TMAAm/Na-MMT Nanokompozitlerinin Adsorpsiyon Özellikler

VHAC, OVHAC ve farklı oranlardaki TMAAm/Na-MMT nanokompozitlerin BET izoterm grafikleri Şekil 4.10, 4.11, 4.12, 4.13, 4.14’de verilmiştir.

Polimer oranının artması ile birlikte TMAAm/Na-MMT nanokompozitlerinin BET yüzey alanı ve toplam gözenek hacmi düşmüştür. Bu durum polimer katkısı arttıkça Na-MMT’in gözenekli yapısının ortadan kalkmaya başladığı ve gözenekli kısımlarının TMAAm tarafından doldurulması veya kaplanmasıyla açıklanabilir(Çelik ve Önal 2006, Eser 2010). Beklenildiği gibi TMAAm/Na-MMT nanokompozitlerinin adsorpsiyon kapasitesi VHAC ve OVHAC moleküllerinin adsorpsiyon kapasitelerinden büyüktür.

71 Şekil 4.11 OVHAC molekülünün BET izoterm grafiği

72 Şekil 4.13 %TMAAm -%OVHAC = 66,67 – 33,33 nanokompozitinin BET izoterm grafiği

73 Tablo 4.2 VHAC, OVHAC ve Nanokompozitlerin BET analiz sonuçları

Örnek No BET Yüzey Alanı (m2_/g) BJH Adsorpsiyon Pore Volume (cm3_/g) BJH Desorpsiyon Pore Volume (cm3_/g) Adsorpsiyon Pore Size (nm) Desorpsiyon Pore Size (nm) VHAC 0,1443 0,002894 0,002874 71,4522 81,95243 OVHAC 1,8370 0,027552 0,028511 56,26529 61,98388 TMAAm/Na- MMT:50,0- 50,0 0,9870 0,020289 0,026282 77,28174 106,25332 TMAAm/Na- MMT:66,67- 33,33 0,3634 0,005227 0,005401 53,91921 59,16581 TMAAm/Na- MMT :75,0- 25,0 0,1687 0,002813 0,002820 60,76366 65,95766

74 5 SONUÇLAR VE YORUM

1. Bu çalışmada ilk aşamada, 2-Tiyozil Metakrilamit monomeri, 2-Amino Tiyazol ile Metakriloilklorür’ün Trietilaminli (NR3) ortamdaki reaksiyonundan sentezlenmiştir. Monomerin yapısı FT-IR, 1_{H-NMR ve} 13_{C-NMR spektroskopik yöntemleriyle karakterize} edilmiştir.

2. Radikalik bir başlatıcı olan benzoil peroksit kullanılarak 2-Tiyozil Metakrilamit, TMAAm/Na-montmorillonit nanokompozitler N,N-dimetil formamid ortamında yerinde polimerizasyon yöntemi ile başarıyla sentezlenmiştir.

3. Elde edilen kompozitlerin termal ve fiziksel özellikleri incelenmiştir. TMAAm miktarı değiştirilerek farklı oranlarda polimer/kil nanokompozitleri hazırlanmıştır ve elde edilen nanokompozitler X-Işını Difraksiyonu, Fourier Transform Infrared Spektroskopisi, Taramalı Elektron Mikroskopisi, BET analizleri ve Termogravimetrik Analiz yöntemleriyle karakterize edilmiştir.

4. TMAAm/Na-montmorillonit nanokompozitlerinin XRD desenlerinden okunan θ açısı Bragg denleminde yerine konularak d001 değerleri bulunmuştur.

5. Na-montmorillonit’in tabakalar arası uzaklığının (d001) 1,20 nm olduğu ve polimerizasyondan sonra bu uzaklığın azaldığı ve polimerizasyondan sonra bu uzaklığın azaldığı ve 2θo _{= 8,6’daki karakteristik kil pikinin kaybolduğu gözlenmiştir.}

6. Kütlece %50 ve daha fazla monomer içeren nanokompozitlerin eksfoliye yapının oluştuğu yani kil tabakalarının polimer matriksinde tamamen dağıldığı gözlenmiştir. Bu

