CONTACT / İLETİŞİM http:

Transkript

1 CONTACT / İLETİŞİM 1441 SK NO:4/5 ALSANCAK-İZMİR-TURKEY TEL: FAX: composite@kmoetkinlik.org http: i

2 This book is published by UCTEA Chamber of Chemical Engineers Bu kitap TMMOB Kimya Mühendisleri Odası tarafından yayınlanmıģtır. 7-9 MAY 2015 IZMIR- TURKIYE 7-9 MAYIS 2015 ĠZMĠR- TÜRKĠYE Preparation/ Hazırlık Seren TÜRKER IV. Uluslararası Polimerik Kompozitler Sempozyumu, Sergi ve Proje Pazarı bildiri özetleri kitabı, tam metinlerin bulunduğu cd de yer almayan bildiriler, etkinliğe katılamayanlar ve yazım hataları dikkate alınarak tekrar düzenlenmiģtir. ISBN: Baskı: Can Dijital Baskı Hizmetleri Fotokopi&Kırtasiye Ltd.ġti. ġehitler Cad Sok.No: 121/A Alsancak ĠZMĠR Tel: (232) Basım Tarihi: Bu yayından 300 adet basılmıģtır. ii

3 We are grateful to the public organizations and following companies for their contributions to the 4 th International Polymeric Composites Symposium, Exhibiton and rokerage Event organized by UCTEA Chamber of Chemical Engineers. TMMOB Kimya Mühendisleri Odası koordinatörlüğünde IV.Uluslararası Polimerik Kompozitler Sempozyumu, Sergi ve Proje Pazarı etkinliğine katkı ve destek veren aģağıdaki kamu kuruluģlarına ve firmalara, IZMIR METROPOLITAN MUNICIPALITY / ĠZMĠR BÜYÜKġEHĠR BELEDĠYESĠ AEGEAN REGION CHAMBER OF INDUSTRY /EGE BÖLGESĠ SANAYĠ ODASI IZMIR CHAMBER OF COMMERCE / ĠZMĠR TĠCARET ODASI TURKISH COMPOSITE MANUFACTURERS ASSOCIATION / KOMPOZĠT SANAYĠCĠLERĠ DERNEĞĠ ISTANBUL CHEMICAL AND CHEMICAL PRODUCTS EXPORTERS ASSOCIATIONS /ĠSTANBUL KĠMYEVĠ MADDELER ve MAMÜLLERĠ ĠHRACATÇILARI BĠRLĠĞĠ AEGEAN EXPORTERS ASSOCIATIONS / EGE ĠHRACATÇI BĠRLĠKLERĠ HERKĠM POLYMER CHEMISTRY INDUSTRY INC.(MAĠN SPONSOR) / HERKĠM POLĠMER KĠMYA SANAYĠ VE TĠCARET A.ġ. (ANA SPONSOR) AKZO NOBEL KEMĠPOL INDUSTRY INC./ AKZO NOBEL KEMĠPOL SAN. TĠC. A.ġ. ANTON PAAR MEASURING INSTRUMENTS LIMITED COMPANY / ANTON PAAR ÖLÇÜM ALETLERĠ TĠCARET LTD. ġtġ. iii

4 BOYTEK RESINS, GELCOATS, PIGMENT PASTES /BOYTEK REÇĠNE BOYA VE KĠMYA SAN. TĠC. A.ġ. DYO DYES FABRICS INDUSTRY INC/ DYO BOYA FABRĠKALARI SAN. VE TĠC. A.ġ. ERENLĠ RUBBER AND PLASTICS INDUSTRY/ ERENLĠ KAUÇUK VE PLASTĠK SANAYĠ ESENLĠ TRANSPORTATION TOURISM INDUSTRY INC./ ESENLĠ TAġIMACILIK TURĠZM SANAYĠ VE TĠC. A.ġ. FARPLAS INC./ FARPLAS A.ġ. KORDSA GLOBAL INDUSTRIAL FIBRE AND CORD FABRIC INDUSTRY INC./KORDSA GLOBAL ENDÜSTRĠYEL ĠPLĠK VE KORD BEZĠ SAN. VE TĠC.A.ġ. KOSSE COMPOSITE MARKETING/ KOSSE KOMPOZĠT MÜHENDĠSLĠK VE PAZARLAMA LTD. ġtġ. LITERATUR CHEMICALS / LĠTERATÜR KĠMYA PETKIM PETROCHEMICAL HOLDING INC./ PETKĠM PETROKĠMYA HOLDĠNG A.ġ. POLUTEK POLYESTER AND POLYURATHANE LIMITED COMPANY/ POLÜTEK POLYESTER VE POLĠÜRETAN LTD.ġTĠ. STA COMPOSITES SÖNMEZ TEXTILES ADVANCED/ STA KOMPOZĠT SÖNMEZ TEKSTĠL TILA COMPOSITE AGENCY LIMITED COMPANY/ TĠLA KOMPOZĠT TEMSĠLCĠLĠK ĠÇ VE DIġ TĠC. LTD.ġTĠ. TURKISH AEROSPACE INDUSTRIES INC./ TUSAġ- TÜRK HAVACILIK VE UZAY SANAYĠ A.ġ. TeĢekkürlerimizi sunarız. iv

5 INTRODUCTION ÖNSÖZ EXECUTIVE COMMITTE/ YÜRÜTME KURULU v Page Sayfa xxxiii xxiv xxxvi SECRETERIAT/ SEKRETERYA xxxvi ORGANIZING COMMITTE/ DÜZENLEME xxxviii KURULU SCIENTIFIC ADVISORY COMMITTEE/ BĠLĠMSEL xi ve TEKNĠK DANIġMA KURULU INVITED SPEAKERS/ ÇAĞRILI KONUġMACILAR v ORAL PRESENTATIONS/ SÖZLÜ BĠLDĠRĠLER 1 KEY NOTE SPEAKERS/ ANA ÆAĞRILI 2 KONUġMACILAR AUTHOR/ YAZAR SUBJECT/ KONU Emmanuel P. GIANNELIS Dilhan KALYON M. Cengiz ALTAN Görkem E. GÜLOĞLU Rajesh ANANDJIWALA Anand R. SANADI POLYMER NANOCOMPOSITES FOR ENERGY AND ENVIRONMENTAL APPLICATIONS CHALLENGES IN PREPARATION, CHARACTERIZATION, PROCESSING AND CONTROL OF THE FUNCTIONAL PROPERTIES OF NANOCOMPOSITES MODELING OF THREE- DIMENSIONAL NON- FICKIAN MOISTURE ABSORPTION OF COMPOSITE LAMINATES BIOCOMPOSITES- OPPORTUNITIES AND THREATS A REVIEW OF NATURAL FIBER THERMOPLASTICS COMPOSITES

6 OVERVIEW TO POLYMERIC COMPOSITES STRUCTURES/ POLĠMERĠK KOMPOZĠT YAPILARA GENEL BAKIġ N. UYANIK* Y. CAVUSOGLU G. OZKOC Kazım ACATAY* E. SAPANCI, S. GUNGOR Canan E. YENĠOVA, Güralp ÖZKOÆ, Ülkü YILMAZER* Pelin ACAR Merve KÜÆÜKÖZKAZ Nagihan YILMAZ, Fatma YEMĠġÆĠ, AyĢe AYTAÆ Ahmet ÜNAL THE EXFOLIATED STRUCTURES OF CROSS- LINKED POLYDIMETHYL SILOXANE NANOCOMPOSITES CARBON FIBER, APPLICATIONS AND FUTURE / KARBON ELYAF, UYGULAMALARI VE GELECEĞĠ THREE DIMENSIONAL (3D) COMPOSITES IN DEFENSE INDUSTRY/ SAVUNMA SANAYĠĠNDE ÜÇ BOYUTLU KOMPOZĠTLER USE OF COMPATIBILIZER FOR POLY(LACTIC ACID)/HALLOYSITE NANOCOMPOSITES / POLĠ(LAKTĠK ASĠT)/HALLOYSĠT NANOKOMPOZĠTLERĠNDE UYUMLAġTIRICI KULLANIMI COMPATIBILIZING of POLY(LACTIC ACID)/ POLYCARBONATE BLENDS BY USING DIFFERENT TYPES of COUPLING AGENTS / FARKLI UYUMLAġTIRMA AJANLARI KULLANARAK POLĠ(LAKTĠK ASĠT)/POLĠKARBONAT HARMANLARININ UYUMLAġTIRMASI POLĠMERĠK KOMPOZĠTLERĠN GELĠġĠMĠ VE GERĠDÖNÜġÜMÜ vi

7 FUNDAMENTAL COMPONENTS OF POLYMERIC COMPOSITES / POLİMERİK KOMPOZİTLERİN TEMEL YAPI MALZEMELERİ M. Özgür SEYDĠBEYOĞLU * Aref CEVAHĠR* Ozcan ALTĠNTAS Christopher Barner- KOWOLLĠK, Manfred WĠLHELM Mehmet ÖZDEMĠR, Mehlika ÖZDEMĠR ALP,AyĢe AYTAÆ Veli DENĠZ Yelda ERTAġ Tamer UYAR AFFORDABLE, RENEWABLE AND SUSTAINABLE COMPOSITE MATERIALS NEW TRENDS IN THE FIBER REINFORCED POLYMERIC COMPOSITES / ELYAF TAKVĠYELĠ POLĠMERĠK KOMPOZĠTLERDE YENĠ EĞĠLĠMLER LIVING RADICAL POLYMERS UNDER MELT PROCESSING CONDITIONS THE SURFACE PROPERTIES OF THE SURFACE COATED PAPER WITH STYRENE-2- ETHYL HEXYL ACRYLATE BASE COPOLYMER / STĠREN-2-ETĠL HEKZĠL AKRĠLAT ESASLI KOPOLĠMER KAPLI KÂĞIDIN YÜZEY ÖZELLĠKLERĠ POLYBENZOXAZINE BASED NANOFIBERS FOR THE PRODUCTION OF COMPOSITE MATERIALS / KOMPOZĠT MALZEMELERĠN ÜRETĠMĠ ĠÇĠN POLĠBENZOKZAZĠN ESASLI NANOLĠFLER POLYMERIC COMPOSITE STRUCTURES AND APPLICATION AREAS / POLİMERİK KOMPOZİT YAPILAR VE UYGULAMA ALANLARI Yalın AYDIN* Güngör DURUR TEKSTĠL MADDELERĠNĠN KOMPOZĠTLERDEYERĠ VE ÖNEMĠ vii

8 Faruk Altan YILDIRIM* Azade CĠHANBEYLERD EN, BarıĢ AKGÜN, Eylem ÖZEN, Hasan HIZLI, Ġbrahim YILMAZ ADVANCED RESEARCH STUDIES ON THERMOPLASTIC COMPOSITES IN AUTOMOTĠVE INDUSTRY / OTOMOTĠV SEKTÖRÜNDE TERMOPLASTĠK KOMPOZĠTLER VE ĠLERĠ ARAġTIRMA ÇALIġMALARI DEVELOPMENT OF A DOME SHAPED CARBON COMPOSITE ROCKET MOTOR CASE / KUBBE GEOMETRĠLĠ KARBON KOMPOZĠT ROKET MOTORU GÖVDESĠ GELĠġTĠRĠLMESĠ APPLICATION AREAS OF POLYMERIC COMPOSITE STRUCTURES AND PRODUCTION TECHNOLOGIES / POLİMERİK KOMPOZİT MALZEMELRİN UYGULAMA ALANLARI VE ÜRETİM TEKNOLOJİLERİ Serkan KANGAL, MutluDevran YAMAN,Lütfi ÖZYÜZER, Metin TANOĞLU* Dilhan M. KALYON RADAR DALGASI SOĞURABĠLEN KOMPOZĠT YAPILARIN GELĠġTĠRĠLMESĠ BIOCOMPOSITES FOR BIOMEDICAL APPLICATIONS: APPLICATIONS TO FABRICATION OF TISSUE ENGĠNEERING SCAFFOLDS Yelda KÜÆÜKGÖKSEL,ġ eyma TAġDEMĠR, Aylin ġendemġr ÜRKMEZ, Serap CESUR a CELL PROLIFERATION PERFORMANCE OF POLYCAPROLACTONE- HYDROXY APATITE COMPOSITES IN TISSUE ENGINEERING / POLĠKAPROLAKTON-HĠDROKSĠ APATĠT KOMPOZĠTLERĠNĠN DOKU MÜHENDĠSLĠĞĠ 65 viii

9 M. Akif YALCINKAYA, Baris CAGLAR, E. Murat SOZER UYGULAMALARINDA HÜCRE ÇOĞALMASI PERFORMANSLARI EFFECT OF USING DIFFERENT BOUNDARY AND FLOW CONDITIONS ON PERMEABILITY MEASUREMENT EXPERIMENTAL RESULTS ANDAPPROPRIATE MOLD FILLING MODELINGOF VARTM / FARKLI SINIR VE AKIġ KOġULLARININ GEÇIRGENLĠK ÖLÇÜM DENEY SONUÇLARINA ETKĠSĠ VE UYGUN VARTM KALIP DOLUM MODELLEMESĠ DESIGN OF POLYMERIC COMPOSITE MATERIALS, PRODUCTION AND CHARACTERIZATION / POLİMERİK KOMPOZİTLERİN TASARIMI, ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU Thomasz KRAUSE* Hamdi BAL, M.Burak ġamġul, Rahim Can PEKER Sinem ÖZTÜRK, Tuba ALPYILDIZ, Bülent Murat RELEASE AGENTS: IN THE SERVICE OF COMPOSITE MATERIALS IN ORDER TO OPTIMIZE QUALITY OF PARTS AND TOOL PROTECTION STRUCTURAL ANALYSIS OF A COMPOSITE MARINE PROPELLER BY FINITE ELEMENT METHOD / KOMPOZĠT GEMĠ PERVANESĠNĠNSONLUELEM ANLAR YÖNTEMĠ ĠLEYAPISAL ANALĠZĠNĠN GERÇEKLEġTĠRĠLMESĠ TENSĠLE PROPERTĠES OF KNITTED FABRIC REINFORCEMENTS FOR STRUCTURAL COMPOSĠTES: ix

10 ĠÆTEN, Arif KURBAK Hüseyin Erdem YALKIN, Bulent Murat ICTEN, Tuba ALPYILDIZ 3 Bedriye Nur YEġĠL, Bağdagül KARAAĞAÆ Andreas LEUTERĠTZ *, Burak KUTLU, Ines KÜHNERT EFFECT OF FIBRE TYPE AND FABRIC PROPERTIES / YAPISAL KOMPOZĠTLER ĠÆĠN ÖRME KUMAġ TAKVĠYELERĠNĠN ÆEKME DAVRANIġLARI: LĠF TĠPĠ VE KUMAġ ÖZELLĠKLERĠNĠN ETKĠLERĠ ENHANCEMENT OF SHEAR PERFORMANCES OF FOAM CORE SANDWICH COMPOSITES / KÖPÜK ÇEKĠRDEK ĠÇEREN SANDVĠÇ KOMPOZĠTLERĠN KAYMA PERFORMANSININ ARTTIRILMASI RHEOLOGICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF NR AND NR/ENR BASED RUBBER COMPOUNDS REINFORCED WITH CHOPPED AND SIZED / CARBON FĠBER / KAPLANMIġ KESĠKLĠ KARBON ELYAF ĠLE TAKVĠYE EDĠLMĠġ NR VE NR/ENR ESASLI KAUÇUK KARIġIMLARININ REOLOJĠK VE MEKANĠK ÖZELLĠKLERĠ DEVELOPMENT OF THERMALLY CONDUCTIVE HBN-POLYAMIDE-6 COMPOSITES x

11 Umut YERLEġEN Samet ġahġn Faruk Altan YILDIRIM Mustafa ÖKSÜZ M. Galip ICDUYGU, Meltem ASILTURK, M. Cengiz ALTAN Levent AYDIN, Burcu KARACA UĞURAL, Esen ÖZDOĞAN INVESTIGATION OF CONTINUOUS FIBER REINFORCED PA6 AND PP MATRIX COMPOSITES ASSTRUCTURALAUTOMOTĠV E COMPONENTS / SÜREKLĠ ELYAF TAKVĠYELĠ PA6 VE PP MATRĠSLĠ KOMPOZĠTLERĠN YAPISAL OTOMOTĠV KOMPONENT UYGULAMALARINDA ĠNCELENMESĠ PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF POLY(METHYL METHARCYLATE) MICROCAPSULES CONTAINING EPOXY RESIN AND MULTI WALL CARBON NANOTUBES / EPOKSI REÇINE VE ÇOK DUVARLI KARBON NANOTÜPLER ĠÇEREN POLI(METIL METAKRILAT) MIKROKAPSÜLLERIN HAZIRLANMASI VE KARAKTERIZASYONU DESIGN OF DIMENSIONALLY STABLE FLAX/POLYPROPYLENE COMPOSITE PLATES BY USING STOCHASTIC OPTIMIZATION / STOKASTĠK OPTĠMĠZASYON ĠLE BOYUTSAL KARARLI KETEN / POLĠPROPĠLEN KOMPOZĠT PLAKALARIN TASARIMI xi

12 Tijen PAMĠR, Elif ERCAN Hayrullah ÆETĠNKAYA EceTopağaç GERMEN, Begüm Dilhan CAN, Arda AYTAÆ, Devrim BALKÖSE* Samet YAĞMUR, Metin TANOĞLU COMPARATIVE INVESTIGATION ON THE CHEMICAL PROPERTIES OF COMPOSITE BASED DIRECT, INDIRECT AND CAD/CAM RESTORATIVES CURED VĠA DIFFERENT POLYMERIZATION TECHNIQUES: A PRELIMINARY STUDY FARKLI POLĠMERĠZASYON TEKNĠKLER ĠLE SERTLEġTĠRĠLENKOMPOZĠT ESASLI DĠREKT, ĠNDĠREKT VE CAD/CAM RESTORATĠFLERĠN KĠMYASAL ÖZELLĠKLERĠNĠN KARġILAġTIRMALI OLARAK ĠNCELENMESĠ: BĠR ÖN ÇALIġMA COMPOSITION, MORPHOLOGY, MELTING AND DEGRADATION BEHAVIOR OF A PEARLESCENT BOPP FILM WITH CALCITE FILLER/ KALSĠT KATKILI ÇĠFT YÖNLÜ GERDĠRĠLMĠġ PERLĠZE FĠLMĠN BĠLEġĠMĠ, MORFOLOJĠSĠ, ERĠME VE BOZUNMA DAVRANIġI INVESTIGATION OF ENVIRONMENTAL DURABILITY OF CARBON FIBER/EPOXY COMPOSITES/ KARBON ELYAF / EPOKSĠ KOMPOZĠTLERĠN ÇEVRESEL ETKĠLERE KARġI DAYANIMININ ĠNCELENMESĠ xii

13 Bestenur YALÆIN, Candan ERBĠL Fatma YEMIġÆI, Sertan YEġIL, AyĢe AYTAÆ Mehmet ÖZDEMĠR, Ezgi ALKAN, Betül ÖZCAN, AyĢe AYTAÆ, Pirguliyeva M.S. EFFECT OF CATIONIC AND ZWITTERIONIC COMONOMERS ON MECHANICAL PROPERTIES AND SWELLING BEHAVIOURS OF TRADITIONAL AND COMPOSITE PNIAAM HYDROGELS/ GELENEKSEL VE KOMPOZĠT PNIPAAM HĠDROJELLERĠNĠN MEKANĠK ÖZELLĠKLERĠ VE ġġġme DAVRANIġLARI ÜZERĠNE KATYONĠK VE ZWĠTTERĠYONĠK KOMONOMERLERĠN ETKĠSĠ EFFECTS OF THE PHOSPHORUS BASED FLAME RETARDANT ADDITIVES ON THE FLAME RETARDANCY OF POLY(LACTIC ACID)/ POLĠ(LAKTĠK ASĠT) ĠN ALEV DAYANIMINA FOSFAT BAZLI KATKI MADDELERĠNĠN ETKĠSĠ PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF RECYCLED CARBON FIBER REINFORCED PLA/PEG BLENDS/ GERĠ KAZANILMIġ KARBON ELYAF TAKVĠYELĠ PLA/PEG KARIġIMLARININ HAZIRLANMASI VE KARAKTERĠZASYONU PREPARATION OF IMIDE CONTAINING AMIDES OF ROSIN AND STUDY OF THEIR MODIFYING PROPERTIES IN THE COMPOSITION OF SBR / ĠMĠD ĠÇEREN KOLOFAN AMĠDLERĠNĠN ALINMASI VE SBR TEMELĠNDE MODĠFĠYE EDĠCĠ xiii

