Çizelge 3.2 Diğer polimer kompozitlerinin sentezlendiği toplu kaynaklar Araştırmacı Sentezlenen
Kompozit
Yöntem İncelenen
Parametre
Karakterizasyon
Jawahar et al.
2006 PE-MMT Yığın Tab. aç.,
Sertlik, Sürtünme
XRD, SEM, Sertlik, Sürtünme
Dillon et al.
2006
PVDF-MMT Çözelti Tab. aç., Par.
boy., Kristal öz.
TEM, XRD, TA
Ganguly et al.
2005
SEBS-MMT Eritme, Çözelti
Fonk. grup., Tabaka aç., Par. boy.
AFM, TEM, FTIR, XRD
Pattanayak et al. 2005
PU-MMT Yığın Tab. aç., pol.-kil reak., Optik, Fiz.
XRD, TA, FTIR, Fiziksel
Chigwada et al. (2005) çalışmalarında PS-MMT, ABS-MMT, HIPS-MMT olmak üzere üç tip stiren temelli nanokompozit sentezlemişlerdir. Sentez, önce yerinde polimerizasyon daha sonrada eriterek birleştirme yöntemleriyle gerçekleşmiştir. ABS-MMT ve HIPS-ABS-MMT nanokompozitleri sadece eriterek birleştirme yöntemi kullanılarak sentezlenmişlerdir. Kullanılan organokil fenilasetofenondimetilhekzadesil amonyum tuzudur (BPNC16) ve laboratuvarda sentezlenmiştir. Çalışmada; tabakalar arası uzaklık, parçacık boyutu, termal özelikler ve oluşan kompozitin yanıcılığı incelenmiştir.
Bunlar için TEM, X-ışını kırınımı, termal analizler ve kalorimetre analizleri yapılmıştır.
Araştırma sonucunda BPNC16 tuzu ile hazırlanan modifiye edilmiş kil ile hazırlanan nanokompozitlerin ısıl özelliklerinde iyileşme saptanmıştır. Nanokompozitteki kil tabakaları dağılmış yapıdadır. Ayrıca oda koşullarında kolay bir şekilde hazırlandığından hızlı ve ucuz bir yöntem olduğu sonucuna varılmıştır.
Zhong et al. (2005) çalışmalarında PS-MMT kompozitinin sentezlenmesi ve karakterizasyonu üzerine çalışmışlardır. Doğal sodyum kilinin setiltrimetilamonyumbromür (CTAB) ve [2-(akriloksi)etil](4-benzoilbenzil)
sentezlenmiştir. Daha sonra kompozit sentezi yerinde polimerizasyon ile yapılmıştır.
İncelenen parametreler; termal özelik, tabakalar arası uzaklık, parçacık boyutu ve fiziksel özeliklerdir. Karakterizasyon metodları XRD, TEM, GPC, termal analiz ve fiziksel analizlerdir. Çalışma sonucunda dağılmış yapı ile birlikte ısıl özeliklerde iyileşme saptamıştır. GPC analizi sonucunda kil yüklemesinin artmasıyla molekül kütlesinde azalma gözlemlenmiştir. Yapılan fiziksel testler sonucunda esneme, gerilme değerlerinde artış saptanmakla birlikte, uzun zincirli yüzey aktif karışımlarının kullanılmasınında fiziksel özelikleri doğrudan etkilediği belirtilmiştir.
Limpanart et al. (2005) PS-MMT nanokompozitini eriterek birleştirme yöntemiyle sentezlemişlerdir. Saf MMT, farklı uzunluklarda alkil zincirleri içeren ticari yüzey aktif madde ile modifiye edilerek organokil sentezi yapılmıştır. Çalışmada, farklı yüzey aktif madde derişimlerinde sentezlenmiş iki tür organokil seçilmiştir. İlk örnekte kilin KDK miktarı kadar absorplama gözlemlenmiş, ikincisinde ise KDK değerinin üzerinde absorpsiyon yaptığı görülerek yüzeyin daha iyi kaplandığı sonucuna varılmıştır.
Karakterizasyon yöntemleri XRD ve TEM’dir. Analiz sonuçlarına göre; düşük yüzey kaplamalı organokille sentezlenen kompozitin tabakalı yapıya sahip olduğu görülürken, yüksek yüzey kaplamalı organokille sentezlenen kompozitin tabakalar arası uzaklık değerinde hiç bir artış gözlemlenmemiştir.