75 durum TMAAm moleküllerinin Na-MMT’in tabakalar arasına girerek tabakalar arasını açtığının göstergesidir. Diğer bir deyişle TMAAm monomeri Na montmorillonitin tabakalar arasında polimerleşerek eksfoliye nanokompozitleri oluşturmuştur. Nanokompozitin üretimi sırasında oluşan TMAAm, su kapsamı ve nem tutuculuğu yüksek bir polimer olduğu için işlem süresince bazı bölgelerde Na-MMT’in tabakalar arası suyunu çekerek susuz Na-MMT oluşumuna sebep olmaktadır. Susuz Na-MMT’in karakteristik pikide 2θ =10,8 o _{de görülmektedir.}

7. Termogravimetrik analiz sonuçları, TMAAm/Na-MMT nanokompozitinin TGA eğrisinde iki ayrı kütle kaybı gözlenmektedir. Birincisi 200-320 o_{C arasında %30 kütle} kaybının olduğu bölgedir. İkinci bölge ise 320-500 o_{C arasında yaklaşık %10 kütle} kaybının olduğu bölgedir.

8. 160 o_{C’nin altındaki ~ % 3’lük kütle kaybı OVHAC’de absorbe edilen suyun} uzaklaşmasına bağlıdır. OVHAC’ın bozunma sıcaklığı 200 o_{C de başlıyor ve birinci} bozunma adımı %27 lik bir kütle kaybı ile 300 o_{C’de tamamlanıyor. 300-380} o_{C aralığında} ikinci ve büyük kütle kaybının (~ %60) olduğu ikinci bozunma adımı görülmektedir.

9. VHAC’ın TGA eğrisi incelendiğinde, TMAAm/Na-MMT nanokompozitin ilk 160 o_C’de bozunmaya başladığı ve 250 o_{C civarında %70 lik bir kütle kaybı gösterdiği görülmüştür.} 250-350 oC aralığında %14 lük bir kütle kaybının yaşandığı ikinci bozunma adımı ile birlikte 500 oC’deki toplam kütle kaybı %87 değerine ulaşmıştır.

10. Na-MMT yüksek termal kararlılığa sahip ve ısının hızlı bir şekilde iletilmesini önleyen ve nanokompozitlerin bozunmasını limite indiren, büyük bariyer özelliklerine sahip anorganik bir materyaldir. Kompozitlerin termal kararlılığının iyi olması tamamen Na- MMT’in termal direncinin iyi olmasına ve TMAAm matriksi içinde Na-MMT tabakalarının nanodispersiyonuna bağlıdır. Sonuç olarak, nanokompozitlerin termal kararlılığının saf TMAAm’e göre oldukça iyi olduğu görülmektedir.

76 11. TMAAm/Na-MMT nankompozitlerin SEM mikrograflarının incelenmesinden, kil tabakalarının polimer matriksi içerisinde homojen bir şekilde dağıldığı görülmüştür.

12. TMAAm/Na-MMT nanokompozitlerin adsorpsiyon özellikleri Na-montmorillonite göre azalmıştır. OVHAC’ın BET yüzey alanı ve toplam gözenek hacmi sırasıyla 1,8370 m2g-1 ve 0,027552 cm3g-1 olarak bulunmuştur. Polimer katkısının artmasıyla bu değerler belirgin bir şekilde azalarak, sırasıyla TMAAm/Na-MMT (50,0-50,0) için 0,9870 m2_g-1 _ve 0,020289 cm3g-1’e; TMAAm/Na-MMT (66,67-33,33) için 0,3634 m2g-1 ve 0,005227 cm3g-1’e; TMAAm/Na-MMT (75,0-25,0) için 0,1687 m2g-1 ve 0,002813 cm3g-1’e; düşmüştür.

Sonuç olarak, sunulan bu çalışmada termal dayanıklılığı oldukça iyi olan TMAAm/Na- MMT nanokompozitler yerinde polimerizasyon yöntemi ile sentezlenmiştir. Böylelikle hali hazırda kullanılmakta olan ve endüstriyel açıdan oldukça önemli, yüksek sıcaklıklara dayanıklı polimerlerin nanokompozitlerinin hazırlanmasına katkıda bulunulduğu düşünülmektedir.

77 KAYNAKLAR

1- Ersoy, H.Y., 2001, “Giriş”, Kompozit Malzeme, Saadet Özkal, Literatür Yayıncılık, İstanbul, 1-3

2- Yıldızhan, H., 2008, “Polimer Matrisli Kompozitlerin Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Isparta.

3-Mağdala, M. Ö., 2009, “Isı Kalkanları İçin Kalıplanabilir Karbon Fenolik Kompozit Üretimi ve Karakterizasyonu”, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen

Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.

