Mikrodalga ile kürleştirilen epoksi nanokompozitlerin polidimetil siloksan ile modifikasyonu

Özet

Nanokompozitler, nanometre büyüklüğünde parçacıkların bir (polimer/seramik/metal) matriks içerisinde dağılmasıyla oluşan maddelerdir. Tabakalı silikat yapıdaki kil minerallerinin kuvvetlendirici katkı maddesi olarak kullanıldığı polimerler, kilin polimerde dağılma şekline göre “intercalated” veya “exfoliated” yapılarda nanokompozitler olarak adlandırılırlar. Bu çalışmada, önce, katyon değiştirme kapasitesi 80 meq./100 g sodyum montmorillonit, dodesilamin, hekzadesilamin ve oktadesilamin ile üç farklı zincir uzunluğunda organokil haline getirilmiş ve hazırlanan bu organokiller polimer nanokompozit hazırlanmasında kullanılmışlardır. Bisfenol A bazlı epoksi içerisine daha önceden belirlenen miktarlarda (%3, %5) organokil ve (%5, %10) silikon (PDMS V-Si 21) eklenerek mikrodalga kürleşme tekniği ile farklı içerikli nanokompozitler hazırlanmıştır. Hazırlanan organokil ve polimerik örneklerin X-ışınları kırınımı (XRD) yöntemi ile incelenmesi sonucunda kil tabakalarının aralıkları incelenmiştir. Diferansiyel taramalı kalorimetre ile termal özelliklerdeki değişiklik, üniversal çekme cihazı ile E-modülü, çekme mukavemeti, maksimum kuvvette uzama ve kopma mukavemeti belirlenmiştir. Örneklerin her iki yüzeyinin Shore-D sertlik ölçümleri yapılmıştır. Örneklerin kırık yüzeylerinin yapısı taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Nanokompozit sentezinde mikrodalga ile kürleştirme tekniğinin, hızlı kürleşme tekniği olarak galeriler içi epoksi kürleşmesini desteklemesinden ötürü, çok etkili olduğu görülmüştür Silikonun katılması nanokompozitin uyumluluğunu ve ısıl kararlılığını iyileştirdiği termal karakterizasyon sonuçlarından görülmüştür. %5 organokil ve %5 silikon içeren nanokompozitlerin tabakalar arası uzaklıkları da dikkate almak üzere mekanik özelliklerinde belirgin iyileşmelere neden olduğu yapılan çalışmanın sonuçlarından görülmüştür.

Abstract

Nanocomposites are materials that comprise dispersion of nanometer-size particles in a (polymer/ ceramic/metal) matrix. The polymers containing layered silicate clay minerals as reinforcing agent can be classified as “intercalated” or “exfoliated depending on dispersing of clays in the matrix. Smectite (especially montmorillonite), saponite, and synthetic mica are among the commonly used layered silicate minerals for effective dispersion of nanolayers into an organic polymer matrix to form a nanocomposite. The inorganic clay minerals must be modified by organic groups for dispersing of clay in the polymer matrix. For this purpose, clay must be put in the form of organoclay, firstly. Clay minerals are commonly composed of sandwiched sheets between alumina and silica layers. One of the typical properties of the clay is having a ion-exchange capacity. Generally, natural or synthetic clay minerals have a cation-exchange capacity of 50 to 200 milliequivalent/100 g. Clays whose cation-exchange capacity are > 200 milliequivalent/100 g, have the interlayer bonding force too strong for exfoliation. On other hand, the capacity is < 50 milliequivalent/ 100 g, the ion exchange of a swelling agent will not be sufficient. Therefore, having cation-exchange capacity of 50 to 150 milliequivalent/100 g. montmorillonite is a suitable clay mineral on account of organic cation swelling agent. In this work, powder formed layered silicates sodium montmorillonite, which is a member of smectite clay group, are used whose cation exchange capacity and medium particle size are 80 milliequivalent/ 100 g and