14 E. Sıddık ĠÆLĠ* M. Özgür SEYDĠBEYOĞLU, Volkan ACAR, Farzin AZĠMPOUR Hamit AKBULUT Funda TIHMINLIOĞLU M. E. OZTOKSOY, A.LEUTERITZ,N. UYANIK Zeynep AY, Kadriye ERTEKĠN, Erdal ÆELĠK, Canan VARLIKLI, ÖZELLĠKLERĠNĠN ARAġTIRILMASI POLYMERS IN ORGANIC PHOTOELECTRONIC TECHNOLOGIES THE EFFECTS OFGRAPHENE AND CARBON NANOTUBE ON FLEXURAL PROPERTIES OF BASALT FIBER REINFORCED EPOXY COMPOSITES/ GRAFEN VE KARBON NANOTÜP KATKISININ BAZALT ELYAF TAKVĠYELĠ EPOKSĠ KOMPOZĠTLERĠNĠN EĞĠLME DAVRANIġLARINA ETKĠLERĠ BIOACTIVE AGENT INCORPORATED MICRO/NANOSPHERE COMPOSITES FOR HEALTH APPLICATIONS SAĞLIK UYGULAMALARINA YÖNELĠK BĠYOAKTĠFMADDDE YÜKLÜ MĠKRO/NANO KÜRE KOMPOZĠTLERĠ EFFECT OF DIFFERENT (NANO-)ADDITIVES ON BURNING PROPERTIES OF POLYSTYRENE COMPOSITES/ FARKLĠ NANO KATKĠLAR EKLENEREK HAZĠRLANMĠS POLĠSTĠREN KOMPOZĠTLERĠN YANMA ÖZELLĠKLERĠNĠN INCELENMESĠ OXYGEN SENSING PROPERTIES OF NANO-SILVER DOPED RUTHENIUM(II) DERIVATIVES IN REFINERY RELATED WORKPLACE ENVIRONMENTS/ xiv

15 Æiğdem ġahġn H. SIRIN, M. KODAL, B. KARAAGAC G. ÖZKOÆ RAFINERI ÇALIġMA ORTAMLARI NDA NANO GÜMÜġ KATKILI RUTENYUM (II) TÜREVLERĠNĠN OKSĠJEN ALGILAMA ÖZELLĠKLERĠNĠN ĠNCELENMESĠ DEVELOPMENT OF SILICONE RUBBER/POSS NANOCOMPOSITE FORMULATION TO IMPROVE INTERFACIAL ADHESION BETWEEN KEVLAR AND SILICONE / KEVLAR VE SĠLĠKON ARASINDAKĠ YAPIġMAYIARTTIRMAK AMACIYLA SĠLĠKON KAUÇUK/POSS NANOKOMPZĠT FORMÜLLERĠNĠN GELĠġTĠRĠLMESĠ 151 BIOBASED POLYMERIC COMPOSITES / BİYOESASLI POLİMERİK KOMPOZİTLER Manfred WĠLHELM* NON-LINEAR RHEOLOGY AND COMBINED METHODS IN RHEOLOGY AND PROCESSING 156 Nihal SARĠER, Refik ARAT, Ezgi Ceren BOZ, Emel ONDER SYNTHESIS OF BIOBASED OLEOCARBONATES AND THEIR USE IN THE PRODUCTION OF THERMALLY ENHANCED NANOFIBERS BY ELECTROSPINNING/ BĠYOESASLI OLEOKARBONATLARIN SENTEZLENMESĠ VE ELEKTROEĞĠRME ĠLE TERMAL OLARAK ĠYĠLEġTĠRĠLMĠġ NANOLĠF ÜRETĠMĠNDE KULLANILMALARI 158 xv

16 Göksenin KURT ÆÖMLEKÆĠ, Sevgi ULUTAN. Dilek DÖNMEZ, ġeyma AKGÜL NilüferKONUK ÆU,Gizem CĠVAN ENCAPSULATION OF LINSEED OIL FOR SELF HEALING COATINGS / KENDĠNĠ ĠYĠLEġTĠREBĠLEN KAPLAMALAR ĠÇĠN KETEN TOHUMU YAĞININ KAPSÜLLENMESĠ 165 ENVIRONMENTAL IMPACTS AND WASTE MANAGEMENT / ÇEVRESEL ETKİ VE ATIK YÖNETİMİ Karl E. LORBER*, Gernot KREINDL Ertuğrul ERDIN O. OGUZ Y. Z. MENCELOGLU* WASTE MANAGEMENT OPTIONS FOR BIOBASED POLYMERIC COMPOSITES GREEN COMPOSITE MATERIALS WITH ENHANCED STIFFNESS AND IMPACT RESISTANCE Fatih MENGELOGLU,, Ġbrahim H.BAġBOGA, Kadir KARAKUS, Karl E. LORBER, Renato SARC Ertugrul ERDIN UTILIZATION OF FURNITURE PLANT RESIDUE AND WASTE TIRE POWDER IN THE MANUFACTURE OF HDPE BASED COMPOSITES / HDPE ESASLI KOMPOZĠTLERĠN ÜRETĠMĠNDE MOBĠLYA FABRĠKASI ATIKLARININ VE ATIK LASTĠK TOZLARININ DEĞERLENDĠRĠLMESĠ POLYMERIC COMPOSITES WASTE AS SOLID RECOVERED FUEL (SRF) IN CEMENT INDUSTRY NOVEL APPROACHES AND RESEARCH INTERESTS/ YENİ YAKLAŞIMLAR VE ARAŞTIRMA ALANLARI xvi

17 F. Nil ERTAġ* Levent PELIT, Füsun PELIT, Hasan ERTAġ Zekerya DURSUN, ġükriye KARABĠBEROĞ LU, Æağrı Ceylan KOÆAK, MürĢide Ceren KARAKAġ Yusuf DĠLGĠN, Zekerya DURSUN, Gürel NĠġLĠ, H. Ġsmet GÖKÆEL, Berrin YENĠGÜL Canan NAKĠBOĞLU* APPLICATIONS OF POLYMERIC COMPOSITES IN CHROMAOGRAPHIC ANALYSIS PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF METAL NANO PARTICLES - CONDUCTIVE POLYMER OR CARBON BASED COMPOSITE ELECTRODES AND THEIR ELECTROCHEMICAL APPLICATIONS / METALNANO PARÇACIK- POLĠMER YA DA KARBON ESASLI KOMPOZĠT ELEKTROTLARIN HAZIRLANMASI, KARAKTERĠZASYONU VEELEKTROKĠMYASAL UYGULAMALARI IMPORTANCE OF COMPOSITE ELECTRODES IN ELECTROANALYTICAL APPLICATIONS / ELEKTROANALĠTĠK UYGULAMLARDA KOMPOZĠT ELEKTROTLARIN ÖNEMĠ RECENT DEVELOPMENTS ON STEM EDUCATION AND INVESTIGATION OF POLYMERIC COMPOSITE EDUCATION AT UNDER GRADUATE LEVEL STEM EĞĠTĠMĠNDEKĠ SON GELĠġMELER VE ÜNĠVERSĠTE DÜZEYĠNDE POLĠMERĠK KOMPOZĠT EĞĠTĠMĠNĠN ĠNCELENMESĠ xvii

18 Ġ. Hakkı HACIALĠOĞLU * TÜRKĠYE KOMPOZĠT SEKTÖRÜ 2014 YILI DEĞERLENDĠRMESĠ 198 POSTER PRESENTATIONS / POSTER BİLDİRİLER Oktay BAYKARA, A. Alchekh wis, ġ.gozde ĠRĠM, Fatih KULUÖZTÜRK, Guralp OZKOC, Ahmet AVCI, Mahmut DOĞRU 4 Ali AVCI, Kamil ġġrġn Ali AVCI, Kamil ġġrġn MECHANICAL, THERMAL AND -RAY SHIELDING PROPERTIES OF HDPE/BN/Gd 2 O 3 TERNARY NAOCOMPOSITES: EFFECTS OF PARTICLE CONCENTRATION / HDPE/BN/Gd 2 O 3 ÜÇLÜ NANOKOMPOZĠTLERĠN MEKANĠK TERMAL VE - IġINI ZIRHLAMA ÖZELLĠKLERĠ: PARÇACIK KONSATRASYONUNUN ETKĠSĠ THERMAL AND MORPHOLOGICAL PROPERTIES OF NEW FLUORESCENT POLYURETHANES CONTAINING IMIDE LINKAGE / ĠMĠD GRUBU ĠÇEREN YENĠ FLORESAN POLĠÜRETANLARIN TERMAL VE MORFOLOJĠK ÖZELLĠKLERĠ THERMAL AND PHOTOPHYSICAL PROPERTIES OF NOVEL POLYIMIDES CONTAINING URETHANE GROUP / ÜRETAN GRUBU ĠÇEREN YENĠ TÜR POLĠĠMĠDLERĠN TERMAL VE FOTOFĠZĠKSEL ÖZELLĠKLERĠ xviii

19 Alper KASGOZ M. Begüm ALANALP, Ali DURMUġ Alper Tolga EKER, Gözde AKTAġ, Æağrı ALTUĞ, Emir ÖZÆALIġKAN, Sinan AKGÖL, Erhan DĠNÆKAYA, Adil DENĠZLĠ Arzu YALÆIN MELĠKOĞLU, Sami SAYER, Özlem KIZILIRMAK ESMER PREPARATION OF CARBON FILLED THERMOPLASTIC COMPOSITES AND INVESTIGATION OF THEIR ELECTROMAGNETIC WAVE SHIELDING PROPERTIES / KARBON DOLGULU TERMOPLASTĠK KOMPOZĠTLERĠN HAZIRLANMASI VE ELEKTROMANYETĠK DALGA KALKANLAMA ÖZELLĠKLERĠNĠN ĠNCELENMESĠ TESTOSTERONE ĠMPRINTED COMPOSITE POLYMER APPLIED ĠMPEDIMETRIC BIOSENSOR: PRELIMINARY STUDY / TESTOSTERON MOLEKÜLÜ BASKILANMIġ KOMPOZĠT POLĠMERĠN BĠYOSENSÖR UYGULAMASI: ÖNÇALIġMA PRODUCTION WITH GAS- ASISTED INJECTION MOULDING TECHNOLOGY IN THERMOPLASTIC BASED MATERIALS / TERMOPLASTĠK ESASLI MALZEMELERDE GAZ ENJEKSĠYON TEKNOLOJĠSĠYLE ÜRETĠM xix

20 Özlem KIZILIRMAK ESMER, Arzu YALÆIN MELĠKOĞLU Betül KARADOĞAN, Zeynep TÜRK, Seyfullah MADAKBAġ Burcu KARACA UĞURAL, M.Özgür SEYDĠBEYOĞLU, Seçkin ERDEN, Levent AYDIN, Esen ÖZDOĞAN HEALTH AND SAFETY CONCERNS FOR NANO- BIOCOMPOSITE FOOD PACKAGĠNG-MIGRATION/ NANO-BĠYOKOMPOZĠT GIDA AMBALAJ MATERYALLERĠNDE SAĞLIK VE GÜVENLĠK ENDĠġELERĠ- MĠGRASYON THERMOPLASTIC POLYURETHANE / BARIUMMETABORATE COMPOSITE FILMS TERMOPLASTĠK POLĠÜRETAN / BARYUM METABORAT KOMPOZĠT FĠLMLER PHYSICAL CHARACTERĠZATĠON OF UNĠDĠRECTĠONAL FLAX/POLYPROPYLENE COMPOSĠTE PLATES MANUFACTURED FROM COMMINGLED YARNS/ KARIġIM ĠPLĠKLERDEN ÜRETĠLEN TEK YÖNLÜ KETEN/POLĠPROPĠLEN KOMPOZĠT PLAKALARIN FĠZĠKSEL KARAKTERĠZASYONU xx

21 Æiçek ENDEġAV, Bestenur YALÆIN, Candan ERBĠL Ece YAKKAN, Tuğçe UYSALMAN, Metehan ATAGÜR, Hilal KARA, Altan YILDIRIM, Burcu GIRGINER, M. Özgür SEYDIBEYOĞLU, Kutlay SEVER Emel Ceyhun SABIR Esra KABAK, Kadriye ERTEKĠN, Ozlem OTER, Serpil DENĠZALTI,Engin ÆETĠNKAYA, Erdal CELĠK POLY (N- ISOPROPYLACRYLAMID E) INTERPENETRATING NETWORKS REĠNFORCED WITH LAPONITE RD/ LAPONĠT RD ĠLE GÜÇLENDĠRĠLMĠġ POLĠ (N- ĠZOPROPĠLAKRĠLAMĠD) ĠÇ ĠÇE GEÇMĠġ AĞ YAPILARI INTERFACIAL ADHESION AND MECHANICAL PROPERTIES OF NANOCELLULOSE POLYPROPYLENE COMPOSITES REINFORCED MAPP AND FUSABOND E265 / MAPP VE FUSABOND E265 KATKILI NANOSELÜLOZ- POLĠPROPĠLEN KOMPOZĠTLERĠNĠN ARAYÜZ ETKĠLEġĠMĠ VE MEKANĠK ÖZELLĠKLERĠ NATURAL FIBERS AS REINFORCED FOR COMPOSITE/ KOMPOZĠTLER ĠÇĠN DOĞAL LĠF KULLANIMI SENSING OF INDOOR ACID VAPORS WITH NEW PH DYES IN POLYMERIC NANO FIBERS/ POLĠMERĠK NANOFĠBERLERDE YENĠ PH BOYALARIYLA ĠÇMEKANLARDAKĠ ASĠT xxi

22 Esra KABAK, Kadriye ERTEKĠN, Ozlem OTER, Serpil DENĠZALTI,Engin ÆETĠNKAYA, Erdal CELĠK Ferhat YILDIRIM, Murat KOYUNBAKAN Salih Hakan YETGĠN, Osman ÖZTÜRK Mustafa AYDIN, Ali ÜNÜVAR BUHARLARININ ALGILANMASI DESIGN OF NEW NANOSILVER DOPPED POLYMERIC MEMBRANES FOR THE SENSING OF ACIDIC VAPORS IN WORKPLACES/ ĠġYERLERĠNDE BULUNAN ASĠDĠK BUHARLARIN TAYĠNĠ ĠÇĠN NANOGÜMÜġ ĠÇEREN POLĠMERĠK MEMBRANLARIN GELĠġTĠRĠLMESĠ INVESTIGATION OF DRILLING OF GLASS FIBER REINFORCED POLYPHENYLENE SULPHIDE POLYMER MATERIAL: THRUST FORCES AND SURFACE DAMAGES/ CAM ELYAF KATKILI POLĠFENĠLEN SÜLFĠT POLĠMER MALZEMELERĠN DELĠNMELERĠNĠN ĠNCELENMESĠ: ĠTME KUVVETLERĠ VE YÜZEY HASARLARI xxii

23 Ferhat YILDIRIM, Salih Hakan YETGIN, Hüseyin UNAL Fuat ÆELĠK, Kerim GÜNAY, Berna TOSUN M. Faruk EBEOĞLUGĠL Gözde AKTAġ, Alper Tolga EKER, Merve YAġAR, Özge UYSAL, Zeynep ÆELĠK, Emir ÖZÆALIġKAN, Æağrı ALTUĞ, Erhan DĠNÆKAYA, Sinan AKGÖL INVESTIGATION OF MECHANICAL PROPERTIES OF COMPATIBILIZER AND NANOCLAY FILLED PP / POLYMER UYUMLAġTIRICI VE NANO-KĠL KATKILI PP POLĠMERĠNĠN MEKANĠK ÖZELLĠKLERĠNĠN ĠNCELENMESĠ USING POLYMERIC FLEXIBLE MAGNETIC MATERIAL PRODUCTION WASTE TONER POWDER/ ATIK TONER TOZLARININ ESNEK POLĠMEĠRK MANYETĠK MALZEME ÜRETĠMĠNDE KULLANILMASI MOLECULAR IMPRINTED COMPOSITE POLYMER BASED BIOSENSOR APPLICATIONS/ MOLEKÜLER BASKILANMIġ KOMPOZĠT POLĠMERLERĠN BĠYOSENSÖR UYGULAMALARI xxiii

24 S. FILIZGÖK, M. KODAL, G. ÖZKOÆ Seyhan BOYACIOGLU, Gizem TURGUT, Aysun YILDIRIM, OzgeYOGURTCU, Nilay KILIÆ, Mehmet KODAL, Guralp OZKOC Aydın H., Gören R Ġlknur ÆAVUġOĞLU Mustafa ÆAKIR THE EFFECTS OF NANOPARTICLE SHAPE ON THE CRYSTALLIZATION KINETICS OF POLY(BUTYLENE SUCCINATE) BASED NANOCOMPOSITES /POLĠ(BÜTĠLEN SUKSĠNAT) NANOKOMPOZĠTLERĠNDE PARTĠKÜL ġeklġnġn KRĠSTALĠZASYON KĠNETĠĞĠNE ETKĠLERĠ PRODUCTION OF NANOCOMPOSITE POLYSTYRENE/POSSMICR O-BEADS/ NANOKOMPOZĠT POLĠSTĠREN/POSS MĠKROKÜRELERĠN ÜRETĠMĠ EFFECT OF COLEMANITE ON THERMAL AND MINERALOGICAL PROPERTIES OF TRADITIONAL MULLITE/ZIRCONIA COMPOSITE GELENEKSEL MULLĠT/ZIRKONYA KOMPOZĠTĠN TERMAL VE MĠNERALOJĠK ÖZELLĠKLERĠNE KOLEMANĠT ĠN ETKĠSĠ THE OPTĠMĠZATĠON OF DRĠLLĠNG PARAMETERS OF SURFACE MODĠFĠED GLASS FĠBER REĠNFORCED xxiv

25 K.Banu SUGÖZÜ, Behçet DAĞHAN K. Banu SUGÖZÜ, Ġlker SUGÖZÜ K. Banu SUGÖZÜ,Ahmet AKDEMĠR PLASTĠCS VĠA TAGUCHĠ METHOD/ YÜZEYĠ MODĠFĠYE EDĠLMĠġ CAM ELYAF TAKVĠYELĠ KOMPOZĠTLERĠN DELME PARAMETRELERĠNĠN TAGUCHĠ METODUYLA OPTĠMĠZASYONU EFFECT OF HEAT TREATMENT TIME ON FRICTION AND WEAR IN THE PRODUCTION OF BRAKE PADS WITH POLYMER MATRIX/ POLĠMER MATRĠSLĠ FREN BALATASI ÜRETĠMĠNDE ISIL ĠġLEM SÜRESĠNĠN SÜRTÜNME VE AġINMAYA ETKĠSĠ EFFECT OF HOT- PRESSING PRESSURE ON THE FRICTION PERFORMANCE OF POLYMERIC COMPOSITE MATERIALS / POLĠMERĠK KOMPOZĠT MALZEMELERDE SICAK PRESLEME BASINCININ SÜRTÜNME PERFORMANSINA ETKĠSĠ INVESTIGATION OF EFFECT OFHOT PRESSING TIME ON BRAKING PERFORMANCE IN THE PRODUCTION OF BRAKE PADS WITH POLYMER MATRIX/ POLĠMER MATRĠSLĠ FREN BALATASI ÜRETĠMĠNDE xxv