4- Acar, H., 2008,“Potasum persülfat yükseltgeni kullanılarak iletken polipirol / polakrilonitril kompozit lif hazırlanması ve karakterizasyonu”, Yüksek Lisans Tezi,

Ankara Üniversitesi, Ankara.

5-İnternet :Vikipedi, Kompozit Maddeler,

http://tr.wikipedia.org/wiki/Kompozit_malzemeler

6- Koç, Z., 2011, “Poliakrilam_T/Na-Montmorillonit ve Poli (2-Hidroksietilmetakrilat)/ Na-Montmorillonit Nanokompozitlerin Sentezi ve Karakterizasyonu”, Yüksek Lisans Tezi,

Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.

7- Bektaş N., 2009, “Modifiye Montmorillonitlerin Hazırlanması ve Adsorpsiyon Kinetiklerinin İncelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul.

8- Güngör, N., 1981, “Bentonitik Kil Minerallerinin Yapı ve Özellikleri Üzerine Değişebilen Katyonların Etkilerinin Fiziksel Yöntemlerle İncelenmesi”, Doktora tezi,

78 9- İşçi, S., 2007, “Kil/PVA ve Organokil/PVA Nanokompozitlerin Sentezi ve Karakterizasyonu”, Doktora Tezi, İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.

10- Mingzhe X.,Yeong S., 2003, “Synthesis And Properties Of Exfoliated Poly(Methyl Methacrylate-Coacrylonitrile) /Clay Nanocomposites Via Emulsion Polymerization”,

Macromolecular Research, 11(6): 410-417.

11-Yalçınkaya S.E.,2008, “Nano kil Polimer Kompozitlerin Sentez ve Karakterizasyonu”, Yüksek Lisans Tezi, Ankara Üniversitesi, Ankara.

12- Köroğlu, F.N.,2004, ”Nitro fenollerin İyonik ve İyonik Olmayan Organo bentonitlerle Adsorpsiyon ve Desorpsiyonu”, Yüksek Lisans Tezi, Ankara Üniversitesi, Ankara.

13- Hwu, J.M.,Jiang, G.J., Gao, Z.M., Xie, W. And Pan, W.P., 2002, “The Characterization of Organic Modified Clay and Clay-Filled PMMA Nanocomposite”,

Journal of Applied Polymer Science, 83, 1702-1710.

14- Kaya, M., 2003, “Plastik Nanokompozitler”, Pagev Plastik Dergisi, Mart-Nisan Sayısı, 84.

15- İnternet: Hacettepe Üniversitesi, 2011, “Murat Şen Ders Notları”, www.polymer.hacettepe.edu.tr/webim/msen/.../nano_composites2.pdf

16- Günister, E., 2003, “Na-Aktif Bir Bentonit-Su Sisteminde Partikül Etkileşimleri Üzerine Dtabr ve Bdtdacl Katyonik Yüzey Aktiflerinin Etkisinin Reolojik ve Elektrokinetik Yöntemlerle İncelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, İTÜ Fen Bilimleri

Enstitüsü, İstanbul.

17- Karagöz, T., 2009, “Poliolefin-Kil Nanokompozitler İçin Modifiye Organo Killerin Sentezi ve Karakterizasyonu”, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Üniversitesi, İstanbul.

79 18- Schmidt, C. U, Lagaly, G, 1999, “Surface Modification Of Bentonites: I. Betaine Montmorillonites And Their Rheological And Colloidal Properties”, Clay Minerals, 34, 447-458.

19- Şen F.,Plancıoğlu H., Aldaş K., 2010, “Polimerik nanokompozitler ve kullanım alanları”, Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 7(1), 112.

20- Dang, Z. M.,Zhang, Y. H., AndTjong, S. C., 2004. “Dependence Of Dielectric Behavior On The Physical Property Of Fillers İn The Polymer-Matrix Composites”,

Synthetic Metals, 146, 79–84.

21- Dang, Z. M., Lin, Y. H., and Nan, C. W., 2003. “Novel Ferro electric Polymer Composites with High Dielectric Constants”, Advanced Materials, 15, 1625-1629.

22- Çetiner S., 2011, “Polipirol-Poli(Akrilonitril-Ko-VinilAsetat) Kompozit İnce Film ve Nanolif Oluşumu ve Karakterizasyonu”, Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen

Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.

23- Linjiang W.,Xuejun H., Charles A.W., 2010, “The Utility of Nanocomposites in Fire Retardancy”, Materials, 3, 4580-4606.

