote the diffusion and expulsion of ethylene (i.e., higher reaction temperatures, application of vacuum, and rigorous stirring). In addition, the use of concentrated or even neat solutions of monomers is usually helpful to polycondensation reactions but, in the case of ADMET, a very viscous solution might be detrimental to efficient stirring and ethylene removal. Furthermore, as a consequence of the poor molecular weight control of stepgrowth reactions, the polydispersity index (PDI) of polymers obtained by this method is usually quite large. However, an important advantage of ADMET is that it allows a large variety of monomers to be polymerized since terminal olefins are quite easy to install. Many functional groups and moieties of interest can be incorporated into such polymers directly through monomer design, due to the excellent tolerance of ruthenium catalysts. In this study Polyvitamine is synthesised from L-Ascorbic acid backbone monomer via ADMET method using both bulk and solution polimerization. In bulk polimerization monomer was reacted with each catalysts G-1 and GH-2. For mixing reactants DCM was used then evaporated from reaction mixture. Both two catalysts were reacted three different temperatures at 40oC, 60oC ve 80oC to see temperature effects. Also in solution polymerization monomer was reacted with each catalysts G-1 and GH-2. O-DCB was used asa solvent. These reactions were happened at just 60oC. The composition and molecular weight of the polyvitamines were characterized by 1H NMR and GPC.
Emülsi̇yon poli̇meri̇zasyonu i̇le doğal kauçuk üzeri̇ne sti̇ren aşılanması
NR has unique and special properties, including high tensile strength, high elongation, and outstanding resilience. It has gained more importance in industry due to its environmental preservation and being renewable source. However, natural rubber is weak in oil resistance, weather resistance, and ozone resistance because of unsaturated carbon double bonds. Some curing techniques and physical and chemical modifications have been developed to get better weathering stabilization of natural rubber. The chemical modification of NR by grafting with vinyl monomers combines the properties of NR and the monomer grafted. The most widely used vinyl monomers are methyl methacrylate, styrene, acrylonitrile. Many research in literature about the graft copolymerization of natural rubber have confirmed that St is one of the most suitable monomers when polymerized to give a high level of grafting, and also provides better ozone, heat, and weathering resistance. Graft copolymerization of St onto NR molecule has been performed by free radical polymerization in emulsion states using various initiator systems including thermal and redox initiators. This work deals with the graft copolymerization of St onto NR in emulsion state by free radical polymerization. The aim of this study was the graft copolymerization of Styrene (St) onto unsaturated carbon double bonds of Natural Rubber (NR) to improve the environmental resistance (UV, heat). The graft copolymerization of St onto NR was performed using ammonium persulfate (APS) as initiator in the emulsion polymerization at a temperature of 85 0C for 4 hours. The graft copolymerization was also carried out by varying the concentrations of initiator and reaction temperature. The grafting efficiency, graft ratio, particle size, and monomer conversion results were compared. The obtained copolymer composition was determined by nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) and fourier-transform infrared spectrophotometer (FT-IR). The percentage of residual monomer was analyzed by gas chromatography (GC). The Styrene grafted Natural Rubber (St-g-NR) was applied as antislip carpet back-coating. The UV resistance and heat resistance of St-g-NR was tested by using accelerated weathering tester according to ASTM G154 Standard Practice for Operating Fluorescent Ultraviolet Lamp Apparatus for Exposure of Nonmetallic Materials.
