Fenol-üre-formaldehit reçine/organokil nanokompozitlerinin sentezi ve karakterizasyonu

Abstract

Son zamanlarda fenol-formaldehit (PF) reçine içerisine üre ilave edilmesiyle, serbest formaldehit içeriği azalmış, üretim maliyeti düşürülmüş ve reçine aktivitesi artmıştır. Fenol-üre- formaldehit olarak adlandırılan reçineler, üre –formaldehit reçinelerinin ve alkali tip fenol-üre reçinelerinin mekaniksel karıştırılmasıyla genellikle elde edilmekte ve ağaç ürünleri üretimi için yapıştırıcı olarak kullanılmaktadır. Ahşap ürünlerin üretim ihtiyaçlarını karşılamak için PUF reçinenin farklı formülasyonları geliştirilmiştir. Bu çalışmamızda, in situ polimerizasyon metoduyla fenol (%18,20), üre (%36,30), formaldehit (%45,50) karışımına çeşitli oranlarda organokil (%7,69–45,45) eklenmesiyle fenol-üre-formaldehit/organokil kompozitleri hazırlanmıştır. PUF reçinelerinin karakteristik yapısal özellikleri ve bileşimleri; sentez metodu, sıcaklık, pH, reaksiyon süresi ve sentez yöntemi de dahil olmak üzere sentez operasyonel değişkenlerden önemli ölçüde etkilenmiştir. Sentezlenen kompozitlerin, yapısal ve termal karakterizasyonu, Fourier-Infrared Spectroscopy (FT-IR), High Resolution–Transmittance Electron Microscopy (HRTEM), X-Ray Difractometer (XRD) ve Differencial Scanning Calorimeter (DSC) teknikleri kullanılarak yapılmıştır. FT-IR analizleri, OPUF 6 kodlu kompozitin dışında tüm diğer kompozitlerin pik şiddetlerinin organokil içeriğinin artmasıyla arttığını göstermiştir. HRTEM analizleri; düşük organokil oranlarında, polimer zincirlerinin kristalizasyon davranışının olumsuz yönde etkilendiği ve polimer matriksinde organokilin eksfoliye olmuş tabakalarının homojen olarak dağıldığı ortaya koymuştur. DSC eğrilerinin karakteristik sıcaklık aralığı reçinenin kristalizasyon reaksiyonlarıyla ilgili önemli bilgiler vermiştir.

Recently, urea has been introduced into PF resins to improve their curing, to lower the content of free formaldehyde, and to reduce the cost of the resin. so-called phenol-formaldehyde-urea cocondensed resins, which are generally made only by mechanical blending of UF resin and alkaline-type PF reins (resol), have been used as adhesives for the manufacture of wood products. PUF resins with different formulations have been developed to meet production requirements of these wood products. In this study, resin/clay composites were prepared by in situ polymerization of phenol (18.20%) –urea (36.30%) –formaldehyde (45.50%) (PUF) and using the various ratios of organoclay (7.69–45.45%). In general, the structure, composition, and characteristics of PUF resins are significantly influenced by synthesis condition including reaction temperature, pH value, reaction time, and synthesis method. The objective of our work is the investigation of the effect of addition of organoclay and at different ratios on the textural characteristics. The composites are characterized by XRD, FT- IR spectroscopy techniques, DSC thermographs and using HRTEM images of the samples. In FT-IR analysis, the peak intensities of all composites, except for OPUF6 increase with increased organoclays content. HRTEM analysis shows that the presence of organoclay at the low ratio of organoclay affected negatively the crystallization of polymer and the exfoliated layers of the organoclay homogenously dispersed in the polymeric matrix. The characteristic temperature range of the DSC curves yielded valuable information on the cure reaction of resins.