24- Mandal, S. K.,Banerjee, P. C., 2004, “Iron leaching from China clay with oxalicacid: effect of different physico-chemical parameters”, Int. J. Miner. Process, 74, 263-270.

25- Goetz, P. W.,“Kaolin, fifteenth ed. The New Encyclopaedia Britannica- Micropaedia/Ready Reference, fifteenth ed. Encyclopaedia Britannica, vol. 6”, 1985, Chicago, 730.

26- Danilova, D.A.,Tkacheva, L.P., Lapin, V.V., Ermolaeva, Z.I., 1982. Bleaching of kaolin. U.S.S.R. Pat. No. 937410

80 27- Bonney, C. F., “Removal Of Iron From Kaolin And Quartz: Dissolution With Organic Acids İn Hydrometallurgy”, 1994, Chapman & Hall, London, 313-323.

28- Veglio, F.,Passariello, B., Abbruzzese, C., 1999. “Iron Removal Process For High- Purity Silica Sands Production By Oxalic Acid Leaching”, Ind. Eng. Chem. Res. 38, 4443- 4448.

29- Wilson, I.R., 1998,“The constitution, evaluation and ceramic properties of ball clays”,

Cerâmica, 44, 88-117.

30- Bergaya, F.,Lagaly, G., 2013,“Chapter 1 - general introduction: clays, clay minerals, and clay science”, Handbook of Clay Science, second edition, Bergaya, F., Lagaly, G.,. Developments in Clay Science 5. Elsevier, 1-19.

31- Murphy, E. J., Roberts, E., Horrocks, L.A., 1993,“Aluminium silicate toxicity in cell cultures”, Neuroscience, 55, 597-605.

32- “Chapter 1 - The Nature and Classification of Clays and Soils Developments in Geotechnical Engineering, Volume 41”, 1987, 1-20.

33- Karaman, S.,Gunal, H., Ersahin, S., 2008, “Quantitative Analysis Of Pumice Effect On Some Physical And Mechanical Properties Of Clay Bricks” Appl. Clay Sci, 8 (7), 1340- 1345.

34- Utilization of waste glass to enhance physical–mechanical properties of fired clay brick Original Journal of Cleaner Production, In Press, 2015 Nonthaphong Phonphuak, Siwadol Kanyakam, Prinya Chindaprasirt

35- Malayoğlu U., Akar A., 1995, “Killerin Sınıflandırmasında ve Kullanım Alanlarının Saptanmasında Aranan Kriterlerin İrdelenmesi”, Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu, İzmir, 125-132.

81 36- Yalçınkaya S.E., 2008, “Nanokil Polimer Kompozitlerin Sentez ve Karakterizasyonu”, Yüksek Lisans Tezi, Ankara Üniversitesi, Ankara.

37- Devlet Planlama Teşkilatı Madencilik Özel İhtisas Komisyonu, 2001, “Genel Endüstri Mineralleri IV”, Endüstriyel Hammaddeler Alt Komisyonu DPT: 2621 - ÖİK: 632, Ankara, 2

38- Mingelgrin, U.,Kliger, L., Gal, M., Saltzman, S., 1978, “The effect of grinding on the structure and behavior of bentonites”, Clay and Clay Minerals, 26(4), 299-307.

39- Yılmaz, N., 2010, “Ünye Bentonitin Naproksen Ve Pyronin İle Etkileşmelerinin XRD, FTIR, UV-Gör, BET, Termik Analiz Ve Floresans Teknikleri Yardımıyla Aydınlatılması”, Yüksek Lisans Tezi, Rize Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Rize, 1-10.

40- Pabuccuoğlu, S.,Polimer Nanokompozitler Ders Notları, 1-90, 2008.

41- Alyamaç E., 2004, “Impact Modified Poly (Ethylene Terephthalate)- Organo clay Nanocomposites”, Yüksek Lisans Tezi, ODTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 29-32.

42- Clark J.H., 2000, “Clean synthes is using porousin organic solid catalysts and supported reagents” Royal Society of Chemistry, Cambridge, 30-34.

43- Çinku, K., Boylu, F., Duman, F., Çelik, M.S., 2010, “Bentonitlerin zenginleştirme ve soda ile aktivasyonunda sudaki iyon varlığı ve miktarının ürün özellikleri üzerindeki etkisi”, İstanbul Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 1, 9-18.

44- Saçak, M., 1998, “Polimer kimyasına giriş”, Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Döner

Sermaye İşletmesi Yayınları, Ankara, 23-28.