26 K. Banu SUGÖZÜ, Behçet DAĞHAN K. Banu SUGÖZÜ, Necati ATABERK SICAK PRESLEME SÜRESĠNĠN FRENLEME PERFORMANSINA ETKĠSĠNĠN ARAġTIRILMASI THE EFFECT TO BRAKING PERFORMANCE OF COLD PRESSING PRESSURE IN THE PRODUCTION BRAKE PADS WITH POLYMERIC COMPOSITE FRICTION MATERIALS / POLĠMERĠK KOMPOZĠT SÜRTÜNME MALZEMELERĠ ĠLE BALATA ÜRETĠMĠNDE SOĞUK PRESLEME BASINCININ FRENLEME PERFORMANSINA ETKĠSĠ EFFECT OF POWDER MIXING TIME TO FRICTION PERFORMANCE IN THE PRODUCTION OF POLYMERIC COMPOSITE MATERIALS POLĠMERĠK KOMPOZĠT MALZEMELERĠN ÜRETĠMĠNDE TOZ KARIġTIRMA SÜRESĠNĠN SÜRTÜNME PERFORMANSINA ETKĠSĠ xxvi

27 Kadir KARAKUS, Fatih MENGELOGLU, Belgin SEKER, Ġbrahim KILIC THE MANUFACTURE OF LIGNOCELLULOSIC MATERIAL FILLED POLYSTYRENE BASED COMPOSITES / ENJEKSĠYON KALIPLAMA YÖNTEMĠYLE LĠGNOSELÜLOZĠK DOLGU MADDESĠ KATKILI POLĠSTĠREN ESASLI KOMPOZĠTLERĠN ÜRETĠLMESĠ 296 Mehmet KODAL, Hümeyra ġġrġn, Güralp ÖZKOÆ Metehan ATAGÜR Tuğçe UYSALMAN, Hilal KARA, Ece YAKKAN, M. Özgür SEYDIBEYOĞLU Uğur MALAYOĞLU EFFECTS OF HYDROXYL-POSS ON THE NON-ISOTHERMAL CRYSTALLIZATION KINETICS OF PLASTICIZED PLA/ HĠDROKSĠL POSS UN PLASTĠKLEġTĠRĠLMĠġ PLA NANOKOMPOZĠTLERĠN ĠZOTERMAL OLMAYAN KRĠSTALĠZASYON KĠNETĠĞĠNE ETKĠSĠ PRODUCTION AND CHARACTERIZATION OF TPU NANOCOMPOSITES REINFORCED WITH CLAY MINERALS WHICH HAVE DIFFERENT MICROSTRUCTURES / FARKLI MĠKROYAPIYA SAHĠP KĠL MĠNERALLERĠ KATKILI TPU NANOKOMPOZĠTLERĠNĠN ÜRETĠMĠ VE KARAKTERĠZASYONU xxvii

28 Mürüvvet Begüm ÖZEN, Karl-Friedrich RATZSCH, Volker RÄNTZSCH, Manfred WILHELM Oktay BAYKARA, A. Alchekh WIS, ġ.gozde Ġrim, Fatih KULUÖZTÜR, Guralp OZKOC, Ahmet AVCI Mahmut DOĞRU Refik ARAT, Tarık EREN, Nurseli UYANIK CORRELATING CRYSTALLIZATION KINETICS AND RHEOLOGICAL PROPERTIES OF POLYETHYLENE USING A NEW RHEO-NMR SETUP SELF-ATTENUATION OF GAMMA RAYS BY HDPE/hBN COMPOSITES: ESTIMATION OF PARTICLE SIZE EFFECT / HDPE/BN KOMPOZĠTLERĠNĠN GAMA IġININI YAVAġLATMA VE MEKANĠK ÖZELLĠKLERĠ: PARÇACIK BOYUTU ETKĠSĠNĠN BELĠRLENMESĠ INVESTIGATION OF MECHANICAL, THERMAL AND FLAMMABILITY PROPERTIES OF POLYSTYRENE NANOCOMPOSITES CONTAINING FUNCTIONALIZED HALLOYSITE/ FONKSĠYONLANDIRILMIġ HALLOSĠT ĠÇEREN POLĠSTĠREN NANOKOMPOZĠTLERĠN MEKANĠK, TERMAL VE TUTUġMA ÖZELLĠKLERĠNĠN ĠNCELENMESĠ xxviii

29 Rita SHAHNAZARLI Tuğçe UYSALMAN, Ece YAKKAN, Metehan ATAGÜR, Hilal KARA, Altan YILDIRIM, Burcu GIRGINER, M. Özgür SEYDIBEYOĞLU Kutlay SEVER Berfu BĠLGE, Türker YETĠK, Tuba TUNA, AyĢe AYTAÆ ADDUCTS OF THIOLS WITH VINYLCYCLOPROPYL ETHERS BIOCIDE ADDITIONS TO SYNTHETIC POLYMERS/ ALLILTSIKROPROPILMETIL ESTERLERIN TIYOLLARLA ADÜKTLERI SENTETIK POLIMERLER IÇIN BIYOSIDAL KATKILAR THE EFFECT OF TWO DIFFERENT COUPLING AGENTS ON THERMAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF LIGNIN REINFORCED POLYPROPYLENE / COMPOSITES ĠKĠ FARKLI BĠRLEġTĠRĠCĠ AJANIN LĠGNĠN KATKILI POLĠPROPĠLEN KOMPOZĠTLERĠNĠN ISIL VE MEKANĠK ÖZELLĠKLERĠNE ETKĠSĠ INVESTIGATION OF THE PROPERTIES OF TYRE TREAD COMPOUNDS WITH REINFORCED BY USING DIFFERENT TYPES OF CARBON FIBERS/ FARKLI KARBON ELYAF TÜRLERĠ ĠLE DESTEKLENMĠġ LASTĠK SIRT KARIġIMLARININ ÖZELLĠKLERĠNĠN ĠNCELENMESĠ xxix

30 Ümit TAYFUN, Mehmet DOĞAN, Erdal BAYRAMLI Ümit TAYFUN, Mehmet DOĞAN, Erdal BAYRAMLI Yasemin GÜNDOĞDU CEYLAN MECHANICAL, FLOW AND WATER UPTAKE PROPERTIES OF RICE STRAW/TPU ECO- COMPOSITES: INFLUENCE OF SURFACE MODIFICATION OF RICE STRAW / ÇELTĠK SAPINA YÜZEY MODĠFĠKASYONLARI UYGULANMASININ TPU/ÇELTĠK SAPI EKO- KOMPOZĠTLERIN MEKANĠK, AKIġ VE SU EMME ÖZELLĠKLERĠNE ETKĠLERI INVESTIGATIONS ON THE SHORT CARBON FIBER REINFORCED POLYURETHANE ELASTOMER COMPOSITES / KISA KARBON ELYAFTAKVĠYELĠ POLĠÜRETAN ELASTOMER KOMPOZĠTLER ÜZERĠNE ÇALIġMALAR REUSE OF THE RECYCLED PLASTIC PARTS WHICH ARE PRODUCED FROM ABS AND PC/ABS BLENDS/ ABS, PC/ABS HAMMADDELERĠNDEN ÜRETĠLMĠġ PLASTĠK PARÇALARIN GERĠ DÖNÜġÜMLERĠNĠN SAĞLANARAK TEKRAR KULLANIMLARININ SAĞLANMASI xxx

31 Zahide ÖztaĢ KAPLAN, M.Haluk TÜRKDEMĠR YaseminGÜNDOĞDU CEYLAN 1 IMPORTANCE OF DECOMPOSITION AND RECYCLING OF METALLIC COATED PLASTICS / KROM KAPLANMIġ PLASTĠKLERĠN AYRIġTIRILARAK (PLASTĠK- METAL) EKONOMĠYE GERĠ KAZANDIRILMASI 345 APPLIED WORKSHOP PRESENTATION/ UYGULAMALI ÇALIŞTAY BİLDİRİLERİ CAD DATASI MEVCUT Orhan ÆELEBĠ ÜRÜNÜN CNC ĠġLEME MERKEZĠNDE MDF MODELĠNĠN YAPILMASI. 351 Levent PELIT Tuğberk N. DIZDAġ, Ġmran GÜNEY, Füsun PELIT, Hasan ERTAġ F. Nil ERTAġ Müge ġatir, Zekerya DURSUN USAGE OF POLYMERIC COMPOSITE AS ANALYSIS MATERIAL/ POLĠMERĠK KOMPOZĠTLERĠN ANALĠZ MATERYALĠ OLARAK KULLANIMI PREPARATION OF METAL NANO PARTICLES POLYANILINE COMPOSITE ELECTRODES AND THEIR ELECTROCHEMICAL APPLICATIONS/ METAL NANO PARÇACIK- POLĠMER KOMPOZĠT ELEKTROTLARIN HAZIRLANMASI, KARAKTERĠZASYONU VE ELEKTROKĠMYASALUYGU LAMALARI xxxi

32 INTRODUCTION Since the first national Meeting held in 2006, International Polymeric Composites Symposium, Exhibition and Brokerage Event is being organized biennially. On behalf of the Organizing Committee, we warmly welcome your participation in the 5th Biennial Meeting of the IPC This time, we have chosen a beautiful location for this meeting which is being held at the ÆeĢme Altın Yunus Hotel. This conference covers the traditional and the new areas of polymeric composites and short period workshops have also been organized to meet the requests of the participants in particular areas. We hope that this meeting will establish links between researchers with common interests to facilitate the growth of new ideas in research and an awareness of the scientific basis underlying these processes will stimulate further developments and lead to new and more efficient applications. Polymeric composites are gradually drawing more attention in our country as well as all around the world. Being a scientific and sectorial material, Polymeric composites continue to evolve as the environmental and economic challenges encountered in transforming science to practice are unraveled with wise solutionsto share scientific and technical knowledge in the fields of polymeric composite materials production, usage and development in the national and international platforms, as well as to identify and solve the encountered We believe that with common sense and valuable discussions will highly contribute to attain better solutions for our daily lives. Even being scheduled in a short period of time, the workshops were designed to involve applications and demonstrations and we would like to take this opportunity to thank all the academicians and distinguished guests from abroad who will contribute in both theoretical and experimental basis. In addition, the use of polymeric composites for analysis purposes on scientific studies will be demonstrated by experiments and video presentations. We thank the academicians for their effort. The participants will be awarded with the certificates afterwards. The oral and poster presentations will be evaluated in Brokerage upon the admission of the corresponding authors. xxxii

33 Exhibition, workshop and poster Hall are specially designed for the occasion. There will be 25 companies including the sponsor organizations. These companies are expected to greatly contribute to the comprehension of the fundamental and applied aspects in each particular domain of research disregarding the commercial aspects. We thank in advance to all the companies for their kind contributions. Symposium book covers all the abstracts of presentations and full manuscripts will be handed over in CD form. Oral presentations are scheduled in 13 sessions with one parallel session in the afternoon session in 8 th of May. Most of the participants are from different part of Turkey and other participants from abroad along with the distinguished guests will greatly contribute to the scientific aspect of the meeting. We would like to thank all participants for their contributions. We would like to thank HERKĠM POLYMER CHEMISTRY INDUSTRY INC. (Mr. Hasan Ömer) for his contributions from the start, and the institutions ISTANBUL CHEMICAL AND CHEMICAL PRODUCTS EXPORTERS ASSOCIATIONS, AEGEAN EXPORTERS ASSOCIATIONS, DYO, TAI, AKZO NOBEL KEMĠPOL, BOYTEK, PETKĠM, KOSSE COMPOSITES, ESENLĠ TRANSPORTATION TOURISM INDUSTRY INC., LITERATUR CHEMICALS, LITERATUR CHEMICALS, KORDSA GLOBAL INDUSTRIAL FIBRE AND CORD FABRIC INDUSTRY INC, SONMEZ HOLDING, POLUTEK POLYESTER AND POLYURATHANE LIMITED COMPANY, FARPLAS INC., ERENLĠ RUBBER AND PLASTICS INDUSTRY, ANTONPAAR, and AEGEAN REGION CHAMBER OF INDUSTRY for their contributions. We would also like to thank the members of the board of directors of the Chamber of Chemical Engineers, the secretariat who prepared the activity with their hard work, the personnel of the chamber, and all our members and all of the organizations and institutions. Symposium Executive and Organizing Committee xxxiii

34 ÖNSÖZ 2006'dan günümüze bienal olarak gerçekleģtirilen Polimerik Kompozitler Sempozyum ve Sergisi bilimsel etkinliğinin ilki ulusal olmak üzere 5.cisi "4. Uluslararası Polimerik Kompozit Sempozyumu Sergi ve Proje Pazarı" olarak, bukez farklı bir mekanda ÆeĢme Altınyunus Oteli'nde yapılmaktadır. Her etkinlikte katılımcıların isteklerine yönelik kısa süreli çalıģtaylarda düzenlenmiģtir. Umarız katılımcılar olarak hepimiz iyi bir ortamda bilimsel ve teknolojik bilgi paylaģımı, yeniliklerin izlenmesi, konuların tartıģılması ve çalıģtayın, serginin verimliliği beklediğimiz ve istediğimiz yararı sağlayabilir. Polimerik kompozit alanı bilindiği gibi dünyada ve ülkemizde bilimsel ve sektörel olarak giderek artan ilgi ile çalıģılıp geliģirken özellikle çevresel sorunlar ve ekonomik konumların değiģken olmaları sonucu zorluklar ortaya çıkarmakta ve bunların doğru çözümleri ile daha sağlıklı bir geliģmeye evrilmektedir. Bu etkinliklerin ortak akıl ve tartıģmalarla, ilgili kesimlerin varlığında, daha iyiye ulaģmada yararı büyük olacaktır. ÆalıĢtayın kısa sürede bile olsa uygulamalı biçimde gerçekleģmesi önerilerine yönelik çalıģmalar yapılmıģtır. Bu amaç için sanayiden, üniversitelerimizden ve yurtdıģından uzmanlaģmıģ değerli elemanlar kuramsal ve deneysel katkı vereceklerdir. Kendilerine çok teģekkür ederiz. Ayrıca bilimsel çalıģmalarda da laboratuvar düzeyinde analiz yöntemlerinde kompozit kullanımının nedenli yarar sağladığı deneyler yapılarak ve video gösterimleriyle açıklanacaktır. Emek veren öğretim üyelerine teģekkür ederiz. Bu etkinlikler sonrası çalıģtay katılımcılarına katılım belgeleri verilecektir. Proje pazarında ise, bildiri olarak gerek sözlü gerek poster biçiminde sunulan çalıģmalar, bildiri sahiplerinin de onayı alınarak proje pazarında değerlendirilecektir. Sergi, çalıģtay ve poster salonu özel olarak düzenlenmiģtir. Sergi alanında yeralanlar baģta destek veren kuruluģlar olmak üzere toplam 25 kuruluģ bulunmaktadır. Bu kuruluģlar ticari amaç gütmeden bu alanda sunulan konuların daha etkin ve somut olarak anlaģılmasını ve xxxiv

35 uygulama alanlarının geniģliğini göstermeleri açısında da yararları büyük olacaktır. Sergi alanı katılımcılarına bu duyarlı davranıģları nedeniyle teģekkür ediyoruz. Sempozyum ve çalıģtayda sunulan bildiri özetleri özet kitapçığında toplanmıģ, tam metinler cd olarak iletilecektir. Sözlü sunumlar 8 Mayıs öğleden sonraki oturumlar paralel olmak üzere 13 oturum da toplanmıģtır. Katılımcıların çoğu yurtiçinden değerli uzmanlardır. Ancak yurtdıģından gerek çağrılı gerek baģvuru ile gelenler saygın nitelikli olmaları yönüyle bu etkinliğe değer katacaklardır. Tüm sunum yapan katkı veren katılımcılarımıza çok teģekkür ederiz. Bu etkinliğin ilk baģlatılmasında fikir veren katkılarını tüm etkinlikler sırasında esirgemeyen ana sponsor Herkim (Sayın Hasan Ömer) aynı Ģekilde bu etkinliklerin sürdürülmesine katkılarıyla sağlayan TÜBĠTAK, ĠSTANBUL KĠMYEVĠ MADDELER VE MAMÜLLERĠ ĠHRACATÆI BĠRLĠĞĠ, EGE ĠHRACATÆI BĠRLĠKLERĠ, DYO, TAĠ, AKZO NOBEL KEMĠPOL, BOYTEK, PETKĠM, KOSSE, ESENLĠ TURĠZM, LĠTERATÜR KĠMYA, ĠZMĠR TĠCARET ODASI, KORDSA, SÖNMEZ ASF PLASTĠK, POLĠTEK FARPLAS, ERENLĠ SAÆ PROFĠL, ANTONPAAR, EBSO 'ya teģekkür ederiz. Ayrıca bu etkinliğin gerçekleģmesinde KMO Yönetimi ve koordinatör olarak görevi üstlenen Ege Bölge ġubesi Yönetim Kurulu'na emeği ile gece gündüz çalıģan sekreterya görevini yürüten sekreteryamıza, oda çalıģanlarımıza ve destek veren tüm üyelerimize kurum ve kuruluģlarımıza teģekkür ederiz. Saygılarımızla, Sempozyum Yürütme ve Düzenleme Kurulu xxxv

36 COMMITTEE/ KURULLAR EXECUTIVE COMMITTEE/ YÜRÜTME KURULU Cengiz ALTAN, Prof.Dr. Ferda ÖNEN Gürel NĠġLĠ, Prof.Dr. Hasan ÖMER Ġbrahim KÖSE Ġsmail Hakkı HACIALĠOĞLU M. Özgür SEYDĠBEYOĞLU, Doç. Dr. Nurseli UYANIK, Prof.Dr. Ülkü YILMAZER, Prof.Dr. University of Oklahoma/ Oklahoma Üniversitesi UCTEA Chamber of Chemical Engineers/ TMMOB Kimya Mühendisleri Odası UCTEA Chamber of Chemical Engineers/ TMMOB Kimya Mühendisleri Odası UCTEA Chamber of Chemical Engineers/ TMMOB KimyaMühendisleri Odası Chemist Society/Kimyagerler Derneği Turkısh Composıte Manufacturers Assocıatıon/ Kompozit Sanayicileri Derneği Katip Æelebi University/ Kâtip Çelebi Üniversitesi Istanbul Technical University/ Ġstanbul Teknik Üniversitesi Middle East Technical University/ Ortadoğu Teknik Üniversitesi SECRETERIAT / SEKRETERYA Seren TÜRKER UCTEA Chamber of Chemical Engineers/ TMMOB Kimya Mühendisleri Odası xxxvi

37 ORGANIZING COMMITTEE/ DÜZENLEME KURULU Ali UĞURLU, Dr. Arzu YALÆIN MELĠKOĞLU Aysu DALAN BENLĠOĞLU Barbaros AKKURT, Dr. Cengiz KOCAGĠL Ekin TAġKIN Erdinç ĠKĠZOĞLU Erkan ERSÖZ, Dr. Ertuğrul ERDĠN, Prof.Dr. Esen Leyla ĠMREN Filiz KARAOSMANOĞLU Prof.Dr. Gökdeniz NEġER, Prof.Dr. UCTEA Chamber of Chemical Engineers/ TMMOB KimyaMühendisleri Odası UCTEA Chamber of Chemical Engineers/ TMMOB Kimya Mühendisleri Odası Ġstanbul KimyeviMaddelerveMamulleriĠhracatçıları Birliği/ Ġstanbul Chemicals and Chemical Products Exporters Associations Turkish Chemical Society/ Türkiye Kimya Derneği Aegean Region Chamber of Industry/ Ege Bölgesi Sanayi Odası Aegean Associations ofimporters/ Ege Ġhracatçı Birlikleri Ege University/ Ege Üniversitesi Ege University/ Ege Üniversitesi Ege University/ Ege Üniversitesi UCTEA Chamber of Textile Engineers/ TMMOB Tekstil Mühendisleri Odası Istanbul Technical University/ Ġstanbul Teknik Üniversitesi UCTEA The Chamber of Turkish Naval Architects & Marine Engineers/ TMMOB Gemi Mühendisleri Odası xxxvii

