Doymamış poliester-tabakasal silikat nanokompozitlerin hazırlanması ve karakterizasyonu

Abstract

Bu projede, in-situ serbest radikal polimerizasyon tekniği kullanılarak doymamış polyester (UPE) matrisi ve nano-boyutlu montmorillonit (MMT) kili ile polimer-kil nanokompozitlerinin sentezlenmesi amaçlanmıştır. Organofilik MMT dolgusu, yapısında reaktif stiren grubu bulunduran, kuaterner kokoamin tuzunun interkelant olarak kullanılması ile elde edilmiştir. Elde edilen nanokompozitlerin karakterizasyonu X-ışını difraksiyon (XRD) tekniği ve geçirimli electron mikroskobu (TEM) ile yapılmıştır. Nanokompozitlerin ısıl ve mekanik özelliklerine, nano-dolgu yükleme derecesinin etkisi incelenmiştir. Hazırlanan nanokompozitlerin, saf UPE ile karşılaştırıldıklarında, gelişmiş ısıl ve mekanik özeliklere sahip olduğu bulunmuştur. Bu özelliklerdeki iyileşmenin, nano-dolguya bağlı interkalantın çapraz bağlanma reaksiyonuna olan katkısından dolayı olduğu düşünülmüştür. Eksfoliye yapının baskın olduğu, kısmi eksfoliye nanokompozit yapısı, ağırlıkça % 1 oranında MMT dolgusu ilavesi ile sağlanmıştır. Bu nanokompozit, en yüksek derecede ısıl kararlılık, dinamik mekanik özellik ve çapraz bağ yoğunluğu sergilemiştir. Elde edilen bu iyileşmelerin, stiren moleküllerinin, % 1 dolgulama derecesinde, optimum miktarda ve homojen bir dağılımla MMT tabakalarının arasında ve dışında var olmasından kaynaklandığı muhtemeldir

Polymeric nanocomposites were synthesized from unsaturated polyester (UPE) matrix and nano-sized montmorillonite (MMT) clay using an in situ free radical polymerization technique. Organophilic MMT was obtained using a quaternary salt of coco amine as intercalant having a styryl group making it a reactive intercalant. The resultant nanocomposites were characterized by X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). The effect of increased nanofiller loading on the thermal and mechanical properties of the nanocomposites was investigated. All the nanocomposites have improved thermal and mechanical properties as compared with neat UPE matrix, resulting from the contribution of nanolayer connected intercalant-to-crosslinker which allows a crosslinking reaction. It was found that the partially exfoliated nanocomposite structure with an exfoliation dominant morphology was achieved when the MMT loading was 1 wt.%. This nanocomposite exhibited the highest thermal stability, the best dynamic mechanical performance and the highest crosslinking density, most probably due to more homogeneous dispersion and optimum amount of styrene monomer molecules inside and outside the MMT layers at 1 wt. % loading.