Tayfun BEL, Cüneyt ARSLAN, Nilgün BAYDOĞAN

PMMA/Mikroküre/Montmorillonit Nanokompozit ve PMMA/Mikroküre/Halloysite Nanokompozitin Atom Transfer Radikal Polimerizasyon Tekniği ile Üretilmesi ve Mekanik Özelliklerinin Karşılaştırmalı Olarak İncelenmesi

PMMA polimere kendini onarma özelliği kazandırmak amacıyla, polimer solüsyonu içine üç farklı konsantrasyonda (1, 3, 5 % wt. ) Mikro Küreler (MK), eklenmiştir. Formaldehit reçine duvarlı MK’lerin içi, kendini onarma sıvısı olarak kullanılan, Glycidyl Methacrylate (GMA) dolu olarak üretilmiştir. MK’ lerin 1 % wt. oranında PMMA solüsyonuna eklenerek PMMA/MK kompozitin üretilmesinin bu kompozitin mekanik özelliklerini geliştirdiği tespit edilmiştir. Bu amaçla, nanotüp ve nanolevha olmak üzere, iki farkli kil nanopartikül, PMMA/MK yapıya takviye edilmiştir. Atom Transfer Radikal Polimerizasyonu (ATRP) yöntemi ile canlı PMMA/MK/HNTs ve PMMA/MK/MMT nanokompozitlerin üretimi sağlanmıştır. Mekanik özelliklerde oluşan değişimleri incelemek amacıyla, PMMA/MK yapıya, 1, 3, 5 % wt. olmak üzere, üç farklı konsantrasyonda, Halloysite kil nanotüp (HNTs) ve Montmorillonit kil nanolevha (MMT) takviyesi yapılmıştır. Nanokil takviyeli PMMA/MK nanokompozitde, dışardan gelen çevresel faktörler nedeniyle oluşan mekanik hasar ardından, polimer nanokompozitin, kendini onarması sağlanmıştır. Shore D sertlik deneyi, çentiksiz Izod darbe deneyi, 3-nokta eğme deneyi ve basma deneyi standartlarının gerektirdiği geometriye uygun şekilde, nanokompozit örnekler üretilmiştir. PMMA/MK/HNTS ve PMMA/MK/MMT nanokompozit örneklerin, mekanik özelliklerinde oluşan değişimler, PMMA polimerin mekanik özelliklerinde oluşan değişimler ile karşılaştırılmıştır. Nanokompozitin, oluşan hasarı onararak, ilk haline dönmesini sağlamak için, mikroküreler kullanılmıştır. Mekanik hasar ardından oluşan, kendini onarma işlemi sonrasında, nanokompozit örneklerin eğme dayanımındaki değişim mukayeseli olarak incelenmiştir.

Anahtar Kelimeler:

GMA mikroküre, Halloysite kil nanotüp (HNTs), Kendi kendini onarma, Mekanik testler, Montmorillonit kil nanolevha (MMT), PMMA polimer