82 46- İnternet: Balıkesir Üniversitesi, “Polimer Kimyası Ders Notları”, http://taner.balikesir.edu.tr/dersler/polimer_kimyasi/

47- MEGEP, 2008, “Kimya Teknolojisi, Polimer Kavramları ve Özellikleri”, Milli Eğitim

Bakanlığı, Ankara, 4-13.

48- Ersoy, H.Y., Özkal, S., 2001, “Giriş”, Kompozit Malzeme, Literatür Yayıncılık, İstanbul, 3,12-15.

49- Şahin, Y., 2000, “Kompozit Malzemeler ve Uygulama Alanları, Kompozit Malzemelere Giriş”, Gazi Kitabevi, Ankara, 1-39,66.

50- Pinnavaia, T.J., Beall, G.W., 2000, “Polymer-Clay Nanocomposities, Wiley Series in Polimer Science”, New York.

51- Kaplan, M., 2009, “Akrilamid-İtakonik Asit Hidrojel Nano kompozitlerin Sentez ve Karakterizasyonu”, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Üniversitesi, İstanbul.

52- Yang, L., et al., 2007, “Mechanical Properties and Phase Transition of High Clay Content Clay/Poly (N-isopropylacrylamide) Nanocomposite Hydrogel”, Macromol. Symp., 254, 353-360.

53- Salem, A. and Saghapour, M., 2013, “Effect of Activation Factors on Adsorption of Methylene Blue by Modified Bentonite” Progress of Color, Colorants and Coatings, 6(2013):97-108

54- Koç, Z., Çelik, M., Önal, M.,Sarıkaya, Y., Öner, Y. and Açık, L., 2014, “ Study on the synthesis and properties of polyacrylamide/Na-montmorillonite nanocomposites”, Journal

83 55- Kurt, A., Yavuz, R. ve Bozdağ, G., 2013, “ Polistiren - Kil Nanokompozitlerin

Sentezi, Termal ve Optik Özelliklerinin İncelenmesi”, Adıyaman Üniversitesi Fen

Bilimleri Dergisi, 3(2):58-70

56- Çelik, M.,( Ankara Üniversitesi ), 2007, “Poli(glisidil metakrilat)/Na-Montmorillonit Nanokompozitlerin Sentezi ve Karakterizasyonu” , Ankara Üniversitesi Bilimsel

Arastırma Projeleri, 20040705087, Ankara, 1-16

57- Önses, M.S., 2006, “Preparation of Polyacrylamide-Clay Nanocomposites By Redox Polymerzation”, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul.

58- Yenice, Z., et al., 2009, “Poly(styrene-b-tetrahydrofuran)/Clay Nanocomposites by Mechanistic Transformation”, J Polym. Sci Part A: Polym Chem, 47:2190-2197.

59- Sungur, Ö., 2011, “Ünye-Bentonit/Poliakrilamid (Paam) Hidrojel Kompozitlerin Sentezi ve Karakterizasyonu”, Yüksek Lisans Tezi, Rize Üniversitesi Fen Bilimleri

Enstitüsü, Rize.

60- Kora, M. P., 2010, “Bentonit/Poli(EtilenGlikol)-Blok-Poli(PropilenGlikol)-Blok- Poli(EtilenGlikol) Nanokompozitinin Sentezi Ve Karakterizasyonu”, Yüksek Lisans Tezi,

Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Balıkesir.

61- Akkaya, R., 2009, “Bentonit/Zeolit- Polihidroksi etil Metakrilat Ve Poliakrilamit-Ko- Maleik Asit Kompozitlerinin Hazırlanması Ve Metal Adsorpsiyon Özelliklerinin Araştırılması”, Doktora Tezi, Cumhuriyet Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sivas.

84 ÖZGEÇMİŞ

Kişisel Bilgiler

Soyadı, Adı : AKBAY MEHMET

Uyruğu : T.C

Doğum Tarihi ve Yeri : 28.04.1977 SİVASLI

Medeni Hali : EVLİ

Telefon : 532 6579472

e- mail : Mehmetakbay64@hotmail.com

Eğitim

Lisans : Marmara Üni/Kimya Öğretmenliği 2001

Lise : Samsun Anadolu Öğretmen Lisesi 1995

İş Deneyimi Yer

4 yıl THY Sözleşmeli Memurluk

16 yıl MEB Kimya Öğretmenliği

Yabancı Dil : İngilizce