38 Hasan SARPTAġ, Yrd.Doç.Dr. Hüseyin DAĞLAR Ġbrahim AKYÜREK Ġbrahim KÖSE Ġhsan YaĢar ÖZTÜRK Ġsmail DARCAN Mesut YENĠGÜL, Prof.Dr. Metehan ATAGÜR, ArĢ.Gör. Metin TANOĞLU, Prof. Dr. Misir AHMEDZADE, Prof. Dr. Mustafa BAĞAN Mustafa DEMĠRCĠOĞLU, Prof. Dr. Ege University/ Ege Üniversitesi Dağlar Chemicals Company/ Dağlar Kimya Ltd.ġti. UCTEA Chamber of Chemical Engineers/ TMMOB Kimya Mühendisleri Odası Kosse Composite Marketing/ Kosse Kompozit Ltd. ġti UCTEA Chamber of Chemical Engineers / TMMOB Kimya Mühendisleri Odası Boytek Resins Company / Boytek Reçine A.ġ. Ege University/ Ege Üniversitesi KatipÆelebi University / Kâtip Çelebi Üniversitesi Ġzmir Institute of Technology/ Ġzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Fırat University/ FıratÜniversitesi Turkish Chemical Manifacturers Association / Türkiye Kimya Sanayicileri Derneği Ege University/ Ege Üniversitesi xxxviii

39 Necmi SADIKOĞLU Nuran TURGUT DUNFORD Rasim ĠPEK, Prof. Dr. Saadet ÆAĞLIN Safinur ALTINER Sakin ALTINDĠġ Selahattin SERĠN, Prof.Dr. Sevgi ULUTAN, Prof.Dr. Sinan SÖNMEZ, Doç. Dr. Tayfun EYĠEL Tuğçe UYSALMAN Yusuf MENCELOĞLU, Prof. Dr. Ġstanbul Kimyevi Maddeler ve Mamulleri Ġhracatçıları Birliği /Istanbul Chemicals and Chemical Products Exporters Associations Oklahoma State University/ Oklahoma Devlet Üniversitesi Ege University/ Ege Üniversitesi UCTEA Chamber of Chemical Engineers/ TMMOB Kimya Mühendisleri Odası Izmir Chamber of Commerce/ Ġzmir Ticaret Odası Sönmez Holding Company/ Sönmez Holding Æukurova University / Çukurova Üniversitesi Ege University/ Ege Üniversitesi Marmara University / Marmara Üniversitesi Izmir Chamber of Commerce / Ġzmir Ticaret Odası KatipÆelebi University/ Kâtip Çelebi Üniversitesi Sabancı University/ Sabancı Üniversitesi xxxix

40 SCIENTIFIC ADVISORY COMMITTEE/ BİLİMSEL ve TEKNİK DANIŞMA KURULU A.Binnaz HAZAR YORUÆ, Doç. Dr. Altan YILDIRIM, Dr. Aref CEVAHĠR, Dr. Anand Ramesh SANADĠ, Doç. Dr. Yildiz Technical University/ Yıldız Teknik Üniversitesi Farplas Inc./Farplas A.ġ. Glass Fiber Industry Inc./ Cam Elyaf Sanayii A.ġ. University of Copenhagen / Kopenhag Üniversitesi Aysun AKġĠT, Doç. Dr. Baki Hazer, Prof.Dr. Berin YENĠGÜL, Prof. Dr. Birkan YURDAKUL Burcu ALP, Dr. Canan NAKĠBOĞLU, Prof.Dr. DokuzEylül University/ Dokuz Eylül Üniversitesi Bülent Ecevit University/ Bülent Ecevit Üniversitesi Ege University/ Ege Üniversitesi Aegean Associations ofimporters/ Ege Ġhracatçı Birlikleri UCTEA Chamber of Chemical Engineers/ TMMOB Kimya Mühendisleri Odası Balıkesir University/ Balıkesir Üniversitesi xl

41 Cengiz ALTAN, Prof. Dr. Cengiz KOCAGĠL Devrim BALKÖSE, Prof. Dr. University of Oklahoma/ Oklahoma Üniversitesi EgeBölgesiSanayiOdası/ Aegean Region Chamber of Industry Ġzmir Institute of Technology/ Ġzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Dilhan KALYON, Prof. Dr. Stevens Institute of Technology/ Stevens Teknoloji Enstitüsü Emür HENDEN, Prof.Dr. Engin ÆÖRÜġLÜ, Dr. Erhan PĠġKĠN, Prof.Dr. Ertuğrul ERDĠN, Prof.Dr. Ege University/ Ege Üniversitesi Aegean Region Chamber of Industry & AKZO NOBEL Kemipol Inc./ Eg ebölgesi Sanayi Odası& AKZO NOBEL Kemipol A.ġ. Hacettepe University/ Hacettepe Üniversitesi DokuzEylül University/ Dokuz Eylül Üniversitesi F.Nil ERTAġ, Prof.Dr. Funda TIHMINLIOĞLU Prof.Dr. Fuzuli NASĠROV, Dr. Ege University/ Ege Üniversitesi Ġzmir Institute of Technology/ Ġzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü PETKIM Petrochemicals Inc./ PETKĠM Petrokimya Holding A.ġ. xli

42 Gürel NĠġLĠ, Prof.Dr. Hasan ÖMER Ġsmail DARCAN K.Emrah ERGĠNER, Yrd. Doç. Dr. Karl E.LORBER, Prof.Dr. Kazım ACATAY, Dr. Kerim DURAN,Prof.Dr. M.Özgür SEYDĠBEYOĞLU, Doç. Dr. Martin KRANERT, Prof.Dr. Mesut YENĠGÜL, Prof.Dr. Metin TANOĞLU, Prof.Dr. Metin BAġBUDAK UCTEA Chamber of Chemical Engineers/ TMMOB Kimya Mühendisleri Odası UCTEA Chamber of Chemical Engineers/ TMMOB Kimya Mühendisleri Odası BOYTEK Resins Company/ BOYTEK Reçine A.ġ. Dokuz Eylül University/ Dokuz Eylül Üniversitesi Uniloben University/ Uniloben Üniversitesi DowAksa Inc./ DowAksa A.ġ. Ege University/ Ege Üniversitesi Katip Æelebi University/ Kâtip Çelebi Üniversitesi Stuttgart University/ Stuttgart Üniversitesi Ege University/ Ege Üniversitesi Ġzmir Institute of Technology/ Ġzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Tongun Group/ Tongün Grubu xlii

43 Mustafa DEMĠRCĠOĞLU, Prof.Dr. Nergis ARSU Prof.Dr. Nurseli UYANIK, Prof.Dr. Ömer MERMER, Yrd. Doç. Dr. Rajesh ANANDJIWALA, Dr. Rasim ĠPEK, Prof.Dr. Sıddık ĠÆLĠ, Prof.Dr. S.A.R. HASHMI, Prof.Dr. Sacide ALSOY ALTINKAYA, Prof.Dr. Selahattin SERĠN, Prof.Dr. Ege University/ Ege Üniversitesi Yildiz Technical University/ YıldızTeknikÜniversitesi Istanbul Technical University/ Ġstanbul Teknik Üniversitesi Ege University/ Ege Üniversitesi Council of Scientific and IndustrialResearch, India/ Bilimsel ve Endüstriyel AraĢtırmalar Enstitüsü, Hindistan Ege University/ Ege Üniversitesi Ege University/ Ege Üniversitesi Council of Scientific and IndustrialResearch, India/ Bilimsel ve Endüstriyel AraĢtırmalar Enstitüsü, Hindistan Ġzmir Institute of Technology/ Ġzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Æukurova University/ Çukurova Üniversitesi xliii

44 Serap CESUR, Doç. Dr. Sevgi ULUTAN, Prof.Dr. Veli DENĠZ, Prof.Dr. Yalın AYDIN Yusuf MENCELOĞLU, Prof.Dr. Ege University/ Ege Üniversitesi Ege University/ Ege Üniversitesi Kocaeli University/Kocaeli Üniversitesi Spinteks Inc./Spinteks A.ġ. Sabancı University/ Sabancı Üniversitesi INVITED SPEAKERS / ÇAĞRILI KONUŞMACILAR *Emmanuel P. GIANNELIS *Dilhan KALYON *Cengiz ALTAN *Rajesh ANANDJIWALA *Anand R. SANADI Altan YILDIRIM Andreas LEUTERITZ Cornell University/ Cornell Üniversitesi Stevens Institute of Technology/ Stevens Teknoloji Enstitüsü University of Oklahoma/ Oklahoma Üniversitesi The Council for Scientific and Industrial Research University of Copenhagen / Kopenhag Üniversitesi Farplas Inc./ Farplas A.ġ. Leibniz-Institut für Polymerforshung Dresden xliv

45 Canan NAKĠBOĞLU Ertuğrul ERDĠN Fatma Nil ERTAġ Ġsmail Hakkı HACIALĠOĞLU Karl E. LORBER Kazım ACATAY Manfred WILHELM Mehmet Özgür SEYDĠBEYOĞLU Metin TANOĞLU Nurseli UYANIK Sıddık ĠÆLĠ Thomasz KRAUSE Ülkü YILMAZER Yalın AYDIN Yusuf MENCELOĞLU Balıkesir University/ Balıkesir Üniversitesi Ege University/ Ege Üniversitesi Ege University/ Ege Üniversitesi Turkish Composite Manufacturers Associations / Kompozit Sanayicileri Derneği Leoben University / Leoben Üniversitesi DowAksa INC./ DowAksa A.ġ. KIT Polymer Science Izmir Katip Æelebi University / Ġzmir Katip Çelebi Üniversitesi Izmir Institute of Technology / Ġzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Istanbul Technical University / Ġstanbul Teknik Üniversitesi Ege University / Ege Üniversitesi Chem Trend Mold Release Agent Middle East Technical University / Orta Doğu Teknik Üniversitesi Spinteks Inc. / Spinteks A.ġ. Sabancı University / Sabancı Üniversitesi *Key Note Speakers / Ana Çağrılı KonuĢmacılar xlv

46 INVITED SPEAKERS (APPLIED WORKSHOP) / ÇAĞRILIKONUŞMACILAR (UYGULAMALI ÇALIŞTAY) Colin Leatham LOCKE Giampietro GALLO Orhan ÆELEBĠ Levent PELĠT Metin TANOĞLU Sadık ASLITÜRK Serhat KARABAĞ Seyit Ali GÜLER Yusuf DĠLGĠN Zekerya DURSUN Ilium Composites Nord Composite Form GeliĢtirme Kalıp San. Ve Tic. Ġth. Ġhr. Ltd. ġti. Ege University / Ege Üniversitesi Izmir Institute of Technology / Ġzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Polkima A.ġ. Aero Rüzgar Endüstrisi A.ġ. Kosse Composite Marketing /Kosse Kompozit Ltd. ġti. Æanakkale 18 Mart University/ Çanakkale 18 Mart Üniversitesi Ege University / Ege Üniversitesi xlvi

47 ORAL PRESENTATIONS / SÖZLÜ BİLDİRİLER 1

48 KEY NOTE SPEAKERS/ ANA ÇAĞRILI KONUŞMACILAR 2

49 ABSTRACT POLYMER NANOCOMPOSITES FOR ENERGY AND ENVIRONMENTAL APPLICATIONS Emmanuel P. Giannelis Department of Materials Science and Engineering Cornell University The prosperity and wealth of any nation significantly depend on its energy resources. Making good investments in energy production and its uses will become even more critical in the future as the population grows, the economy expands and demands for sustainability intensify. However, in recent years storm clouds have been forming at the interface of energy resources, environment, and climate change that demand concerted action by scientists, engineers, and policy makers. In this talk I will discuss how materials innovation can provide unique technological (and business) opportunities for addressing some of these challenges. In particular, I will focus on nanocomposites with applications in the following sectors: Energy Conversion and Storage CO 2 Capture and Conversion Water Purification Oil and Gas Exploration and Production 3

50 CHALLENGES IN PREPARATION, CHARACTERIZATION, PROCESSING AND CONTROL OF THE FUNCTIONAL PROPERTIES OF NANOCOMPOSITES ABSTRACT Dilhan M. Kalyon Stevens Institute of Technology Hoboken, NJ Edu Polymer nanocomposites (PNCs) consist of a polymeric binder into which various particles of nanoscale dimensions,including single and multi-walled carbon nanotubes, graphene and nanoclays, are incorporated. The different functionalities of the polymeric binder and the nanoinclusions and the possibility of heterogeneous structuring at multiscales enable the use of PNCs in myriad industrial applications, i.e., scaffolds for tissue engineering, nanomedicine, membranes, intumescent and other functional coatings, solar cells, electronic devices, sensing and high-strength applications. The promises of PNCs are especially encouraging since their ultimate properties are superior to those of conventional composites even at relatively low concentrations of the nanoinclusions. However, there are significant challenges associated with the processing of the PNCs and especially the dispersion control of the nanoinclusions within the polymer phasethat severely limit their utilities. Furthermore, the incorporation of nanotubes introduces very substantial changes in the development of crystallinity and crystalline morphologies for semi-crystalline polymers and alter the rates of curing for thermosetting polymers, to in turn significantly affect the ultimate properties. The various properties including the viscoelasticity, swelling behavior, and flammability of the shaped PNCs are intimately related to the dispersion state of the nanoinclusions and the processing methods and procedures need to be selected accordingly. In this presentation 4

51 a number of case studies involving the compounding of multiwalled nanotubes and nanoclays into various engineering and commodity plastics, i.e., poly(butylene terephthalate), poly(ether ether ketone), poly(vinylidene fluoride), Nylon 11, poly(ethylene glycol monoacrylate) and epoxies and the development of structure and ultimate properties of the resulting PNCs will be presented. 5

52 MODELING OF THREE-DIMENSIONAL NON-FICKIAN MOISTURE ABSORPTION OF COMPOSITE LAMINATES Gorkem E. Guloglu, M. Cengiz Altan School of Aerospace and Mechanical Engineering University of Oklahoma, Norman, OK USA ABSTRACT Susceptibility of polymeric composites to moisture absorption has been well known for several decades. Most high performance epoxy or bismaleimide (BMI) resins may absorb up to 5% wt. moisture which could lead to 10-30% reduction in critical mechanical properties. For composite laminates, fiber-matrix interface and process-induced microvoids may act as storage sites for moisture, thus increasing maximum amount of moisture intake. It has been common practice to use a one-dimensional Fickian model to characterize and predict the diffusion of moisture into polymeric composite laminates. However, in several high-performance and mission critical applications more sophisticated models accounting for the edge effects and anisotropy of moisture absorption are required to fully describe the absorption dynamics. In this study, a comprehensive absorption model that combines the diffusion hindrance effects and the three-dimensional anisotropy will be presented. The hindered diffusion model is shown to predict both short term Fickian and long term anomalous, non-fickian moisture absorption behavior often observed in laminated composites. The total amount of moisture intake is shown to be the sum of bound and unbound water which are coupled through a differential diffusion and a temporal storage model. The accuracy of the model predictions is discussed by comparing the experimentally measured total mass gain for a number of material systems, including quartz/bmi and nanoclay/epoxy laminates. The effect of 6

53 microvoids on moisture absorption is also identified. It is shown that the anomalous moisture absorption dynamics observed in all laminate sizes and thicknesses can be accurately predicted by the hindered diffusion model. 7

54 BIOCOMPOSITES OPPORTUNITIES AND THREATS Rajesh D. Anandjiwala1,2 1Chief Researcher, CSIR Materials Science and Manufacturing, Nonwovens and Composites Research Group, P.O. Box 1124, Port Elizabeth 6000, South Africa, 2Department of Textile Science, Faculty of Science, University of Port Elizabeth, P.O. Box 1600, Port Elizabeth 6000, South Africa, ABSTRACT Natural fibres, such as flax, hemp, kenaf and jute, are gaining increasing importance in automotive, aerospace, packaging, fibrereinforced composites and other technical and industrial applications. This is due to the fact that natural fibres offer competitive specific tensile properties, in some cases even better than glass fibres. Moreover, other advantages of the natural fibres include carbon dioxide sequestration, ease and flexibility of manufacturing and environmental friendliness besides derived from the renewable resources. The market scenario for composite applications is changing due to the introduction of newer biodegradable polymers, such as PLA synthesized from corn, development of composite manufacturing techniques and new stringent environmental laws requiring improved recyclability or biodegradability for industrial applications where stress bearing capacities and micro-mechanical failures dictate serviceability. Bast fibre reinforced composites, made from bio-degradable polymers, will have to compete with conventional composites in terms of their mechanical behaviour. Bio-composites, in which natural fibres, such as kenaf, jute, flax, hemp, sisal, corn stalk, bagasse or even grass are embedded in a biodegradable matrix, made as bioplastics from soybean, corn and sugar, have opened-up new possibilities for applications in automotive and building products. Obviously, new 8

55 approaches to research and development will be required to improve their mechanical properties, such astensile, bending and impact resistance to match their performance and commercial competitiveness against petroleum based products. The research community has to look at the various possibilities of combining natural fibers, such as sisal, flax, hemp and jute with polymer matrices from non-renewable and renewable resources to develop cost effective biocomposites. This paper will review the newer products and techniques that can improve the properties of bast fibre based composites as well as potential structural and non-structural applications which can increase their market share. Furthermore, emerging threats to natural fibres from new green chemistry initiative will be highlighted and discussed. 9

56 A REVIEW OF NATURAL FIBER THERMOPLASTICS COMPOSITES Anand R. Sanadi, Biomass Science and Technology Group IGN, Faculty of Science University of Copehagen, Rolighedsvej 23,1958 Frederiksberg, Denmark ABSTRACT Considerable interest has been generated in the use of lignocellulosic fibers and wastes (both agricultural and wood based) as fillers and reinforcements in thermoplastics. In general, present technologies limit fiber loading in thermoplastics to about 60% by weight of fiber. This lecture will review the present art of the above technology and will mainly deal with polyolefins and reinforcing fibers, coupling agents and mechanical properties. To produce high fiber content composites for commercial use while maintaining adequate mechanical properties requires innovative processing techniques. A new technique has been developed that allows very high fiber loading. We have processed composites up to about 85 % by weight of fiber in polypropylene (PP). The process involves some additional processing steps, in addition to conventional compounding techniques, to achieve such high fiber content in PP. Studies on about 85 % kenaf-pp composites indicate that properties such as flexural modulus and strength are superior to most types of wood particle, low and medium density hardboards. The fiber orientation is predominantly two dimensionally random for the kenaf-pp composite. The range for the flexural strength (MOR) of medium density fiber-boards (MDF) using phenol formaldehyde as the binding system is typically from 13 MPa to 42 MPa. The flexural stiffness (MOE) range for MDF boards is from 10

57 2.24 GPa to about 4.9 GPa. The high range for flexural strength of high-density fiberboards is typically about 70 MPa and the flexural stiffness about 7.58 GPa. The 85 % kenaf-fiber polypropylene composite, with an MOR of 75 MPa and an MOE of 6.4 GPa has comparable properties to conventional formaldehyde based fiberboards. Thermal analysis of the kenaf composites indicates that the crystallinity of the PP in the composites is not affected by the processing. 11

58 OVERVIEW TO POLYMERIC COMPOSITE STRUCTURES POLİMERİK KOMPOZİT YAPILARA GENEL BAKIŞ 12

59 THE EXFOLIATED STRUCTURES OF CROSS-LINKED POLYDIMETHYL SILOXANE NANOCOMPOSITES N. Uyanik 1, Y. Cavusoglu 2,G. Ozkoc 3 1 Istanbul Technical University, Chemistry Department, Maslak- Istanbul, Turkey 2 Flokser Textile Inc., Urguplu Cd. No.7 Arnavutkoy- Istanbul, Turkey 3 Kocaeli University, Department of Chemical Engineering, ABSTRACT Kocaeli, Turkey uyanik@itu.edu.tr In the last decades, the field of layered silicates (clays) based polymer nanocomposites has gained significant interest due to improved physical performance of nanocomposite materials at a low loading levels (1-5wt%) of clays.thearrangement of the silicate layers in a polymer matrix determines the types of morphology that can be achieved in a nanocomposite. The two important nano-morphologies are intercalation and exfoliation. However, exfoliation is difficult to achieve. Due to its hydrophilic nature, clay is generally modified by ammonium or phosphonium surfactants to achieve enough hydrophobicity to ensure the compatibility with the polymers. Silicone rubber (SR) is one of the most important multifunctional synthetic rubbers with excellent flexibility, good thermal, oxidative and UV stability, high gas permeability, hydrophobicity and low surface free energy. In order to answer the performance requirements for many industrial applications, SR is reinforced by inorganic particles. In this study, the cross-linked poly(dimethyl siloxane) nanocomposites (PDMSNC) were prepared by using organically modified bentonite. The organic modifiers were two phosphonium based surfactants; tributylhexadecylphosphonium bromide and (4- carboxybutyl)triphenylphosphonium bromide. The idea of selection of phosphonium based modifiers is not to deteriorate the thermal stability of silicone rubbers, because their better thermal stability in comparison 13