Jang et al. (2005) çalışmalarında PS-MMT nanokompoziti yerinde polimerizasyon yöntemiyle sentezlemişlerdir. MMT ve hektorit olmak üzere iki tür kil kullanmışlardır.
Ticari olarak alınan alkilamonyum klorür karışımıyla, her iki kilin organokilleri sentezlenmiştir. Karakterizasyon yöntemleri XRD, TGA, FTIR ve DSC’dir. XRD sonuçlarına göre her iki organokille de tabakalı yapıda nanokompozitler elde edilmiştir.
TGA ve FTIR analizleriyle PS’nin bozulma yolu incelenmiş ve kil tabakalarının bu yolu değiştirdiği saptanmıştır. DSC sonucu, kil varlığının ısı salınımını düşürdüğünü ve bozulmayı yavaşlattığını göstermektedir.
Bruzaud et al. (2005) çalışmalarında sPS-MMT nanokompoziti sentezi yerinde polimerizasyon yöntemiyle gerçekleştirilmiştir. Ticari olarak alınan alkilamonyum tuzu ve kendilerinin sentezlediği alkilfosfonyum tuzu ile iki farklı tür organokil
sentezlenmişlerdir. Kompozit için üç farklı sentez yöntemi denenmiştir. İlk yöntemde sulu metilalüminoksan (MAO) organokille karıştırılarak stiren monomerine eklenmiştir.
İkinci yöntemde ilkinden farklı olarak kuru MAO kullanılmıştır. Son yöntemde ise sulu MAO ve organokil karışıma sonikasyon uygulanmıştır. Karakterizasyon yöntemleri C-NMR, FTIR, WAXD ve TGA’dır. C-NMR sonucunda sPS sentezlendiği doğrulanmıştır. WAXD sonucunda her üç yöntemle de dağılmış yapı gözlemlenmiştir.
Kompozitlerin hepsinde termal iyileşme görülmüştür. Bu iyileşmenin alkilfosfonyum tuzu ile modifiye edilmiş organokil içeren nanokompozitlede daha fazla olduğu saptanmıştır.
Ding et al. (2005) çalışmalarında PS-MMT nanokompozitini sentezlemişlerdir.
Emülsiyon polimerizasyonu ve eriterek birleştirme yöntemlerini birlikte kullanmışlardır. Kompozitlerdeki kil yüklemesi %33’dür. Kullanılan kil Na-MMT’dir ve CTAB kullanılarak organofilik hale getirilmiştir. Karakterizasyon yöntemleri XRD, DMA, SEM, GPC ve termal analizlerdir. XRD analizleri hem toz örneklere hemde levha şekline getirilmiş örneklere yapılmıştır. Her iki tür nanokompozitte tabakalı yapı gözlemlenmiştir. Levha şekline getirilmiş nanokompozitlerdeki killerin tabakalar arası uzaklığı daha yüksek bulunmuştur. DMA, ve termal analizler sonucunda ise fiziksel özelikler ve ısıl özeliklerde iyileşme görülmüştür.
Aphiwantrakul et al. (2004) çalışmalarında yerinde polimerizasyon yöntemiyle %1 ve
%10 kil yüklemeleriyle PS-MMT nanokompoziti sentezlemişlerdir. İki farklı tip doğal kil, oktadesildimetilamonyum klorür ile organofilik hale getirilmiştir. Karakterizasyon yöntemleri XRD ve TEM’dir. XRD sonuçlarında Wyoming doğal kilinin tabakalar arası uzaklığı Bentonite H isimli kilin tabakalar arası uzaklık değerinden daha düşüktür. Buna karşın yalnızca Wyoming kili ile elde edilen kompozitler dağılmış yapıya sahiptir.
Bentonite H kili ile sentezlenen kompozitteki tabakalar arası uzaklık değeri, organokilinkinden daha düşük bulunmuştur. Kil tabakalarının %1’lik nanokompozitte dağılma oranı %10’luk nanokompozitten daha yüksektir. Çalışmanın sonucunda kil yüklemesinin dağılma oranını etkilediği gözlemlenmiştir.