Pirina kompozit reçine sentezi
In this study melamine-formaldehyde, urea-formaldehyde and melamine-urea-formaldehyde resins which are thermoset amino resins are modified with olive pomace which is a natural product. Olive pomace, which is taken from Edremit region of Balikesir/Turkey, which has been a waste of olive industry and has been used as fuel or fertilizer by local farmers. The aim of this study is to utilize olive pomace in industry by modifying the amino resins which are synthesized at basic environment with olive pomace. Therefore, resin will be more lightweight, cheaper and will have a wood-like appearance. This study consists of two parts. First part is the synthesis of melamine-formaldehyde and urea-formaldehyde resins which are classified as thermosetting amino resins and their pomace composites. The desired Formaldehyde/Melamine and Formaldehyde/Urea molar ratios are 2 and the synthesis reactions takes place at basic environment. To make a wood-like resin-pomace composite, resins are in situ modified with olive pomace while they are synthesized. The weight of pomace is determined as 10%, 20% and 50% of the weight of melamine and urea in melamine-formaldehyde and urea-formaldehyde resins respectively. In the second part a combination of melamine and urea is used. Melamine-urea-formaldehyde resin is synthesized with a pomace amount of 20% of the total weight of melamine and urea. Resins are characterized using Fourier Transform Infrared Spectroscopy. Water absorption percentage, solubility in water and solubility of in organic solvents are determined. They are resistant to solvents, they either insoluble or slightly soluble. They have wood-like appearance as intended. Moreover, they have different characteristics based upon olive pomace ratio. In low olive pomace weight ratios colour of the composites are light and it gets darker as olive pomace ratio increases. Also, in low olive pomace weight ratios composites are hard and rigid while in higher olive pomace ratios they become softer and sticky. They all have homogeneous appearance which makes them suitable for direct use in many applications.
Polipirol ile tiyenil sonlu etoksile nonil fenolün demir (III)klörür varlığında heterofaz polimerizasyonu
This study presents synthesis of novel block copolymers of thienyl end capped ethoxylated nonyl phenol and pyrrole via chemical oxidative polymerization, by iron (III) chloride (FeCl3). Ethoxylated nonyl phenol (ENP) was reacted with 2-thiophenecarbonyl chloride in order to synthesize a macromonomer containing thienyl end-group (ENP-ThC). Then copolymers of ENP-ThC and pyrrole were synthesized by chemical oxidative polymerization using iron (III) chloride as an oxidant. ENP-ThC served both as a macromonomer and an emulsifier for pyrrole with poor solubility in water.
Poliakrilonitril/karbon nanotüp kompozit nanolif özellikleri üzerine karbon nanotüp ve polianilin etkisi
PAN is the most widely used precursor for processing high performance fibers due to its combination of tensile and compressive properties as well as its high carbon yield. CNTs are ideal reinforcing materials for polymeric matrix. Some important interactions exist between PAN chains and CNTs and these ones lead to a higher orientation of PAN chains during the heating process. It was reported that the PAN macromolecular orientation increases with increasing CNT orientation in the polymer. Some difficulties must be overcome before producing a homogenous dispersion of CNTs in a polymer matrix, including modification for CNTs and processing methods for fabrication CNTs/polymer composites. Modification for CNTs may be succeed by lots of methods including the use of surfactants and chemical functionalization which has been shown to be effective in improving dispersion because the functional groups on the CNTs surface counteract the van der Waals attractive forces between CNTs and then enhance interaction of the matrix phase. Pristine and functionalized CNTs can be dispersed in a lot of polymer matrix systems. Among the conductive polymers, polyaniline (PANI) is widely used in polymer matrix to improve conductivity thanks to ıts low cost, ease of synthesis and good compability with other polymers. Nanofibres can be prepared from a polymer solution utilizing electrospining. Electrospinning is one of tools for preparation of nanofibers and also ıt provides a straightforward and cost-effective approach to produce fibers from polymer solutions or melts having various diameters. In this thesis, PAN-CNT and PAN-CNT-PANI composite fibers were produced. Characterization of composite nanofibers is made by FT-IR, DSC, XRD, SEM, tensile tester and conductivity meter. With the addion of PANI and CNT, tensile strength improved to 10.85 N/mm2 from 8.64 N/mm2. Also electrical conductivity and crystallization were improved with PANI and CNT.