60 to ammonium based modifiers. PDMSNC were prepared by solution intercalation and in-situ crosslinking with varying organoclay concentrations such as %. The neat cross-linked PDMS rubber and its nanocomposites were characterized by morphological, thermal and mechanical analysis. Surface properties such as surface hydrophobicity and surface free energy were investigated by contact angle measurements. The scanning electron microscopy with P mapping (FE-SEM) results showed that these organoclays are homogeneously dispersed in PDMS matrix independentlyfrom the modifier type. Thermal and mechanical tests results also support this exfoliation morphology result by enhancing the properties of PDMS nanocomposites. Keywords Cross-linked PDMS, Nanocomposite,Bentonite Acknowledgement The authors would like to thank to EczacıbaĢı ESAN Group for providing Bentonite. 14

61 CARBON FIBER, APPLICATIONS AND FUTURE KARBON ELYAF, UYGULAMALARI VE GELECEĞĠ Kazım Acatay DowAksa Ġleri Kompozit Malzemeler Denizçalı Köyü Yalova-Ġzmit Yolu Cad. No: Yalova, Türkiye ABTRACT Carbon Fiber is a product that is about five times lighter and four times stronger than steel, resistant to corrosion, electrical conductive, heat sealant, and compatible with energy and environmental regulations. Carbon Fiber production technology, which requires challenging and accurate processing, is mostly based on polyacrylonitrile (PAN) based polymers. In the first step, by using PAN based polymer, the precursor fiber is spun by a process similar to acrylic fiber spinning process. Then, the precursor fibers are burned under control and tension in ovens/furnaces ranging between o C. At the end of this process, the fiber consisting of 95% carbon atom is generated, and its surface needs to be treated according to its application area/resin. After the surface treatment, the Carbon Fibers are wound to cartoon bobbins, as product, between 1-4 kg. Carbon Fiber is used in the industry to introduce innovative and strategic solutions to several important problems such as to increase the energy production of wind blades, to decrease the fuel consumption of automobiles, to reinforce the buildings and infrastructure to elongate their life and make them stronger to resist earthquakes. Today, global production of Carbon Fiber is around 50,000 ton/year. However, within only 5-6 years it is expected to exceed 100,000 ton/year with recently developing application areas. Even Carbon Fibers have been developed in 20 th Century, Carbon Fibers are 15

62 introducing many opportunities both for industrial and academic fields in the early 21 st Century. ÖZET Karbon elyaf çelikten yaklaģık beģ kat hafif, dört kat daha dayanıklı, elektrik iletken, ısı yalıtkan, korozyona dayanıklı, enerji ve çevre yönetmeliklerine uygun bir üründür. Teknolojik olarak hassas ve zor bir üretim prosesi olan karbon elyafının, geleneksel hammaddesi Poliakrilonitril (PAN) bazlı polimerlerdir. Bu polimerlerden ilk aģamada, akrilik elyaf çekim prosesine benzer bir proses ile, beyaz elyaf diye de adlandırılan precursor elyafı çekilmektedir. Akabinde, beyaz elyaflar o C arası sıcaklıklarda olan fırınlarda, gergi altında geçirilirken, aynı zamanda kontrollü olarak yakılmaktadır. Son olarak, %95 den fazla karbon atomu içerir hale gelen bu elyafların yüzeyi, kompozit sanayinde birlikte kullanılacağı malzemeye/reçineye göre iģlenmekte ve 1-4 kg arası ağırlıktaki karbon bobinler halinde sarılarak satılmaktadır. Karbon elyaf, rüzgâr türbinlerinin enerji üretiminin artırılması, otomobillerdeki yakıt tüketiminin azaltılması, altyapı ve yapıların güçlendirilerek çevresel faktörlere karģı ömürlerinin uzatılması ve deprem bölgesi olan ülkemizin yapılarının daha güçlü ve dayanıklı hale getirilmesi gibi alanlara yönelik inovatif çözümler sunması sebebiyle stratejik öneme sahiptir. ġu an global tüketimi 50,000 ton/yıl civarında olan karbon elyafının, geliģmekte olan yeni uygulama alanları ile önümüzdeki 5-6 yıl içinde tüketiminin yıllık 100,000 ton u aģması beklenmektedir. Kısa sürede gerçeklemesi beklenen bu büyüme nedeniyle, 20. yüzyılda geliģtirilen fakat asıl ilerlemesini 21. yüzyılda yapacağı açıkça görülen bu elyaf, hem akademik hem de endüstriyel alanda birçok fırsat sunmaktadır. Anahtar Sözcükler: Karbon Elyaf, Karbon Elyaf Uygulamaları Keywords: Carbon Fiber, Carbon Fiber Applications 16

63 THREE DIMENSIONAL (3D) COMPOSITES IN DEFENSE INDUSTRY SAVUNMA SANAYĠĠNDE ÜÇ BOYUTLU KOMPOZĠTLER E. Sapanci 1,, S. Gungor 1 RoketsanRoketSanayiiveTicaret A.ġ. Elmadağ Ankara, TÜRKĠYE erdal.sapanci@roketsan.com.tr ABSTRACT Aim of Study Composites made from three-dimensional (3D) textile preforms can reduce both the weight and manufacturing cost of advanced composite structures within e.g. defense, aerospace, and many civil applications. The aim of this study is to focus on the benefits and latest developments in 3D composite structures withthe explanation of related literature survey. Materials and Methods Many reinforcements are available to be used in 3D preforms with varying thermoset matrices. Different 3D preforms can be obtained according to desired shape and property of different textile architecturing techniques such as weaving, knitting, braiding, and stitching. Discussion and Suggestions The inherent toughness of these structures, the weight savings and the ability to get near net shapes were key drivers in the selection of 3D composites. In this study, these advanced materials will be compared with conventional composite structures especially with the ones used in defense industry. Stitched of preforms will be reviewed and discussed in detail. Keywords: Advanced composites, 3D composites, stitching. 17

64 ÖZET Amaç Üç boyutlu tekstil önģekilleri kullanılarak savunma, havacılık ve birçok sivil uygulamaya yönelik olarak üretilen ileri kompozit yapıların ağırlık ve maliyeti azaltılabilir. Bu çalıģmanın amacı, ilgili konudaki literatürar aģtırması ile üç boyutlu kompozit yapıların faydaları ve son geliģmeleri hakkında bilgi sunmaktır. Materyal-Yöntem Üç boyutlu önģekillerde, birçok takviye malzemesinin kullanımı farklı termoset matrisleri ile mümkündür. Æok çeģitli üç boyutlu ön Ģekiller, istenilen geometri ve özelliğe göre dokuma, örme, saç örgüsü, dikiģleme gibi farklı tekstil yapıları ile elde edilebilir. TartıĢmaveÖneriler Yapıların tokluğu, ağırlık avantajı ve son parça geometrisinde imalat üç boyutlu yapıların seçiminde temel etkenlerdir.bu çalıģmada, üç boyutlu yapıların, özellikle savunma sanayinde kullanılanların, geleneksel kompozit yapılar ile mukayesesi gerçekleģtirilecektir. DikiĢli ön Ģekiller hakkında bilgi sunularak,detaylı bir Ģekildet artıģılacaktır. Anahtar Sözcükler: Ġleri kompozitler, üç boyutlu kompozitler, dikiģleme. 18

65 USE OF COMPATIBILIZER FOR POLY(LACTIC ACID)/HALLOYSITE NANOCOMPOSITES POLĠ(LAKTĠK ASĠT)/HALLOYSĠT NANOKOMPOZĠTLERĠNDE UYUMLAġTIRICI KULLANIMI Canan E. Yeniova a, Güralp Özkoç b, Ülkü Yılmazer a a METU,Department of Chemical Engineering, Ankara, b KOÜ, Department of Chemical Engineering, Kocaeli, ABSTRACT: yilmazer@metu.edu.tr In this study characterization of Halloysite nanotube (HNT)/PLA nanocomposites was performed. Without addition of a suitable impact modifier, the constituents were observed to be incompatible. In order to provide compatibilization between PLA and HNT, two types of blends were processed: PLA plasticized with poly(ethylene glycol) (PEG), P- PLA, and PLA toughened with elastomeric thermoplastic polyurethane (TPU), T-PLA. Addition of HNT was observed to highly contribute to the improvement of the elongation at break of T-PLA polymers owing to the relatively better compatibilization effect of TPU. Objective Concerns about the resistance of petrochemical based polymers for degradation, declining raw material resources, etc. bring questions about their extensive usage. At this point, biopolymers present an alternative solution to these concerns. PLA is one of the most widely used biodegradable polymers. However, its mechanical and thermal properties may need to be enhanced. For this purpose, PLA/HNT composites were prepared in this study. In addition, the main drawback that restricts the application of PLA is its low fracture toughness. In order to overcome this problem, impact modification of PLA is commonly applied. For improvement of PLA toughness and 19

66 compatibilization of PLA/HNT interface, two different polymers were used in this study: PEG and TPU. Material and Method The local source raw Halloysite Nanotube (ESAN HNT) was provided by ESAN EczacıbaĢı Turkey. As the polymer matrix, poly(lactic acid) manufactured by Natureplast (PLI005) was used. Two types of impact modifiers were used: PEG with molecular weight of 8000 g/mole and Estane A TPU. PLA based nanocomposites were prepared by using a co-rotating twin screw laboratory scale compounder (15 ml Micro-compounder, DSM Xplore). The extrudate was subsequently injection molded by 12 ml DSM Xplore Microinjection molder. Results and Discussion When melt mixing method was applied to PLA/HNT composites, it was seen that HNT particles form agglomerates in the matrix. Hence, addition of HNT mineral into PLA matrix results in a reduction of the mechanical properties of the polymer matrix. Although there is insignificant interaction between PLA and HNT, they can be designated to be incompatible. To provide an improvement in the physical properties, the use of third material as impact modifier and compatibilizer was performed. In this study, two types of materials with different characteristics were used as the impact modifier for PLA: Poly (ethylene glycol) (PEG) and Thermoplastic polyurethane (TPU). The blends are designated as: PEG plasticized PLA (P-PLA) and TPU toughened PLA (T-PLA). The aim of using these types of materials is to toughen the matrix by preventing crazes from developing into cracks. As expected, TPU results in a stiffer material compared to the blend prepared with PEG. Although no significant improvement could be observed with P- PLA/HNT composites, addition of HNT was observed to highly contribute to the elongation at break improvement of T-PLA blend without deteriorating the tensile strength. This was attributed to the relatively better compatibilization effect of TPU and the role of 20

67 nanotubes to act as bridges between the cracks formed in the interphase between TPU and PLA. According to the DSC analysis, for P-PLA blends HNT minerals form dominated enthalpy relaxation peaks suppressing crystallinity peaks and act as β-nucleating agents. However, for T-PLA blends, addition of HNT has no significant negative effect on the thermal characteristics. Hence, considering both mechanical and thermal properties, TPU acts as a better impact modifier for PLA/HNT composites. Keywords:Poly(lactic acid), Halloysite, Impact Modifier ÖZET Bu çalıģmada Poli(laktik asit) (PLA)/Halloysit nanotüp (HNT) nanokompozitlerinin karakterizasyonu gerçekleģtirilmiģtir. Uygun bir darbe dayanımı iyileģtirici kullanılmadığı sürece bileģenlerin uyumsuz olduğu gözlenmiģtir. ÆalıĢmada, PLA ve HNT arasında uyum sağlanabilmesi için iki çeģit karıģım hazırlanmıģtır: Poli(etilen glikol) (PEG) ile plastikleģtirilmiģ PLA (P-PLA), Termoplastik Poliüretan (TPU) ile tokluğu arttırılmıģ PLA (T-PLA). TPU nun uyumlaģtırıcı etkisi sayesinde HNT eklenen T-PLA karıģımlarının kopmadaki uzama değerlerinde oldukça iyi bir artıģ sağlanmıģtır. Amaç Petrokimyasal polimerlerin bozunmaya karģı gösterdikleri direnç ve azalan hammadde kaynakları gibi konularda yarattıkları endiģeler bu polimerlerin yaygın kullanımının gerekli olup olmadığı konusundaki soruları gündeme getirmektedir. Bu noktada biyobozunur polimerler bu sorunlara alternatif bir çözüm sunmaktadır. PLA en yaygın kullanılan biyobozunur polimerlerden bir tanesidir. Ancak bu polimerler mekanik ve termal özellikler açısından iyileģtirilmeye ihtiyaç duymaktadırlar. Bu amaçla bu çalıģmada PLA/HNT kompozitleri hazırlanmıģtır. PLA nın uygulama alanını kısıtlayan temel sorunu düģük tokluğa sahip olmasıdır. Bu problemin ortadan kaldırılması için en sık kullanılan yöntem darbe dayanımı iyileģtirici kullanılmasıdır. Bu çalıģmada PLA 21

68 tokluğunun arttırılması ve PLA/HNT arayüzünde uyum sağlanabilmesi için iki çeģit polimer kullanılmıģtır: PEG ve TPU Malzeme ve Yöntem Yerel ham Halloysit Nanotüpleri (ESAN HNT) ESAN EczacıbaĢı Turkiye firmasından temin edilmiģtir. Polimer matrisi olarak kullanılan poli(laktik asit) ise Natureplast firmasından satın alınan PLI005 tir. Ġki çeģit darbe dayanım iyileģtirici kullanılmıģtır: 8000g/mol PEG and Estane A TPU. Nanokompozit hazırlanması sırasında vidaları aynı yönde dönen ve iç içe geçmiģ çift vidalı laboratuvar ölçekli karıģtırıcı (15 ml Micro-compounder, DSM Xplore) kullanılmıģtır. Eriyik haldeki karıģım, 12 ml DSM Xplore Microinjection kalıplama cihazıyla kalıplanmıģtır. Sonuçlar ve TartıĢma Eriyik karıģtırma metodu ile hazırlanan PLA/HNT kompozitlerinde HNT parçacıklarının matris içerisinde topaklanma meydana getirdiği gözlenmektedir. Buna bağlı olarak HNT minerali eklenen PLA nın mekanik özelliklerinde düģüģ meydana gelmektedir. PLA ve HNT arasında bir etkileģim olmasına rağmen bu iki malzemenin birbirleriyle uyum içerisinde olmadığı söylenebilir. Fiziksel özelliklerde bir artıģ sağlamak amacıyla hem darbe dayanımı iyileģtirici hem de uyumlaģtırıcı görevi görecek üçüncü bir malzeme kullanılması öngörülmüģtür. Bu çalıģmada PLA için iki farklı darbe dayanımı iyileģtirici kullanılmıģtır: Poli(etilen glikol) (PEG), Termoplastik Poliüretan (TPU). Hazırlanan karıģımlar PEG ile plastikleģtirilmiģ PLA (P-PLA), TPU ile tokluğu arttırılmıģ PLA (T-PLA) olarak adlandırılmıģtır. Bu malzemelerin amacı matrisi toklaģtırarak ufak çatlakların büyümesini engellemektir. TPU ile hazırlanan malzemeler PEG ile hazırlananlara kıyasla daha sert malzemeler ortaya çıkarmıģtır. P- PLA/HNT kompozitlerinde belirgin bir geliģme gözlenmezken HNT eklenen T-PLA karıģımlarının kopmadaki uzama değerlerinde önemli bir geliģme olduğu ve bunun gerilme dayanımını negatif yönde 22

69 etkilemediği saptanmıģtır. Bu sonuç TPU nun daha iyi uyumlaģtırıcı etkisi görmesine ve nanotüplerin TPU ve PLA arafazındaki çatlaklarda köprü görevi görmelerine bağlanmıģtır. DSC analiz sonuçlarına göre, HNT minerali, P-PLA karıģımlarında oluģan entalpi rahatlamasının kristallenme pikini bastırmasına ve β- çekirdeklenmesine neden olmaktadır. Ancak T-PLA karıģımlarına eklenen HNT termal özelliklerde negatif bir etki yaratmamıģtır. Hem mekanik hem de termal özellikler göz önüne alındığında TPU nun PLA/HNT kompozitleri için çok dahi iyi bir uyumlaģtırıcı olduğu söylenebilir. Anahtar Kelimeler: arttırıcı Poli(laktik asit), Halloysit, Darbe dayanımı 23

70 COMPATIBILIZING of POLY(LACTIC ACID)/ POLYCARBONATE BLENDS BY USING DIFFERENT TYPES of COUPLING AGENTS FARKLI UYUMLAġTIRMA AJANLARI KULLANARAK POLĠ(LAKTĠK ASĠT)/POLĠKARBONAT HARMANLARININ UYUMLAġTIRMASI Pelin Acar 1, Merve Küçüközkan 1, Nagihan Yılmaz 1, Fatma YemiĢçi 1, AyĢe Aytaç 1,2 1 Kocaeli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği Bölümü 41380, Umuttepe- KOCAELĠ, 2 Polimer Bilimi ve Teknolojisi Programı, Kocaeli Üniversitesi, ABSTRACT Umuttepe- KOCAELĠ aaytac@kocaeli.edu.tr, Poly (lactic acid)(pla) is up and coming biodegradable polymer which is aliphatic polyester with high biodegradability and good mechanical properties such as tensile strength for all industrial applications. However, PLA has been limited for wide application because of toughness due to its brittleness and processability [1].Polycarbonates (PC) has been extensive usage as an engineering plastic that has high thermal stability, impact resistance, and compatibility with aliphaticaromatic copolyesters and epoxy (EP) resins [3]. Recently, blends of biodegradable PLA and engineering plastics such as PC has attracted attention in industrial application such as production of mobile phones, notebooks and automotive parts. However this blend is not compatible and using coupling agents in the blend is one of the methods to improve the mechanical strength or interfacial adhesion of the blends [1,3] Although a lot of important industrial application areas of PLA/PC blends, there is limited number of studies in the literature. In fact, the searches of the rheological and morphological properties of polymer blends have been performed not only theoretically but experimentally over the last decades. In the first part of study, PLA/PC blend (90/10, 24

71 80/20, 70/30) were prepared in order to investigate the effects of mechanical properties addition of PC in PLA and then the mechanical test were applied these blends. After that, PLA/PC (70/30) was selected as control sample which has the lowest strength value. For the second part of the study, four types coupling agents commercial styrene acrilic emulsion Joncryl, styren maleic anhydride copolymer Joncryl ADR, tetrasilanol phenyl POSS (T-POSS) ve glycidyll isooctyl POSS (G- POSS) at 1wt. % loading level was added in the selected composition.the compounding of PLA/PC blends and composites was performed in a laboratory scale co-rotating twin screw mini extruder (DSM Xplore 15 cc Microcompounder ). The barrel temperature and rotor speed were set to 200 C and 100 rpm. In order to obtain standard test samples, compounds were molded by using injection molding. The mechanical, thermal and morphological properties were characterized by using tensile tests, differential scanning calorimeter (DSC), dynamic mechanical analyzer (DMA) and scanning electron microscopy (SEM). DSC results revealed that maximum increase in the crystallinity value was observed as 10% with the addition of the PC in the PLA matrix. In addition to this, glass transition and melting temperature of the blends didn t change significantly with addition of coupling agents. Tensile test results show that the highest tensile strength was obtained with the including 1wt. % commercial styrene acrylic emulsion Joncryl blend. ÖZET Alifatik poliesterlerden poli(laktik asit) (PLA), yüksek biyobozunurluk derecesi ve çekme dayanımı gibi iyi mekanik özellikleri nedeniyle, çok çeģitli endüstriyel uygulamalar için gelecek vaat eden bir biyobozunur polimerdir. Ancak, PLA nın yüksek kırılganlığına bağlı düģük tokluğu ve iģlenebilirliği gibi bazı fiziksel özellikleri, daha geniģ bir yelpazede kullanılabilirliğini sınırlamaktadır [1].Polikarbonatlar ise alifatik veya aromatik kopoliesterler ve epoksi reçineler ile uyumlu, aynı zamanda darbe direnci ve yüksek ısıl kararlılığa sahip, geniģ kullanım alanı bulunan bir mühendislik plastiğidir [2]. Son zamanlarda, biyobozunur olan PLA ve üstün mekanik özelliklere sahip olan PC nin harmanlanması, cep telefonu, dizüstü bilgisayar ve araba parçaları 25