Essawy et al. (2004) çalışmalarında PS-MMT kompozitini yerinde polimerizasyon metodunu kullanarak sentezlemişlerdir. Kullanılacak organokiller setiltrimetilamonyumbromür (CTAB) ve setilpiridinum klorür (CPC) kullanılarak laboratuvarda ayrı ayrı sentezlenmiştir. Bu çalışmada, organokil sentezinde kullanılan yüzey aktif madde tiplerinin son ürüne olan etkileri, tabakalar arası uzaklık ve parçacık boyutu incelenmiştir. Yapılan analizler XRD, TEM, termal analizler ve çeşitli fiziksel testlerdir. Sonuçta, CTAB ve CPC ile sentezlenen organokillerin tabakalar arası uzaklık değerleri sırasıyla 19.35 ve 21.47 nm olarak bulunmuştur. Nanokompozit sentezi yapıldıktan sonra CPC’nin tabakalar arası uzaklık değeri daha yüksek olmasına karşın XRD analizi sonucunda tabakalı yapıya sahip olduğu görülmektedir. CTAB ile sentezlenen nanokompozitte ise dağılmış yapı elde edilmiştir. Sonuçta her iki yüzey aktifle sentezlenen kompozitte de ısıl dayanımda artış gözlenmektedir.
Kim et al. (2003) sPS-MMT nanokompozitinin sentezlenmesi üzerinde çalışmışlardır.
Kompozit sentez yöntemi eriterek birleştirmedir. Deneylerde kullanılan organokil, saf MMT’nin hekzadesiltribütilfosfonyum bromür ile modifiye edilmesiyle sentezlenmiştir.
Kil yüklemeleri %1, %3 ve %5’tir. Karakterizasyon için XRD, TEM, DSC ve mekanik analiz yöntemleri kullanılmıştır. TEM görüntüleri ve XRD analiz sonuçlarına göre tabakalı yapı elde edilmiştir. DSC sonucuna göre kristalleşme hızının kil miktarıyla değişmediği gözlenmiştir. TGA ve mekanik analizler sonucunda ısıl özeliklerde ve mekanik özeliklerde iyileşme görülmüştür.
Xie et al. (2003) çalışmalarında PS-MMT kompozitini sentezlemişlerdir. Organokil sentezinde hepsi uzun zincirli olan benzer dört tip yüzey aktif madde kullanılmıştır.
Trimetildodesilamonyum klorür, trimetiloktadesilamonyum klorür, trimetilkokoamonyum klorür ve trimetiltallowamonyum klörür organokilleri ticarı
olarak temin edilmiştir. Koko ve tallow amonyum tuzları doğal maddelerden elde edilmiştir ve farklı doygunluğa sahip alkil zincirleri içermektedirler. Nanokompozit sentezi süspansiyon polimerizasyonu ile gerçekleştirilmiştir. Parçacık boyutu, tabakalar arası uzaklık ve kompozitin termal özelikleri incelenen parametrelerdir. XRD, termal analizler ve TEM analizleri kullanılmıştır. Dağılmış yapının elde edildiği saptanmıştır.
Saf polistirene göre daha iyi ısıl ve fiziksel özeliklere sahip olduğu görülmüştür.
Fu et al. (2000) çalışmalarında PS-MMT nanokompoziti sentezlemişlerdir. Kullanılan yöntem yığın polimerizasyondur. Doğal Na-MMT ve Ca-MMT killeri vinilbenzildodesilamonyum klorür (VDAC) yüzey aktifiyle organofilik hale getirilmiştir. VDAC aynı zamanda PS ile kopolimerleşerek farklı bir yapı da oluşturmaktadır. Bu nedenle organokil nanokompozitleriyle karşılaştırma için PS-VDAC kopolimerinide sentezlemişlerdir. Karakterizasyon için XRD, TEM, DMA ve TGA kullanılmıştır. XRD sonucuna göre Ca-MMT ile sentezlenen organokilin tabakalar arası uzaklığı Na-MMT ile sentezlenenden daha büyük bulunmuştur. Her iki organokille sentezlenen kompozitlerde ise dağılmış yapı elde edilmiştir. Termal analiz sonucunda kompozitlerin bozulma sıcaklığında artış görülmüştür. DMA sonucunda dinamik modül artmıştır.
Jawahar et al. (2006) çalışmalarında PE-MMT nanokompozitini sentezlemişlerdir.