Kompozit resol reçinelerinin sentezi ve cam elyaf üretiminde kullanımı
This study can be divided into two parts. The first part aims to synthesis resol nanocomposites that can be used for thermal insulation materials, coatings, molding compounds, foundry materials, wood products and aerospace components due to their high strength, thermal stability, heat resistance and solvent resistance. In this study, resol resins were modified with alendronic acid and sepiolite in the presence of base catalyst. Sepiolite is a needle like clay that improves the thermal stability, mechanical properties of polymers and used in the matrix of polyethylene, polypropylene, polyurethane, polyamide, polyvinylalcohol and epoxy resins, however there is not any research that include sepiolite and resol. Alendronic acid that is a phosphorus compound mostly used in drug sector for treatment of hypercalcemia, Paget's disease, parasitic diseases, hypercholesterolemia and atherosclerosis. On the other hand phosphorus containing compounds used as flame retardant materials in engineering plastics, polyurethane foams, phenolic resins, polyamides, coatings and textiles. The influence of sepiolite content and alendronic acid content on spectroscopic, thermal and microscopic properties of resins have been researched and determined. For this reason, with adding the different clay amounts of sepiolite (3wt%, 5wt%, 8 wt%, 10wt%, 15wt%, 20 wt%, 30 wt% and 50wt%) and different amounts of alendronic acid (5wt% and 10wt%) were synthesized. Furthermore, the synergist effect of sepiolite and alendronic acid were studied with 5wt% sepiolite and 5wt% of alendronic acid. In this part the synthesized resins formed the structure of nanocomposites. The characterization of the resin nanocomposite samples have been researched and determined. The characterization of the resin samples were performed by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR-ATR), Thermogravimetric Analysis (TGA), X-ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscope (SEM). In addition, the solvent behaviour of these resins were investigated with the solvents of acetone, methanol, tetrahydrofuran (THF), dimethylformamid (DMF), chloroform and dimethyl sulfoxide (DMSO). In FTIR-ATR measurements, with the characteristic peaks of neat resol (PFR), Si-O-Si vibrating characteristics of sepiolite and phosphorus peaks of alendronic acid were obtained in nanocomposite resin samples. The DSC technique was used for determining the maximum cure temperatures and onset of cure temperatures. The cycle was heated from 30°C to 200°C with 10 °C/min heating rate. Due to sepiolite clay and alendronic acid loading, the curing temperarutres were enhanced. The thermal attitude of resins were determined by TGA analysis. All resin samples heated at linear heating rate of 10 oC/min up 30oC to 700oC temperature. The weight loss of the resins were calculated with TGA. The obtained all residues at 700oC were higher than 50%wt of initial resin. The structures and the variations of spacing of the PFR, SEP, PFR-AAs, PFR-SEPs and PFR-AA-SEP were detected by X-ray diffraction. The d-spacings were calculated by Bragg's Equation. All of the PFR-SEPs exhibited intercalated structure. As the loading of sepiolite was increased, the interlayer distance did not change very much due to the layers of sepiolite were bonded covalently and resol has thermoset structure even before curing. In PFR-AAs the nanocomposite structure was changed from exfoliated to intercalated with increasing alendronic acid content. Distribution of clay particles in polymeric resol resin matrix and morphology of resin samples were determined with SEM analysis. The sample that contained 10wt% sepiolite loading had good dispersion in resol matrix that supports the strong interaction between silanol (Si-OH) groups of sepiolite and methylol (-CH2OH) groups of resol. The solubility tests were done with six different solvents that were acetone, methanol, THF, chlorofom, DMF and DMSO. All of the resin samples were not solve in acetone, methanol, THF and chloroform. The neat PFR were soluble in DMF and DMSO. Alendronic acid including nanocomposite resins were soluble in DMF however sepiolite including nanocomposite resins were not soluble in DMF. In DMSO not only PFR-AAs but also most of PFR-SEPs and PFR-AA-SEP were soluble. However, increased sepiolite contents of PFR-SEPs reduced the solubility. The second part of this study aimed to obtain production of glass wool insulation materials with sepiolite and alendronic acid modified phenol formaldehyde resol resins to improve thermal properties. Glass wool that is a fluffy material of discontinuous fibers in random lenghts is very useful in thermal insulation sector. For producing glass wool composites of resol samples in a batch mixer the major ingredients (silica sand, limestone, soda ash, cullet) were blended at 1100oC-1300oC. From the reactor the molten glass was poured into the spinner that consisted of 2000 small holes. The fluid mixture were constrained and fibers were manufactured, owing to the centrifugal force of spinner. To bind glass wools the synthesized liquid nanocomposite resol resins were sprayed. After this step, the glass wool was dried in the curing oven at 180-250oC to obtain composite glass wool – modified resol resin product. Length and width trimmers were cut the size of the composite glass wool insulation product At the end of process glass wool composites gained the colour of resin samples.