72 üretimi gibi bazı endüstriyel uygulamalarda kullanılması ilgi çekmiģtir [1]. Ancak PLA ve PC uyumlu polimerler değildir ve bu karıģımın mekanik dayanımının geliģtirilmesi ve karıģımların morfolojik özelliklerinin kontrol edilmesi için kullanılan bir yöntem, karıģıma uyumlaģtırıcıların eklenmesidir [1,3]. Endüstriyel alanda PC/PLA karıģımlarının önemli bir yeri olmasına rağmen, PLA/PC karıģımlarıyla ilgili literatürde sınırlı sayıda çalıģma bulunmaktadır. Bu çalıģmada, öncelikle ilk bölümde PLA ya PC eklenmesinin mekanik özelliklere etkisini incelemek amacıyla % PC içeren PLA/PC karıģımları hazırlanmıģ ve bu karıģımlara çekme testi uygulanmıģtır. Daha sonra en düģük çekme dayanımı değeri veren PC/PLA (70/30) karıģımı uyumlaģtırma çalıģması için seçilmiģ ve kontrol numunesi olarak kullanılmıģtır. ÆalıĢmanın ikinci bölümünde ise seçilen karıģıma %1 oranında ticari stiren akrilik emülsiyonu Joncryl, stiren maleik anhidrit kopolimeri Joncryl ADR, tetrasilanol fenil POSS (T-POSS) ve glisidil isooktil POSS (G-POSS) uyumlaģtırıcıları eklenmiģtir. PLA/PC karıģımları ve kompozitler laboratuvar tipi çift vidalı mini ekstruderde (DSM Xplore 15 cc Microcompounder ) hazırlanmıģtır. KarıĢtırma sırasında kovan sıcaklığı 200 C ve karıģtırma hızı 100 rpm olarak belirlenmiģtir. KarıĢımların mekanik, termal ve morfolojik özellikleri çekme testi, diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC), dinamik mekanik analiz (DMA) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiģtir. DSC analizinde, kristalinite değerlerinde en yüksek artıģ PLA matrise PC eklenmesi ile gözlenmiģtir. Buna ek olarak, karıģımların camsı geçiģ sıcaklıklarının ve erime sıcaklıklarının uyumlaģtırıcı eklenmesi ile önemli derecede etkilenmediği görülmüģtür. Æekme testi sonucunda ise en yüksek çekme dayanımı değeri %1 ticari stiren akrilik emülsiyonu Joncryl içeren karıģımda elde edilmiģtir. 26

73 REFERENCES [1] Lee, J. B., Lee, Y. K., Choi, G. D., Na, S. W., Park, T. S., Kim, W. N., Polymer Degradation and Stability, 96, , [2] Wang, Y., Chiao, S., Hung, T.F., Yang, S.-Y., Journal of Applied Polymer Science, Vol. 125, E402 E [3] Chen, Y., Peng Y., Liu W., Zeng G., Li X.G., Xuehui Y., Advanced Material Research, Vol 741, 28-32,

74 ÖZET POLĠMERĠK KOMPOZĠTLERĠN GELĠġĠMĠ VE GERĠ DÖNÜġÜMÜ Ahmet Ünal Yıldız Teknik Üniversitesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, DavutpaĢa Kampüsü Esenler Ġstanbul Bu çalıģmada birinci aģamada; polimer matrisli kompozitlerin geliģim süreci izlenerek, dünyada kullanım alanları ve türlerine göre üretim yöntemlerini de içerecek Ģekilde bir çalıģma hazırlanmıģtır. Buradan hareketle üretim miktarları ve dağılımları istatistiksel sonuçları ile değerlendirilmiģtir. Plastik matrislerin kullanımında, termoplastik matrislerin yaygınlık kazanması ile yeni alanların açılması sonucu ara yüzey bağlantı problemleri konunun ilk araģtırma adımını oluģturmuģtur. Daha sonra poliolefin matrisli cam fiber takviyeli kompozitlerin geri dönüģümü ile ilgili Yıldız Teknik Üniversitesinde yapılmıģ özgün bir çalıģma sonuçları verilmiģtir. Bilindiği gibi Ģu an için plastik matrisli kompozitler ne tehlikeli ne de tehlikesiz atık grubunda değerlendirilmediğinden, atıkları büyük sorun oluģturmaktadır. Bu nedenle geri dönüģüm hakkında ciddi çalıģmalar yapılmakta ve geri dönüģmüģ ürünlerin ilk aģamada otomotiv endüstrisinde kullanımı hedeflenmektedir. ÆalıĢmada PE ve PP matrisli E-Camı destekli kompozitlerin orijinalinden baģlayarak 8 geri dönüģümü için proje ve uygulama çalıģması yapılmıģtır. Geri dönüģüm için çift vidalı ekstruder kullanılmıģ, buradan elde edilen granüllerin ürüne dönüģmesi amacı ile de izotermal ve izostarik pres kullanılmıģtır. Daha sonra da numuneler karakterize edilmiģ sonuçlar sayısal ve analitik olarak elde edilmiģtir. 28

75 Karakterizasyona ek olarak numunelerin kırılmaya karģı bir ölçütü olan kırılma toklukları da saptanmıģ ve sonuçlar kırık yüzey SEM resimleri ile de desteklenmiģtir. Bu çalıģmalardan elde edilen datalarla çevrim sayısına bağı olarak geri dönüģmüģ ürünlerin orijinal numuneye göre farkları da belirlenerek, otomotiv sektöründe örneğin darbe emici eleman veya motor karteri gibi yerlerde kullanımı araģtırılmıģtır. ÆalıĢma sonuçların karģılaģtırılması ve maliyet analizi ile birlikte sonuçlandırılmıģtır. Sempozyumun amacına uygun olarak ta bu çalıģmanın sonucunda Yıldız Teknik Üniversitesi Metalurji ve Malzeme mühendisliği Bölümünde, yazar tarafından yapılmıģ, her biri uluslar arası bir proje olan diğer çalıģmalardan da özetle bahsedilecektir. 29

76 FUNDAMENTAL COMPONENTS OF POLYMERIC COMPOSITES / POLİMERİK KOMPOZİTLERİN TEMEL YAPI MALZEMELERİ 30

77 AFFORDABLE, RENEWABLE AND SUSTAINABLE COMPOSITE MATERIALS M.Özgür Seydibeyoğlu Ġzmir Katip Æelebi University, Materials Science and Engineering ABSTRACT Rapid developments in materials technologies help the society to design novel structures, machine elements, biomedical materials and electronic materials. In todays technology, the role of composite materials is of no question but the price and sustainability of these advanced materials is of great importance that limits the use of composite materials. Our research is dedicated on developing new affordable, low cost composite materials made from sustainable resources. The talk will highlight important research findings on replacement of carbon fiber composites with hybrid woven cloth composites, thermoplastic composites with natural fibers as long fiber composites and short fiber composites. The talk will also highlight new research findings on nanofibers made from lignin. Furthermore, our talk will highlight some recent work on nanoenhanced composites to improve the properties of the current composites. 31

78 NEW TRENDS IN THE FIBER REINFORCED POLYMERIC COMPOSITES ELYAF TAKVĠYELĠ POLĠMERĠK KOMPOZĠTLERDE YENĠ EĞĠLĠMLER Aref Cevahir ġiģecam Science And Technology Center Cumhuriyet Mah., ġiģecam Yolu, Gebze- Kocaeli- Turkey ABSTRACT Reinforcing of plastics with fibers and manufacturing of composites were started from 1940 sand it has grown continously up to now. Improvements in the technology and polymer industry caused wide spread production of composites in various forms. Specially in 21 st century, glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, boron fiber and natural fibers are widely used in the manufacturing of composites. The role of the interphase region between reinforcing element and matrix in the composites were clearely observed by scientists. Consequently, the phenomena of energy transfer from matrix polymer to the reinforcing elements is the crucial point that were the subject of a lots of researches. Improvement in the surface analysis techniques of materials like AFM (Atomic Force Microscoopy) and XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) showed the new chemical and physical aspects of the composites interphases. On the other hand, using of Nanoclays and synthesis of Nanotubes and Graphene opened up the new era for research focused on the effects of nanoparticlesin the interphase region. In this review fiber reinforced composites are explained, trends in the development of composites are described, interphase phenomena in composites are shown and finally consumption and utilizing trends of the nanomaterials in the composites are discussed. 32

79 ÖZET Elyaf ile güçlendirilmiģ Polimerik Kompozit üretimi 1940 yıllarında baģlamıģtır ve bugüne kadar sürekli artıģ eğiliminde olmuģtur. Polimer teknolojilerindeki geliģmeler,kompozitsektörüne de yansımıģ, farklılığı ve çeģitliliği artırmıģtır.21 inci yüzyılda cam elyafı, karbon elyafı, aramid elyafı, boron elyafı ve doğal elyafları yaygın bir Ģekilde kompozitlerin üretiminde kullanılmaktadırlar. Yapılan çalıģmalarda, güçlendirme malzemesi ve matris arasındaki ara fazın (bölge) Kompozit malzemenin performansını direk olarak etkilediği açıkça görülmektedir. Bu nedenle, elyaf takviyeli kompozitlerde, polimerik matristen güçlendirme malzemesine aktarılan enerji araģtırmacıların ilgi odağı olarak önemli bir araģtırma konusu haline gelmiģtir. AFM (Atomik KuvvetMikroskobu) ve XPS (X-ıĢınları Fotoelektron Spektroskobisi) gibi yüzeyi analiz yöntemlerinin geliģtirilmesi kompozitlerin ara fazlarında yeni fiziksel ve kimyasal bir bakıģ sağlamıģtır. Öte yandan, Nanokil in kompozitte kullanımı, Nanotüp ve Graphen in sentezlenmesi, ara fazlarda nano partiküllerin kullanımının etkisi araģtırma konularında yeni ufuklar açmıģtır. Bu literatür çalıģmasında, baģlıca elyaf takviyeli kompozitlerde geliģme eğilimleri, ara faz yüzeylerininincelenmesi ve nanomalzemelerin kullanımı değinilecek konulardır. 33

80 LIVING RADICAL POLYMERS UNDER MELT PROCESSING CONDITIONS Ozcan Altintas, a,b Christopher Barner-Kowollik,*,a Manfred Wilhelm*,b a Preparative Macromolecular Chemistry and b Polymeric Materials Institut für Technische Chemie und Polymerchemie, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Engesserstr. 18, Karlsruhe, Germany. oezcan.altintas@kit.edu, manfred.wilhelm@kit.edu,christopher.barnerkowollik@kit.edu ABSTRACT In last decade, the academic use of living radical polymerization (LRP) techniques for the synthesis of well-defined narrow polydispersity polymers (e.g. PDI< 1.5) has rapidly increased due to the variety of applicable monomers and the more tolerant experimental conditions compared to living ionic polymerization routes. i Our activities are designed to develop a detailed understanding of the mechanistic changes occurring during thermomechanical and thermal stress of precision polymeric materials, while concomitantly understanding ii, iii, changes in their rheological and melt processing properties. iv Although the synthesis of LRP polymers as well as polymers with variable conjugation units with varied topology has been widely employed, there is no systematic knowledge regarding the stability of the functional groups of LRP polymers at elevated temperatures and under processing conditions. In the present study, thermomechanical stress was applied to the polymers via small scale extrusion as well as a rheological assessment (G' (t), G" (t) ) under processing conditions.detailed knowledge regarding the thermal and thermomechanicalstability of thepolymeric materials under industrially relevant processing conditions (e.g. melt extrusion) is provided. For instance, polymers synthesized via ATRP without bromine at critical points seem to be stable under melt processing conditions. 34

81 Figure 1.Comparison of the molecular weight distribution of the polystyrene before and after extrusion in a twin screw extruder at 200 C with a total residence time of 20 min. References Braunecker, W. A.; Matyjaszewski, K. Prog. Polym. Sci.2007, 32, 93. Altintas, O.; Riazi, K.; Lee, R.; Lin, C. Y.; Coote, M. L.; Wilhelm, M.; Barner-Kowollik, C. Macromolecules 2013, 46, 8079 Altintas, O.; Abbasi, M.; Riazi, K.; Goldmann, A. S.; Dingenouts, N.; Wilhelm, M.; Barner-Kowollik, C. Polym. Chem. 2014, 5, Altintas, O.; Josse, T.; Abbasi, M.; De Winter, J.; Trouillet, V.; Gerbaux, P.; Wilhelm, M.; Barner-Kowollik, C.Macromolecules2015, submitted. 35

82 THE SURFACE PROPERTIES OF THE SURFACE COATED PAPER WITH STYRENE-2-ETHYL HEXYL ACRYLATE BASE COPOLYMER STĠREN-2-ETĠL HEKZĠL AKRĠLAT ESASLI KOPOLĠMER KAPLI KÂĞIDIN YÜZEY ÖZELLĠKLERĠ Mehmet Özdemir, Mehlika Özdemir Alp, AyĢe Aytaç Veli Deniz Kocaeli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği Bölümü 41380, Umuttepe- KOCAELĠ, i.edu.tr ABSTRACT Recently, there is an increasing interest concerning the quality of printing and writing paper grades. The performance of the paper depends on the properties of the fibrous matrix and on the characteristics of the surface, which are affected by the quality of the pulp fibers, the chemicals added in the composition, the operations at the paper machine, and the modifications of the paper surface. These modifications include calendering and/or chemical treatments such as coating and surface sizing. Today, commonly used methods to improve the surface of the paper to make chemical modifications [1] Styrene-acrylate emulsion based copolymers are important materials used in many industrial applications due to the possibility of obtaining a large number of polymer products. The aging resistance and processing properties of Styrene-acrylate copolymers are very good because of the acrylate elastomers do not have double bonds or the degree of unsaturation is very low. The industrial importance of Styrene-acrylate copolymers has been explained by many research scientists in the literature [2]. In this study, styrene-2-ethyl hexyl 36

83 acrylate copolymer based surface sizing materials were developed by emulsion polymerization and applied to paper. On polymerization four different emulsifier (E-1, E-2, E-3 and E-4)at different feed rates (10%, 7% and 3%) and two different initiator (potassium persulfate (K) and 2, 2 -Azobis (2- methylpropionamidine) dihydrochloride (A)) were used and twentyfour different copolymers were obtained. The produced samples were named by type and amount of emulsifier and type of initiator. For example, E-2/10/K, it was produced by using E-2 emulsifier amount of 10% and potassium per sulphate initiator. Papers which were used in tests were produced by using Estanit (GmbH) paper machine. Produced papers were cut in 12x12 cm sizes for characterization tests. Coating process was performed by using Mathis SVA-IR-B 605 size press. In contact angle measurements, samples with coated copolymers with initiator A had more hydrophobic surface than samples with coated copolymers with initiator K (θc > 90 o ). The highest contact angle was o, it was found when using copolymer sample E-3/7/A. When Cobb test results were examined, it was found that the lowest Cobb results were obtained when using emulsifier E-3 with initiator A. When SEM results were analyzed paper did not lose its fibrous structure and E-3/7/K samples had a smoother surface than the other coated paper. Key words:emulsion Polymerization,styrene-acrylate, paper ÖZET Günümüzde baskıda kullanılacak yazı kâğıdının kalitesinin artırılması talebi giderek artmaktadır. Bu çeģit ürünlerin performansı lif yapılı ortama (matrix) ve kağıt yüzeyinin özelliklerine çok bağlıdır. Kâğıt yüzeyi de, kâğıt hamurunu lifli yapısıyla iliģkili olup, kâğıt hamuru hazırlanmasında ilave edilen kimyasallara, kâğıt makinesindeki iģlemlere ve kâğıt yüzeyinin modifikasyonlarına bağlıdır. Bu modifikasyonlar perdahlama ve/ya da kaplama, yüzey tutkallama gibi kimyasal iģlemleri içermektedir. Günümüzde baskı kalitesini arttırmak için yaygın olarak kullanılan 37

84 yöntem kağıt yüzeyine kimyasal modifikasyonlar yapmaktır[1]. Stiren-akrilat kopolimerleri; kopolimer bileģimi ve polimerizasyon iģlemi çeģitlendirilerek çok farklı polimer ürünleri elde edilebilen endüstriyel uygulamaları olan önemli bir malzeme sınıfıdır. Akrilik elastomerlerin çift bağlarının olmaması ya da doymamıģlık derecesinin az olması sebebiyle stiren-akrilat kopolimerlerinin yaģlanma direnci ve iģleme özellikleri çok iyidir. Stiren-akrilat kopolimerlerinin endüstriyel önemi bir çok araģtırmacı tarafından ortaya konulmuģtur [2]. Bu çalıģmada emülsiyon polimerizasyonu ile üretilen stiren-2-etil hekzil akrilat kopolimeri esaslı yüzey tutkallama malzemesi üretilip, kağıda uygulanmıģtır. Polimerizasyonda, 4 farklı emülgatör (E-1, E-2, E-3 ve E-4) farklı besleme oranlarında (%10, %7, %3) ve 2 farklı baģlatıcı (Potasyumpersülfat(K), 2,2 -Azobis(2 methylpropionamidine) dihydrochloride (A)) kullanılarak 24 adet kopolimer sentezlenmiģtir. Üretilen numuneler emülgatör çeģidi ve miktarı, baģlatıcı çeģidi olacak Ģekilde isimlendirilmiģtir. Örneğin E-2/10/K, E-2 emülgatöründen %10 miktarda kullanılarak, potasyüm persülfat baģlatıcısıyla üretilmiģtir. ÆalıĢmada kullanılan kağıtlar Estanit (GmbH) kağıt makinesinde hazırlanmıģtır. Hazırlanan kağıtlar karekterizasyon testleri için 12x12 cm boyutlarında kesilmiģtir. Kaplama iģlemi Mathis SVA-IR-B 605 kaplama presi kullanılmıģtır. Yüzey kaplaması yapılan kâğıtlarda temas açısı ölçümleri, mekanik testler, Cobb testleri ve SEM analizleri gerçekleģtirilmiģtir. Temas açısı ölçümlerinde A baģlatıcılı kopolimerler ile kaplı örnekler, K baģlatıcılı kopolimer ile kaplı örneklerine göre daha su itici (hidrofobik) özellik göstermektedir (θc > 90 o ). En yüksek temas açısı E-3/7/A kopolimerinde 108,92 o olarak bulunmuģtur. Cobb testi ölçümlerinde en az su emilimi E-3 emülgatörü ve A baģlatıcısı ile yapılan kopolimerde bulunmuģtur. SEM sonuçlarına göre kâğıt lifli yapısını korumaktadır. E-3/7/K kopolimeriyle kaplı kağıt örneğinde yüzey diğer örneklere göre daha pürüzsüz bir yüzeye sahiptir. Anahtar kelimeler: Emülsiyon polimerizasyonu, stiren-akrilat, kâğıt 38

85 Referanslar [1]Isabel M. T. Moutinho, Paulo J. T. Ferreira, Margarida L. Figueiredo, Impact of Surface Sizing on Inkjet Printing Quality,Ind. Eng. Chem. Res., ,2007 [2]M. N. Satheesh Kumar, Z. Yaakob, Siddaramaiah, Poly(styreneco-butyl acrylate) Latex-Reinforced Polyester Nonwoven Fabric Composites: Thermal and Morphological Studies Journal of Applied Polymer Science, ,