Yığın polimerizasyon metodu kullanılmıştır. Kompozitler hem organik hemde inorganik kil ile hazırlanmıştır. Tabakalar arası uzaklık yanında kompozitin sertlik ve sürtünme özelikleri detaylı bir biçimde incelenmiştir. Bu çalışmanın esas amacı oluşan kompozitin tribolojik özeliklerin hassas bir biçimde saptanmasıdır. Deneyler %1, %3 ve
%5 kil içerikleriyle yapılmıştır. XRD ve SEM analizlerinin yanında sertlik ve sürtünme testleri de yapılmıştır. XRD analizi sonucunda %1 ve %3 kil içeren kompozitin dağılmış, %5 kil içeren kompozitin ise tabakalı yapıya sahip olduğu saptanmıştır.
İnorganik kille hazırlanan kompozitlerde tabakalı yapı değişmemiştir.
Nanokompozitlerin, saf polyestere oranla çok az daha sert olduğu gözlemlenmiştir.
Nanokompozitlerin sürtünme dayanımı %85 oranında artmıştır ve hem saf polyesterden hemde inorganik killerle hazırlanmış kompozitlerden daha iyi sürtünme dayanımı olduğu ortaya çıkmıştır.
Dillon et al. (2005) çalışmalarında PVDF-MMT nanokompozitini sentezlemişlerdir.
Çözelti kalıplama ve birlikte çöktürme yöntemleri uygulanmıştır. Çalışmada kullanılan organokiller ve polimer ticari olarak temin edilmiştir. Tabakalar arası uzaklık, parçacık boyutu ve kopolimer kristallerinin kompozit içindeki yapısı detaylı bir şekilde
analizlerdir. Çözelti kalıplama ile elde edilen kompozitlerde kullanılan her iki kilde de dağılmış yapıya ulaşılamamıştır. Birlikte çöktürme yönteminde tamamen dağılmış yapıya ulaşılmıştır.
Ganguly et al. (2005) bir kopolimer üzerinde çalışmışlardır. Sentezledikleri madde PVDF-MMT nanokompozitidir. Eriterek birleştirme ve çözelti polimerizasyonu olmak üzere iki farklı yöntem kullanmışlardır. Kullanılan organokillerin ikisi (CL10, CL20) ticari olarak temin edilmiş, diğeri (OC) ise oktadesilamin kullanılarak laboratuvarda sentezlenmiştir. Organokil oluşumundaki fonksiyonel gruplar ve bu grupların reaksiyonları, tabakalar arası uzaklık ve parçacık boyutu incelenmiştir. AFM, TEM, FTIR, XRD analizleri yapılmıştır. Yanlızca CL20 ile hazırlanmış nanokompozitlerde dağılmış yapı elde edilmiştir. AFM sonucunda eriterek birleştirme ve çözelti polimerizasyonu ile elde edilen ürünler arasında oldukça farklı morfolojiler gözlemlenmiştir. CL20 ile hazırlanan nanokompozit her yönden diğerlerinden daha üstün özelikler ortaya koymuştur.
Pattanayak et al. (2005) çalışmalarıda PU-MMT nanokompozitini sentezlemişlerdir.
Yığın polimerizasyon metodu kullanılmıştır. Üç tip kil seçilmiştir. Bunlar; modifiye edilmemiş kil, laboratuvarda modifiye edilmiş kil ve ticari olarak alınan organokildir.
Kullanılan yığın polimerizasyon yönteminde öncelikle önpolimer hazırlanmış ve kil daha sonra karışıma eklenerek kompozit sentezi gerçekleştirilmiştir. Kilin farklı yerlerde karışıma eklenmesiyle iki farklı tip polimerizasyon yolu incelenmiştir.
Tabakalar arası uzaklık, polimer-kil tepkimeleri, optik ve fiziksel özelikler incelenmiştir. Analizler XRD, termal analizler, FTIR ve fiziksel analizlerdir. Deneyler sonucunda yalnızca kullanılan ticari organokil ile dağılmış yapı elde edilmiştir. Diğer örneklerde tabakalı yapıya ulaşılmıştır. Killerde bulunan reaktif grupların polimerle olan etkileşimi sonucunda fiziksel özeliklerde iyileşme gözlemlenmiştir.
Yukarıda özetlenen tüm süreli yayınlarda nanokil-polimer sentezi gerçekleştirilmiş ve karakterize edilmiştir. Sonuç olarak tüm kompozitlerde dağılma tamamen sağlanamasa dahi tabakalar arası uzaklıkta artış, fiziksel ve ısıl özeliklerde iyileşmelerin olduğu saptanmıştır.
4. MATERYAL ve YÖNTEM