PDF

___

Ajayan, P. M. Schadler, L.S. Braun, P.V., Nanocomposiste Science and Technology, Wiley-VCH, Weinheim, 2003.
Muller, A. H. E., & Matyjaszewski, K. (Eds.). Controlled and Living Polymerizations. Chemistry, WILEY-VCH Verlag. Weinheim, 2009.
Barsoum, R. G. S., & Dudt, P. J. The Fascinating Behaviours of Ordinary Materials under Dynamic Conditions. The AMMTIAC Quarterly, 4(4), 11–14. 2007.
Zhang, M.Q. Rong, M.Z., Self-healing polymers and polymer composites, Wiley, Hoboken, N.J., p. xii, 416 p, 2011.
Yang, Y. Urban, M.W., Chemical Society Reviews 42 7446-7467, 2013.
Syrett, J.A. Becer, C.R. Haddleton, D.M., Polymer Chemistry 1 978-987, 2010.
Ghosh, S.K., Self-healing materials: fundamentals, design strategies, and applications, John Wiley & Sons, Weinheim, 2009.
Syrett, J.A. Becer, C.R. Haddleton, D.M. Polymer Chemistry 1, 978-987n, 2010.
White, S.R. Sottos, N.R. Geubelle, P.H. Moore, J.S. Kessler, M.R. Sriram, S.R. Brown, E.N. Viswanathan, S. Nature 409, 794-797, 2001.
Leng, J., Lau, A. kin-tak (Eds.). Multifunctional Polymer Nanocomposites. CRC Press. Boca Raton, 2011.
Wenbo W., Elshad A., Anne H., David M., Yuri M. L., Clay Nanotube/Poly(methyl methacrylate) Bone Cement Composites with Sustained Antibiotic Release, Macromol. Mater. Eng., 297, 645–653, 2012.
Elshad A. , Yuri L., Halloysite clay nanotubes as a ceramic “skeleton” for functional biopolymer composites with sustained drug release, J. Mater. Chem. B, 1, 2894–2903, 2013.
Jui-Ming Y., Shir-Joe L., Ching-Yi L., Chiao-Yu C., and Ya-Wen C., Anticorrosively Enhanced PMMA-Clay Nanocomposite Materials with Quaternary Alkylphosphonium Salt as an Intercalating Agent, Chemistry of Materials, Chem. Mater., Vol. 14, No. 1155., 2002.
Xiongwei Q., Tonghua G., Guodong L., Qingyan S., Liucheng Z., Preparation, Structural Characterization, and Properties of Poly(methyl methacrylate)/Montmorillonite Nanocomposites by Bulk Polymerization, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 97, 348–357 2005.
Sigma Aldrich, Nanoclay, http://www.sigmaaldrich.com/technical-documents/articles/materials-science/nanomaterials/nano-minerals-nanoclays.html. Erişim Tarihi Eylül 24,2017.
Bel T., Baydogan N., Cimenoglu H., Chapter 18, Effect of Curing Time on Poly(methacrylate) Living Polymer, Energy Systems and Management, Springer, Switzerland, pp 193-198, 2015.
Bel T., N. Baydogan, H. Cimenoglu, Effect of Curing Ambient on Poly (Methacrylate) Living Polymer, International Journal of Mechanical and Production Engineering, Volume- 2, Issue- 3, pp. 55-57, 2014.
Bel T., Muhammettursun M., Ulag S.,Ba Dughaish M., Yahya N., Cimenoglu H., Baydogan N., 'Preparatıon And Characterızatıon Of Pmma/Graphene Nanoplatelets Polymer Nanocomposıte, 13th International Conference on Diffusion in Solids and Liquids - DSL2017, Mass Transfer, Heat Transfer, Microstructure & Properties, Nanodiffusion & Nanostructured Materials, Alternative Energy, Abstract Book, pp. 103-104, 26-30 June, Vienna, Austria, 2017.
Bel T., Cakar H., Muhammettursun M., Ulag S., Ba Dughaish M., Yahya N., Cimenoglu H., Baydogan N., Investigation of the Bubble Effect in Lightweight PMMA Polymer, 13th International Conference on Diffusion in Solids and Liquids - DSL2017, Mass Transfer, Heat Transfer, Microstructure & Properties, Nanodiffusion & Nanostructured Materials, Alternative Energy, Abstract Book, pp. 101, 26-30 June, Vienna, Austria, 2017.
Bel T., Ulku G., Kizilcan N., Cimenoglu H., Yahya N., and Baydogan N., Production of microencapsulate glycidyl methacrylate with melamine formaldehyde resin shell materials, 4th Internatıonal Conference On Fundamental and Applied Sciences (ICFAS2016), 15-17th August 2016, Kuala Lumpur, Malaysia.
Zhang, H.P., et al., A novel sandwiched membrane as polymer electrolyte for lithium ion battery. Electrochemistry Communications 9(7), p. 1700-1703, 2007.
Elashmawi I.S., and Hakeem N.A., Effect of PMMA addition on characterization and morphology of PVDF. Polymer Engineering & Science, 48(5): p. 895-901, 2008.
Huth, F., et al., Nano-FTIR Absorption Spectroscopy of Molecular Fingerprints at 20 nm Spatial Resolution. Nano Letters, 12(8): p. 3973-3978, 2012.
Namouchi, F., et al., Investigation on electrical properties of thermally aged PMMA by combined use of FTIR and impedance spectroscopies. Journal of Alloys and Compounds, . 469(1–2): p. 197-202. 2009
Rajendran S., and Uma T., Lithium ion conduction in PVC–LiBF4 electrolytes gelled with PMMA. Journal of Power Sources, 88(2), p. 282-285, 2000.
Ramesh, S. and Ang G.P., Impedance and FTIR studies on plasticized PMMA–LiN(CF3SO2)2 nanocomposite polymer electrolytes. Ionics, 16(5), p. 465-473, 2010.
Ramesh, S., et al., FTIR studies of PVC/PMMA blend based polymer electrolytes. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 66(4–5): p. 1237-1242, 2007.
Yang, Y. and Y. Dan, Preparation of PMMA/SiO2 composite particles via emulsion polymerization. Colloid and Polymer Science, 281(8), p. 794-799, 2003.
Li, B., Zhong, W-H., Review on polymer/graphite nanoplatelet nanocomposites, Journal of Materials Science, 46,5595-5614, 2011.
Zhang, L-Y., Zhang, Y-F., In situ fast polymerization of graphene nanosheets-filled poly(methyl methacrylate) nanocomposites, Journal of Applied Polymer Science, DOI: 10.1002/app.43423, 1-7, 2016.
Al-Saadi T.M., K.Jihad, M.A., Preparation and Characterization of Graphene/PMMA Composite, International Journal of Advanced Research in Science Engineering and Technology, 2, 10, 902-909, 2015.