86 POLYBENZOXAZINE BASED NANOFIBERS FOR THE PRODUCTION OF COMPOSITE MATERIALS Yelda ErtaĢ, 1 Tamer Uyar 2 1 Institute of Materials Science & Nanotechnology, Bilkent University, Ankara, 06800, Turkey 2 UNAM-National Nanotechnology Research Center, Bilkent University, Ankara, 06800, Turkey ABSTRACT Purpose yelda.ertas@bilkent.edu.tr, uyar@unam.bilkent.edu.tr The purpose of this study is to produce nanofibrous materials from main-chain polybenzoxazine (MCPBz) resins by using electrospinning technique. Polybenzoxazines are recently developed class of phenolic resins which have outstanding properties, such as near-zero volumetric change upon curing, low water absorption, high glass transition temperature, high char yield and no by-products without any catalysts during curing. In addition, the molecular structure of polybenzoxazines facilitates immense design flexibility which enables tailoring the properties of the cured material for a wide range of applications. Electrospinning of polybenzoxazine resins is a quite new concept and to the best of our knowledge, the first report on the production of nanofibers from polybenzoxazines without blending with any other polymer was given by our group. Since nanofibers produced by electrospinning have several appreciable features such as a very large surface area to volume ratio and nanoscale pores, they exhibit distinctive chemical, physical and mechanical properties when compared to their bulk or film forms. We aim to combine these properties of nanofibers with fascinating properties of polybenzoxazines by electrospinning techbique to obtain more useful materials which can be applicable in electronics, filtration, aerospace and composites. 40

87 Materials And Methods Two different types of MCPBz (PBA-ad6 and PBA-ad12) resins were synthesized from 1, 6-diaminohexane (25 mmol), 1, 12- diaminododecane (25 mmol), bisphenol-a (25 mmol), and paraformaldehyde (100 mmol), by using solvent method. Structure of the synthesized MCPBz resines were confirmed by FTIR and 1 H NMR spectroscopies. Homogenous solutions of PBA-ad6 (30-40% w/v) and PBA-ad12 (15-20% w/v) were prepared in chloroform/dmf(4:1, v/v) mixture solvent system to produce nanofibers through electrospinning technique. Electrospinning parameters were optimized to obtain bead free and uniform nanofibers by varying the flow rate of the polymer solution (0.5 to 1.5 ml/h), applied voltage (10 to 20 kv) and tip-to-collector distance (10 to 20 cm).morphological properties of the obtained nanofibers were investigated by SEM.In order to obtain cross-linked polybenzoxazines, curing experiments were performed for PBA-ad6 and PBA-ad12 nanofibrous mats at different temperature steps ( C). Structural changes with the termal treatment was studied by FTIR spectroscopy and thermal properties of nanofibrous mats were investigated by DSC and TGA methods. Results And Discussions FTIR and 1 H NMR spectra of the PBA-ad6 and PBA-ad12 resins illustrate the successful synthesis of these novel resins.bead free and uniform nanofibers were obtainedfrom PBA-ad6 and PBA-ad12 resins after optimizing the electrospinning parameters. Both nanofibrous MCPBzmats were obtained as free-standing material, but, PBA-ad12 mat was more flexible than PBA-ad6 mat as shown in figure. 41

88 Figure Schematic representation of the formation of nanofibers by electrospinning technique and the photograph of the PBA-ad6 and PBA-ad12 nanofibrous mats. SEM images of nanofibrous mats after the thermal treatment and DSC thermograms show that these materials have very low melting temperatures (). On the other hand their curing temperatures are very high (), therefore when curing completed at 220 C, cross-linked and very fine films were obtained with flexible characteristic. This study revealed that thermal curing itself is not sufficient to obtain crosslinked MCPBz nanofibrous mats. Further investigations continue to overcome this drawback. Keywords: main-chain polybenzoxazine, resin, electrospinning, curing ÖZET Amaç Bu çalıģmanın amacı ana-zincir polibenzokzazin (MCPBz) reçinelerinden elektroeğirme yöntemi ile nanolifli malzemeler üretmektir. Polibenzokzazinler son yıllarda geliģtirilen bir tür fenolik reçinedir ve yüksek camsı geçiģ sıcakları, tavlama (curing) için güçlü asitlere ihtiyaçları olmamaları, tavlama sırasında herhangi bir toksik yan ürün oluģturmamaları, düģük su absopsiyonları ve yüksek kömürleģme verimleri gibi dikkat çeken özelliklere sahiptirler. Ayrıca polibenzokzazinlerin moleküler dizayn esnekliğine sahip olmaları, tavlanan malzemelerin çok geniģ uygulama alanlarına göre tasarlanabilmelerine imkan sağlamaktadır. Polibenzokzazin reçinelerinden elektroeğirme yöntemiyle nanoliflerin üretilmesi oldukça yeni bir konudur ve taģıyıcı matriks kullanılmadan sadece polibenzokzazin reçinelerinden nanolifler üreten çalıģma ilk defa grubumuz tarafından yayınlanmıģtır. Elektroeğirme yöntemi ile üretilen nanolifler yüksek yüzey alanına ve nano boyutta gözenekli yapıya sahip olmaları gibi üstün özelliklerinden dolayı, yığın ya da film halleriyle kıyaslandıklarında 42

89 ayırt edici kimyasal, fiziksel ve mekanik özellikler göstermektedirler. Elektroeğirme yöntemiyle üretilen nanoliflerin bu özellikleri ile polibenzokzazin reçinelerinin üstün özellikleri bir araya getirilerek, filtrasyon, elektronik, uzay ve kompozit alanlarında kullanılabilecek daha etkili malzemelerin üretilmesi hedeflenmektedir. Materyal Ve Yöntem 1, 6-diaminohegzan (25 mmol), 1, 12-diaminododekan (25 mmol), bisfenol-a (25 mmol), ve paraformaldehit(100 mmol), baģlangıç maddeleri kullanılarak iki çeģit MCPBz (PBA-ad6 and PBA-ad12) reçine sentezlenmiģtir. Sentezlenen bu reçinelerin molekül yapıları FTIR ve 1 H NMR spektroskopileri ile doğrulanmıģtır. Elektroeğirme yöntemi ile bu reçinelerden nanolifler üretmek için kloroform/dmf(4:1, v/v) solvent karıģımı içerisinde farklı konsantrasyonda PBA-ad6 (30-40% w/v) ve PBA-ad12 (15-20% w/v) solüsyonları hazırlanmıģtır ve elektroeğirme yönteminin parametreleri, uygulananvoltaj (10-20 kv), polimer solüsyonun akıģ hızı ( ml/h), ve iğne ucu ile kollektör arasındaki uzaklık (10-20 cm) optimize edilmiģtir. Elde edilen nanoliflerin morfolojik özellikleri ve ortalama lif çapları SEM ile incelenmiģtir. Æapraz-bağlı polibenzokzazin reçineleri elde edebilmek için PBAad6 ve PBA-ad12 nanolifleri için farklı sıcaklıklarda ( C) tavlama çalıģmaları gerçekleģtirilmiģtir. Termal muamele ile MCPBz reçinelerinde gerçekleģen yapısal değiģiklikler FTIR spektroskopisi ile incelenmiģtir ve termal özellikleri DSC and TGA yöntemleri ile araģtırılmıģtır. TartıĢma Ve Öneriler PBA-ad6 ve PBA-ad12 reçinelerinin FTIR ve 1 H NMR spektrumları bu iki yeni reçinenin baģarılı bir Ģekilde sentezlendiğini göstermiģtir. Elektroeğirme yönteminin parametreleri optimize edilerek boncuksuz ve düzgün morfolojide nanolifler üretilmiģtir. Her iki MCPBz den de elle tutulabilen nanolifli malzemeler üretilmiģtir, 43

90 ancak, PBA-ad12 nanolifleri Ģekilde görüldüğü gibi PBA-ad6 nanoliflerine göre daha esnek yapıya sahiptirler. ġekil PBA-ad6 ve PBA-ad12 nanolifli malzemelerin üretiminin Ģematik gösterimi ve bu malzemelerin fotoğrafları. PBA-ad6 ve PBA-ad12 nanolifli malzemelerinin termal muameleden sonraki SEM görüntüleri ve DSC termogramları bu malzemlerin çok düģük erime sıcaklığına sahip olduklarını göstermiģtir. Diğer taraftan tavlama sıcaklıklarının oldukça yüksek olmasından dolayı, tavlama iģlemlerinin 220 C'de tamamlanmasından sonra bu malzemelerden çaprazbağlı nanolifler yerine çok ince ve esnek yapıda çapraz-bağlı MCPBz filmler elde edilmiģtir. Bu çalıģma termal tavlama yönteminin tek baģına çaprazbağlı MCPBz nanolifler elde edebilmek için yeterli olmadığını göstermiģtir. Bu eksikliği gidermek için araģtırmalar devam etmektedir. Anahtar kelimeler: ana-zincir polibenzokzazin, reçine, elektroeğirme, tavlama 44

91 POLYMERIC COMPOSITES STRUCTURES AND APPLICATION AREAS / POLİMERİK KOMPOZİT YAPILARIN TEMEL BİLEŞENLERİ VE UYGULAMA ALANLARI 45

92 ABSTRACT TEXTILE STRUCTURES OF COMPOSITES KOMPOZĠTLERDE TEKSTĠL YAPILARI Yalın Aydin 1, Güngör Durur 2 1 Spinteks Tekstil ĠnĢaat A.ġ 2 Pamukkale Üniversitesi Tekstil Mühendisliği Bölümü aydin@spinteks.com One of the recently developed technological materials, composites can be examined under two categories as a raw material. While the first category is fiber structures forming the strength of the material, the second category is matrix structures. Besides, it is also known fiber structured composite materials are produced by combining raw materials with different implementation methods. As a good example of multidisciplinary practices, fiber-based composite materials are concerning textile-chemistry science as a raw material while the implementations are concerning engineering science. Each branch of science affects the characteristic of composite material produced as a result. Textile products examined in two main areas as natural and chemical fiber-based include every kind of textile raw materials, intermediates and end-used items ranging from textile fibers to yarn and fabric. Textile structures for composites are woven (dokuma), knitting (örme), non-crimp (kıvrımsız), brading (kordon) and 3D reinforced (3D takviyeli) fabrics. Textile structures are fabrics between producing composite materials and textile fibers. There are factors to be considered in woven fabrics for composite in addition to textile fibers usage of the known methods. The first one of these methods is the negative affection of the harms textile fibers may suffer, the second one is the sizing s critical importance for the fabrics, and the final one is the 46

93 main factors affecting fabric sensitivity which are shedding and beating-up. As a result, textile products and materials have an important part in the production and usage of composite materials. While the numbers of scientific practices about composite are increasing in recent years, it is remarkable that the practices are focusing on textile fibers-based composite materials. Keywords: Textile structures, 3D fabrics, fabric coating, carbon fabric ÖZET Son yıllarda geliģen teknolojik malzemelerdenkompozitler hammadde olarak 2 grup altında incelenebilir. Mukavemeti oluģturan lif yapıları bir grup iken diğer grupmatriks yapılardır. Ayrıca farklı uygulama yöntemleri ile hammaddeler bir araya getirilerek lif kompozit yapılı malzemeler üretildiği de bilinmektedir. Multidisiplin çalıģmaların iyi bir örneği olan lif bazlıkompozit malzemeler, hammadde olarak tekstil-kimya bilimini, uygulamalar ise mühendislik bilimini ilgilendirmektedir. Her bir bilim dalı sonuç olarak ortaya konulacak kompozit malzemenin özelliğini etkilemektedir. Doğal ve kimyasal lif bazında iki temel alanda incelenen tekstil ürünleri; tekstil liflerinden ipliğe, iplikten kumaģ yapılarına kadar her türlü tekstil hammaddeleri, ara maddeleri ve son kullanım ürünlerini içermektedir. Kompozitler için tekstil yapıları dokuma (woven), örme (knitting), kıvrımsız (non-crimp), kordon (brading) ve 3D takviyeli (3D reinforced) kumaģlardır. Tekstil yapıları, kompozit ürün üretilmesi ile tekstil lifleri arasında yer alan kumaģlardır.tekstil liflerinin kullanımı bilinen yöntemlerin yanı sıra kompozit için dokuma kumaģlarda dikkat edilmesi gereken unsurlar vardır. Bu unsurlardan ilki;tekstil liflerinin uğrayabileceği zararlarınkompozit ürünlerin özelliklerine olumsuz etkilemesi, diğeri kumaģlarda kaplamanın (sizing) kritik bir faktör 47

94 olması, son olarak dokuma kumaģlardaki hassasiyeti etkileyen faktörlerin baģında ağızlık açılması ve tefeleme iģleminin yer almasıdır. Sonuç olarak tekstil maddeleri ve ürünlerinin kompozit ürünlerin üretilmesinde ve kullanılması önemli bir payı vardır. Son yıllarda kompozit alanında yapılan bilimsel çalıģmaların sayısı hızla artarken, bu çalıģmaların içerisinde tekstil elyaf bazlıkompozit ürünler üzerindeki incelemelerin yoğunlaģması dikkat çekicidir. Anahtar kelimeler: Tekstil yapıları, 3D kumaģlar, kumaģ kaplama, karbon kumaģ 48

95 ADVANCED RESEARCH STUDIES ON THERMOPLASTIC COMPOSĠTES IN AUTOMOTIVE INDUSTRY OTOMOTĠV SEKTÖRÜNDE TERMOPLASTĠK KOMPOZĠTLER VE ĠLERĠ ARAġTIRMA ÇALIġMALARI ABSTRACT Aim Faruk Altan Yıldırım Farplas Oto Yedek Parçaları Ġml. Ġth. Ve Ġhr. A.ġ. High volume producable, recycling thermoplastic composites has gained much attention in the automotive in recent years. There were considerable improvements in material properties and processability. Weight reduction, usage of natural materials, hybrid components and innovative polymer processing technologies are among the research topicsrelated to thermoplastic composites at our institute. Different research studies that are explored will be reviewed in this presentation. Main aim is to utilize new materials and processed to meet the sustainability requirements of automotive industry along with high performance expectation, Material And Method In our studies continuous fiber reinforced thermoplastic (CFRT) composite components were used to compare with and replace high density steel materials. A special process was developed in order to use composite prepreg sheets and injection molding simultaneously. In order to match the high stiffness, strength and toughness of steel, 45% woven continuous glass fiber reinforced polyamide-6 matrix composites were selected. Long natural fiber reinforced (NRFP) polypropylene (PP) matrix composites were explored instead of mineral filled PP materials to 49

96 be used for large area components in the automotive. NFRP materials possess approximately 30% more stiffness and impact toughness with respect to their talc filled counterparts. Thermoforming the composites require high precision in temperature and pressure. In this study, these parameters were optimized in addition to special material selection. Physical plastic foaming during the injection molding process results in a total weight reduction of around 25% per part. Injection molding materials affect the kinetics of the foaming process and therefore the extent to which the foaming percentage climbs. Talc and glass fiber filled materials were investigated for their foaming properties. Discussion Materials selection, design and processing of CFRT composites result in up to 35% weight reduction depending on the component. NFRP materials on the other hand can replace mineral filled polymeric composites, contributing to lightweight and material sustainability.managing this material replacement, approximately 20% weight reduction of the component was achieved. Component design-for-material and fiber-matrix interactions play an important role on the performance.of both composites. Filler type and size optimized injection molding compounds and physical foaming methods, on the other hand, offer the possibility of weight reduction by relatively low efforts. Key Words: Thermoplastic Composites, Automotive plastics, Plastics processing, Structural Automotive Components. 50

97 ÖZET Amaç Otomotiv sektöründe yürütülen araģtırmalar arasında özellikle geri dönüģümlü ve yüksek adetli seri üretime uygun olan termoplastik kompozitlerson yıllarda öne çıkmaktadır. Araç ağırlıklarının azaltılması, çevreci ve yenilenebilir malzemelerin kullanımı, hibrit komponentlerin kullanımı ve yenilikçi polimer iģleme teknolojileri otomotiv plastiklerindeki baģlıca araģtırma konularını oluģturmaktadır. Bu çalıģmalardaki amaç yeni ve daha üstün özelliklere sahip malzemeler ve bunların iģleme proses yöntemlerinin otomotiv endüstrisindeki sürdürülebilirlik Ģartlarını karģılaması ve yüksek performans ve verimle çalıģmaları. Materyal Ve Yöntem ÆalıĢmalarımızda sürekli elyaf takviyeli termoplastik kompozitler (SETK) daha yüksek yoğunluklu ve ağır çelik araç komponentlerinin yerine kullanılmak üzere geliģtirilmiģtir. Kompozit levhaları Ģekillendirmek ve çoklu kalıplama yönteminde kullanmak amacıyla özel bir proses kullanılmıģtır. Æelik malzemelerin yüksek elastik modül, dayanım ve tokluk özelliklerini yakalayabilmek amacıyla %45 dokuma cam elyaf takviyeli poliamid 6 matrisli malzemeler seçilmiģtir. Uzun doğal elyaf katkılı polipropilen (PP) matrisli Kompozit malzemeler (DETK) büyük yüzeyli araç komponentlerinde mineral katkılı polimer kompozitlerin yerine kullanılmak üzere araģtırılmıģtır. DETK malzemeler, günümüzde kullanılan talc katkılı malzemelere oranla %30 daha yüksek elastisite modülü sergilemektedir. Bu kompozitlerin termoform yöntemi ile Ģekillendirilmeleri oldukça hassas sıcaklık ve basınç parametrelerine bağlanmaktadır. Bu çalıģmada kritik malzeme seçimi ve proses iyileģtirme çalıģmaları yürütülmüģtür. Plastik enjeksiyonda fiziksel köpürtme prosesi de mikrogözenekli polimer yapıları oluģturduğundan parça baģına %25 ağırlık 51

98 azaltılmasına olanak vermektedir. Plastik enjeksiyon prosesi ile iģlenebilen polimer kompozitler de malzemelerin köpürme kinetiklerini değiģtirerek % gözenek oranına etki etmektedir. Bu nedenle mineral ve cam elyaf katkılı malzemeler kullanılarak bu proseste iyileģtirilmesi çalıģmaları yürütülmüģtür. TartıĢma SETK malzemeler çeliklerin yerine kullanılarak araçlarda önemli hafifletme avantajları sağlamaktadır. Malzeme seçimi, tasarım ve proses iyileģtirilmesisonucunda araç komponentine bağlı olmak üzere %35 e varan hafifletme sağlanmıģtır. DETK malzemeler ise mineral katkılı polimer kompozitler yerine kullanılarak ağırlık avantajı sağlamakta ve sürdürülebilirliğe önemli katkı sunmaktadır. Malzemeye özel tasarımlar yapılması ve elyaf-matris etkileģiminin iyileģtirilmesi sonucu %20 ağırlık hafiflemesi gözlenmiģtir.dolgu malzemeleri optimize edilmiģ polimer compoundları ve plastik köpürtme prosesi de parça hafifletme amaçlı daha basit ve farklı fırsatlar olarak görünüyor. Anahtar Sözcükler: Termoplastik Kompozitler, otomotiv plastikleri, plastik iģleme teknolojileri, Yapısal Otomotiv Komponentleri. 52

99 DEVELOPMENT OF A DOME SHAPED CARBON COMPOSITE ROCKET MOTOR CASE KUBBE GEOMETRĠLĠ KARBON KOMPOZĠT ROKET MOTORU GÖVDESĠ GELĠġTĠRĠLMESĠ Azade Cihanbeylerden (A), BarıĢ Akgün (B), Eylem Özen (B), Hasan Hızlı (A), Ġbrahim Yılmaz (A) (a) Sevk Sistemleri Tasarım Müdürlüğü, ROKETSAN A.ġ., Ankara, (b) Malzeme ve Balistik Koruma Teknolojileri Müdürlüğü, ROKETSAN A.ġ., Ankara, acihanbeylerden@roketsan.com.tr, bakgun@roketsan.com.tr, ekahramansoy@roketsan.com.tr, hhizli@roketsan.com.tr, ibrahim.yılmaz@roketsan.com.tr ABSTRACT Aim Principally, rocket motor cases are light weight pressure vessels which are subjected to high pressure loads from inside and aerodynamic flight loads from outside. Composite pressure vessels are used as rocket motor cases due to their high stiffness,high specific strength andgood insensitive munitions properties together withtheir low weight, high corrosion resistance and easy degradation under heat. In this study,design, prototype production,development and verification phases of a carbon composite rocket motor case having dome shaped ends withinsensitivity and low weight characteristics are briefly introduced. Method Following the design phase, hydrostatic burst tests, environmental tests and static firings that were carried out in the scope of development and design verification studies of composite motor cases manufactured by wet filament winding process. Related process flow chart is given in Figure 1. 53

