Al-montmorillonit/poli(metil metakrilat) nanokompozitlerinin sentezi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada montmorillonit kili ve Alüminyum-montmorillonit sütunlu kili ile poli(metil metakrilat) polimeri kullanılarak eritme yöntemi ve çözelti etkileştirme yöntemi ile nanokompozit sentezlenmiştir. Eritme yöntemi ile nanokompozit sentezinde çift vidalı ekstruder kullanılmıştır. Nanokompozit sentezinde; montmorillonit kili ve Alüminyum-montmorillonit sütunlu kili dolgu maddesi olarak ve poli(metal metakrilat) polimeri matriks olarak seçilmiştir. Çalışmada kullanılan killerin, polimerin ve sentezlenen polimer/kil nanokompozitlerinin yapısal karakterizasyonunda XRD (X-ışınları kırınımı), TEM (Geçirimli elektron mikroskobu) ve AFM (Atomik kuvvet mikroskobu) kullanılmıştır. Kil-polimer arasındaki etkileşmeler FTIR-ATR (ATR Fourier dönüşümlü kızılötesi spektrofotometresi) ile incelenmiştir. Sentezlenen nanokompozitlerin ve çalışmada kullanılan polimerin termal özelliklerinde meydana gelen değişmeler TG (Termogravimetre), d[TG] (Diferansiyel termogravimetre) ve DSC (Diferansiyel taramalı kalorimetre) ile belirlenmiştir. XRD analizlerinden ve TEM fotoğraflarından genel olarak PMMA matriksinde montmorillonit ve Alüminyum-montmorillonit killerinin dağıldığı ve oluşan nanokompozitlerin interkale yada eksfoliye türde olduğu belirlenmiştir. Ayrıca bu killerin polimer matriksi içinde nano boyutta dağıldığı görülmüştür. FTIR-ATR analizleri polimer matriksler ile killer arasında önemli etkileşimlerin meydana geldiğini göstermiştir. TG/d[TG] analizlerinden sentezlenen nanokompozitlerin genel olarak saf polimerlerden termal olarak daha kararlı olduğu bulunmuştur. Optik temas açısı ölçümlerinden sütunlu killerle hazırlanan nanokompozitlerin daha hidrofilik özellik gösterdiği belirlenmiştir. Yapılan bu karakterizasyon işlemleriyle, literatürde çok az rastlanmasına karşın, sütunlu killerin nanokompozit hazırlamada kullanılabilecek bir dolgu maddesi olduğu saptanmıştır.

In this study, nanocomposites were synthesized with melt compounding method and solvent blending method using montmorillonite clay and Aluminium-montmorillonite pillared clay with poly(methyl methacrylate) polymer. Twin-screw extruder was used in the nanocomposite synthesis with melt compounding method. Montmorillonite clay and Aluminium-montmorillonite pillared clay as filler and poly(methyl methacrylate) polymer as matrix were determined in the nanocomposite synthesis. In the structural characterization of clays, polymer and nanocomposites that are used in this study were made with XRD (X-ray diffraction), TEM (High-resolution transmission electron microscopy) ve AFM (Atomic force microscopy). The interactions between polymer and clay were investigated with FTIR-ATR (ATR- Fourier transform infrared spectroscopy). Thermal properties of polymer and nanocomposites were studied by using TG (Thermogravimetry), d[TG] (Differential thermogravimetry) and DSC (Differential scanning calorimetry). The morphology and dispersion of montmorillonite and Aluminium-montmorillonite into PMMA were characterized by X-ray diffraction (XRD) and high-resolution transmission electron microscopy (TEM). Images showed that montmorillonite and Aluminium-montmorillonite pillared clay dispersed at nanometer scale in polymer matrix; moreover, FTIR-ATR analysis showed that there were important interactions between polymer matrix and clays; the thermogravimetric analyses showed that with increasing montmorillonite and Aluminium-montmorillonite content the thermal stability and the glass transition temperature (Tg) of polymer matrix shift to higher temperature. Contact angle measurements demonstrated that the incorporation of montmorillonite and Aluminium-montmorillonite increased the hydrophilicity of the PMMA. This characterization procedures were assigned that pillared clay could used in the nanocomposite preperation method as a filler.