100 Desing Prototyping Developm ent and Verificatio n Developme nt Tests Verification Tests Hydrostatic Burst Tests Static Firing Tests-1 Environment al Tests Static Firing Test-2 Figure 1Development Process Flow Chart In the design of composite motor case, method of Netting Analysis was used. The front and back openings of the composite motor case were supported by metal domes. Additionally, to prevent effects of hot gases on structure of the case, inside of the case was insulated by EPDM rubber. In the scope of study, a number of 10 composite motor cases were manufactured by using filament winding method. Two of themwere used for hydrostatic burst tests, propellant casting and curing operations were performed to the others. Then, assembling processes were carried out. At hydrostatic pressure tests, composite motor cases were pressurized until they loose their structural integrity. Pressure and strain data were recorded throughout the tests. Development phase was finalized by static firing testsin which structural and ballistic performance data collected. In the scope of environmental tests, cases are subjected to a test series which simulates the limit environmental conditions/loadings that a rocket motor experiences throughout its lifecycle. Following the environmental tests, static firingswereperformed to obtainstructural and ballistic data. 54

101 Discussion and Suggestions In this study, iit is discussed if the configuration developed during the insensitive and light-weight rocket motor case development study complies with the desired performance requirements after being subjected to aforementioned tests. At the end of the test series, itwasshown that all the prototypes satisfy ballistic and mechanical/structural performance requirements.the development and verification studywas evaluated to be succesfull. Keywords: Rocket Motor Case, Carbon Composite, Filament Winding, Dome Geometry, Hydrostatic Burst Test, Environmental Tests, Static Firings ÖZET Amaç Roket motoru gövdeleri temelde, içeriden yüksek basınç yüklerine, dıģ taraftan da basma ve bükme tipi uçuģ yüklerine maruz kalan ince cidarlı basınçlı kaplardır. Ġnce cidarlı kompozit basınçlı kaplar, yüksek bükülmezlik değerleri ve yüksek özgül mukavemetlerinin yanı sıra düģük ağırlık, yüksek korozyon direnci ve sıcaklık altında kolayca bozunmaları sebebiyle bulundukları motora kazandırdıkları duyarsızlık özellikleri sayesinde roket motorlarında gövde olarak kullanılmaktadır. Bu çalıģmada, duyarsız ve düģük ağırlıklı motor gövdesi geliģtirme çalıģmaları kapsamında gerçekleģtirilen, her iki ucunda metal arayüzlere sahip, yerli karbon elyaf ile üretilmiģ kubbe geometrili kompozit roket motoru gövdesinin tasarım, prototipleme vetestlerle doğrulama çalıģmaları sunulmuģtur. Yöntem Tasarım faaliyetlerini takiben, ıslak filaman sargı yöntemiyle üretilmiģ prototipleringeliģtirme ve doğrulama çalıģmaları kapsamındahidrostatik patlatma testleri, çevresel testler ve statik ateģleme testleri gerçekleģtirilmiģtir.söz konusu çalıģmanın akıģıġekil 1 de gösterilmiģtir. 55

102 Tasarım Prototipleme GeliĢtirme ve Doğrulama GeliĢtirme Testleri Doğrulama Testleri Hidrostatik Patlatma Testleri Statik AteĢleme Testleri-1 Æevresel Testler Statik AteĢleme Testleri-2 ġekil 1GeliĢtirme Süreci AkıĢı Kompozit motor gövdesi tasarımında, literatürde Ağ Teorisi (ing. Netting Analysis) olarak bilinen yöntem kullanılmıģtır. Kompozit motor gövdesinin ön ve arka açıklık bölgeleri metal kubbeler kullanılarak takviye edilmiģtir. Bunun yanısıra, ateģleme esnasında motor içerisinde oluģan sıcak gazların gövdeyi yapısal olarak etkilememesi için motor gövdesinin içi EPDM ile yalıtılmıģtır. ÆalıĢma kapsamında filaman sargı yöntemi ile 10 adet kompozit motor gövdesi üretilmiģtir. Üretilen motor gövdelerinin iki tanesi hidrostatik patlatma testleri için ayrılmıģ, diğerlerine ise yakıt dökümü ve olgunlaģtırması gerçekleģtirilmiģtir. Hidrostatik patlatma testleri esnasında kompozit motor gövdeleri yapısal bütünlüklerini kaybettikleri noktaya kadar basınçlandırılmıģ ve patlama basıncı değeri ile gerinim ölçer verileri kaydedilmiģtir. GeliĢtirme dönemi, statik ateģleme tesleri ile sonlandırılmıģ, yapısal ve balistik performans verileri toplanmıģtır. Bunu takiben çevresel testler kapsamında; roket motorunun yaģam döngüsü boyunca maruz kalacağı limit çevresel 56

103 etkileri benzeģtiren, ısıl ve mekanik testleri de içeren bir test grubu uygulanmıģtır. Æevresel testleri takiben prototiplerin statik ateģlemeleri gerçekleģtirilmiģ,bu testler esnasında da yapısal ve balistik performans verileri toplanmıģtır. TartıĢma ve Öneriler Bu çalıģmada, duyarsız ve düģük ağırlıklı kompozit motor gövdesi geliģtirme ve doğrulama faaliyetleri kapsamında geliģtirilen roket motorunun,gerçekleģtirilen testler sonrasında tasarım aģamasında öngörülen performans isterlerini karģılayıp karģılamadığı değerlendirilmiģtir.test edilen tüm prototiplerin beklenen mekanik ve balistik performans isterlerini karģıladığı, böylece geliģtirme ve doğrulama çalıģmalarının baģarıyla tamamlandığı görülmüģtür. Anahtar Kelimeler: Roket Motoru Gövdesi, Karbon Kompozit, Filaman Sargı, Kubbe Geometrisi, Hidrostatik Patlatma Testi, Æevresel Test, Statik AteĢleme 57

104 APPLICATION AREAS OF POLYMERIC COMPOSITE STRUCTURES AND PRODUCTION TECHNOLOGIES / POLİMERİK KOMPOZİT MALZEMELERİN UYGULAMA ALANLARI VE ÜRETİM TEKNOLOJİLERİ 58

105 THE DEVELOPMENT OF COMPOSITE STRUCTURES CAPABLE OF ABSORBING RADAR WAVES RADAR DALGASI SOĞURABĠLEN KOMPOZĠT YAPILARIN GELĠġTĠRĠLMESĠ Serkan Kangal (A), MutluDevran Yaman (B),Lütfi Özyüzer (B), Metin Tanoğlu (A) (a) ĠYTE, Makine Müh. Böl.,35430, Ġzmir, (b) ĠYTE, FizikBöl., 35430, Ġzmir, ABSTRACT Polymer composites have found increasing number of applications in many areas such as defence, automotive, aerospace, energy, infrastructure, etc. In applications such as aerospace vehicles or wind turbine blades, composites can be employed to serve as a structural element, in addition to serve as Radar Absorbing Sturctures (RAS) with increased bandwidth of absorbance. In this study, radar absorbing continuous fiber reinforced polymeric composites that can be also utulized in structural applications were developed. Radar absorbing composites were designed, their radar absorbing properties were modelled, composites that have radar absorbing properties were manufactured and both model and experimental results were compared. RTM (resin transfer moulding) and vacuum infusiın techniques were employed for the processing of the composites. Radar absorbing materials (RAMs) are dielectric or magnetic materials that hve capacity for absorbing electromagnetic waves. Objective of this study is to design, fabricate and characterize RAMs 59

106 based on glass fiber reinforced epoxy composites within 2-18 GHz frequency range. For achieving radar wave absorbance, several structures such as Dallenbach layer, Salisbury screen and Jaumann absorber were designed and manufactured from polymeric composites. Glass fiber / epoxy system were employed as a base structure. Some special particulates were used as a filler for electromagnetic wave absorber in epoxy matrix. In Salisbury screens and Jaumann absorbers resistive sheets are used to increase the bandwidth of absorbance. Glass fabric surfaces were cotaed with thin layer of metallica conductor with surface resistances up to 1000 to act as a resistive layers. within the composite structure. Coatings were done by a large scale magnetron sputtering unit. Resulting structures achieve 12 db reflection loss with thicknesses varies from 2.65 to 3.15 mm and the resonant frequency detected as 7 GHz. Since it is expected from the developed Radar Absorbing Sturctures (RAS) that they will not only increase the bandwidth of absorbance, but also serve as a structural element, structural and physical performance of RAMs has been one of great importance. In this study, mechanical and thermomechanical properties of developed RAMs were also characterized to evaluate the structural performances. Theeffects pf the addition of fillerson the mechanical properties were investigated. Microstructural, mechanical, thermal and impact properties of the developed composites were characterized. Keywords:radar absorbing materials, RAM, radar absorbing structures, modelling, thin film, fiber reinforced composites, RTM and vacuum infusion techniques. 60

107 ÖZET Polimer kompozitler, savunma sanayi, otomotiv, havacılık, enerji, altyapı v.b. pekçok sektörde giderek artan oranda uygulama yeri bulmaktadır. Hava araçları veya rüzgar türbin kanadı gibi bir çok uygulamada, kompozitler yapısal eleman olarak entegre edilmesi yanında,geniģ soğurma aralığına sahip Radar Soğurabilen Yapılar (RSY) olarak da iģlevsellik göstermesi beklenebilmektedir. Bu çalıģmada, radar dalgası soğurabilen ve yapısal uygulamalarda kullanılabilecek nitelikte sürekli elyaf takviyeli polimerik kompozitler geliģtirilmiģtir. Radar dalgası soğurabilen kompozitler tasarlanmıģ, tasarlanan yapıların radar soğurabilme özelliği modellenmiģ, bu özelliğe sahip kompozit plakalar üretilmiģ, elde edilen sonuçların karģılaģtırması gerçekleģtirilmiģtir. Kompozitlerin üretimi için RTM (reçine transfer kalıplama) ve vakum infüsyon teknikleri kullanılmıģtır. Radar soğurabilen malzemeler (RSM)ler dielektrik veya manyetik malzemeler olup, elektromanyetik dalgaları soğurma özelliğine sahiptir. Bu çalıģmada, 2-18 GHz frekans aralığında, cam elyaf takviyeli epoksi kompozit esaslı Radar Soğurabilen Malzemeler (RSM)lerin tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu temel hedeftir. Radar dalgalarının soğurulmasının baģarılabilimesi için Dallenbach katmanı, Salisbury ekranı ve Jaumann soğurucusu gibi özel yapılar polimerik kompozitlerden tasarlanmıģ ve üretilmiģtir. Cam fiber / epoksi sistemi temel yapı olarak kullanılmıģtır. Belli özellikte partiküller epoksi matriksinin içinde elektromanyetik dalga soğurucu katkı olarak kullanılmıģtır. Salisbury ekranları ve Jaumann soğurucularında soğurma bant geniģliğini artırmak için direnç katmanları kullanılmaktadır. Cam elyaf yüzeyleri kompozit yapı içinde 1000 yüzey direncine kadar direnç katmanı görevi görmek amacıyla ince metalik iletken katmanı ile kaplanmıģtır. Kaplamalar, büyük ölçekli manyetik saçtırma ünitesi ile yapılmıģtır. Ortaya çıkan yapılar 2.65 ve 3.15 mm arasında kalınlıklara sahip olup, 7 GHz de rezonant frekansı tespit edilmiģt ve 12 db e kadar yansıma kayıpları elde edilmiģtir. 61

108 GeliĢtirilen kompozitlerden radar absorblama özelliği yanında yapısal performans da beklenmesi nedeni ile bu malzemelerin yapısal ve fiziksel performansları önem taģımaktadır. Bu çalıģmada geliģtirilen RSM lerin aynı zamanda mekanik ve termomekanik özellikleri de karakterize edilerek yapısal performansları da değerlendirilmiģtir. Dolgu malzemelerinin yapıya eklenmesinin mekanik ve fiziksel özelliklere etkisi incelenmiģtir. Kompozit yapıların mikroyapı, mekanik, termal ve darbe özellikleri karakterize edilmiģtir. Anahtar Kelimeler:radar absorblama (soğurma),radar absorblayan malzemeler, radar absorblayan yapılar,modelleme, ince film, fiber takviyeli kompozit, RTM ve vakum infüsyon teknikleri. 62

109 BIOCOMPOSITES FOR BIOMEDICAL APPLICATIONS: APPLICATIONS TO FABRICATION OF TISSUE ENGINEERING SCAFFOLDS ABSTRACT Dilhan M. Kalyon Institute Professor, Stevens Institute of Technology Hoboken, NJ Edu Our approach in bone tissue engineering is to provide synthetic porous biocompatible bone graft substitutes from biodegradable polymers (FDA approved) incorporated with bioactives that can be shaped precisely into biocomposites. Novel fabrication methods were developed to facilitate the formation of gradients of porosity and mediator concentrations to enable the requisite vascularization and matrix/cell interactions for healthy tissue regeneration. Three new processes were developed to generate realistic and reproducible biocomposite scaffolds for use in tissue engineering, i.e., hybrid twin screw extrusion and electrospinning, co-extrusion and twin screw extrusion and spiral winding. These technologies were applied to fabricate scaffolds with interconnected porosity principally from melts and solutions of various bioresorbable polymers incorporated with concentration distributions of nanoparticles of hydroxyapatite, HA, and -tricalcium phosphate, -TCP, for osteo-conductivity and various bioactives for cell proliferation and differentiation. Tissue constructs were generated by seeding the scaffolds with osteoblasts and adipose derived stem cells which were then proliferated/differentiated in bioreactors. In vitro experiments for analysis of cell growth and migration, histology and mechanical properties revealed that the novel biocomposite scaffolds are promising for repair of critical bone repair and arthrodesis for spine applications. 63

110 *The reported studies are the results of four PhD theses at Stevens, i.e., theses of Dr. S. Ozkan, Dr. C. Erisken, Dr. A. Ergun and Dr. X. Chen and collaborations with Professors Wang, Yu, Ritter, and Valdevit. 64

111 CELL PROLIFERATIONPERFORMANCEOF POLYCAPROLACTONE-HYDROXY APATITE COMPOSITES IN TISSUE ENGINEERING POLĠKAPROLAKTON-HĠDROKSĠ APATĠT KOMPOZĠTLERĠNĠN DOKU MÜHENDĠSLĠĞĠ UYGULAMALARINDA HÜCRE ÇOĞALMASI PERFORMANSLARI Yelda Küçükgöksel a, ġeyma TaĢdemir b, Aylin ġendemir Ürkmez b, Serap Cesur a Ege University, Faculty of Engineering, Chemical Engineering Department a, Bioengineering Department b, Bornova, Ġzmir kucukgokselyelda@gmail.com, seymacogan@gmail.com, aylin.sendemir@ege.edu.tr, serap.cesur@ege.edu.tr ABSTRACT Aim The aim of this study is to investigate the cell proliferation performance of polycaprolactone (PCL, hydrophobic and long biodegradation time) and hydroxy apatite (HA, high biocompatibility, weak mechanical properties) scaffolds combined with oleic acid and glycerol monooleate for improved composite properties for tissue engineering purposes. When they are used alone, the product properties are not sufficient. Material-Method Polymeric scaffolds were prepared by solvent casting-salt leaching method. Polycaprolactone (PCL) (Aldrich; Mn: ) and dichloromethane (DCM) (Merck) were used for the preparation of the polymeric scaffolds. Hydroxyapatite (HA) (Aldrich) was used as the inorganic additive. Oleic acid (O) (Riedel) and glycerol 65

112 monooleate (G) (Kimpeks A.ġ) as organic additives (OA) were selected to provide a homogeneous distribution of the ceramic material in the polymeric matrix and improve the product properties. Sodium chloride (NaCI) (Applichem) was used as the porogen. The prepared scaffolds were coded as PCL_HAwt%_OAwt%. Results BET analyses and mechanical tests were performed on 8 scaffolds (PCL_HA0_OA0, PCL_HA3_OA0, PCL_HA3_G1, PCL_HA3_G5, PCL_HA3_O5, PCL_HA20_OA0, PCL_HA20_G5 and PCL_HA20_O5) to determine the pore size, total pore volume, surface area and mechanical properties of these scaffolds. PCL_HA3_G5 has the highest total pore volume and standard deviation. The high standard deviation value shows the existence of macro and micro pores obtained by solvent casting-salt leaching method. Neat PCL and PCL_HA3_O5 have the lowest pore size values. The addition of 3 wt % HA caused a high increment in average pore diameter, total pore volume and surface area. From the mechanical tests, scaffolds which contain 20 wt% HA and 5 wt% organic additive (G or O) have the highest Young s modulus (E) value. Oleic acid addition causes an increment in E and stiffer material is obtained. These values are similar those of the tissues of smooth muscle, cerebral vein, myocardium, skin and cancellous bone. Elongation at break% values decrease with high load of organic additives possibly because of increasing pore sizes. Considering these results, four scaffolds were selected and extracts were prepared for the cytotoxicity and cell proliferation testsin vitro as neat PCL, PCL with 3wt% HA and 5wt% G or O and PCL with 20 wt% HA and 5wt% O. Smooth muscle cells (SMC) of sheep and L929 fibroblast cells of rat were used. There is no sign of cytotoxicity for the selected scaffolds in both SMC and L929 cells. Some samples showed higher cell viability than 100%, suggesting that these scaffolds might have proliferative properties. Only for non-diluted PCL_HA3_O5 and PCL_HA3_G5 66

113 in L929 cells, cell viability values are less than 70%. In SMC, when the samples were diluted, proliferation could be seen. High amount of G inhibits the proliferative effect. On PCL_HA3_O5 scaffold, both cell types start to proliferate quickly. After 48 hours, this activity stops prohibiting any conclusive decision on proliferative activity of O. There is also no accelerated proliferation on neat PCL scaffolds. For PCL_HA20_O5 scaffolds, the presence of HA buffers ph (acidity) so the proliferative effect of oleic acid can be seen clearly. High concentration of O induces apoptosis in various cell types, it is suggested that O might modulate signal transduction to enhance cell proliferation at low and nontoxic concentrations, but G has negative effect on proliferation of SMC. When the samples except for neat PCL were diluted, there is more proliferation for all scaffolds in SMC. Average cell viability after 24 hours was statistically analyzed by one sample t-test using SPSS Statistics 22 programme. There are statistically significant terms (p<0.05) except for PCL_HA3_G5 scaffolds in L929 cells. Discussion And Recommendations None of the tested composites showed any sign of cyto-toxicity. Addition of both O and HA significantly increased cell proliferation properties for both tested cell types. These new composites are promising candidates as tissue engineering scaffolds. Tissue regeneration properties, phenotypic characterization and functionality of in vitro produced tissues on these scaffolds must be tested as further evaluation for clinical use. Key Words: Polycaprolactone, Hydroxy apatite, Oleic acid, Glycerol Monooleate, Scaffold, Cell proliferation, Tissue engineering. ÖZET Amaç Doku mühendisliğinde tek baģlarına yeterli olamayan hidroksi apatit (HA, yüksek biyo uyumluluk, zayıf mekanik özellikler) ve polikaprolaktonun (PCL, hidrofobik ve uzun biyobozunma süresi), 67

114 oleik asit ve gliserol monooleat ile birlikte kullanımı ile üretilen yapı iskelelerinin özelliklerinin geliģtirilmesi ve hücre çoğalması performanslarının incelenmesidir. Malzeme-Yöntem Polimerik yapı iskeleleri tuz ilaveli-çözelti döküm yöntemi ile hazırlanmıģtır. Polimer olarak polycaprolactone (Aldrich; Mn: ), çözücü diklorometan(dcm) (Merck), inorganik katkı olarak ise hidroksi apatit (Aldrich) kullanılmıģtır. Seramik malzemenin polimer matrisi içinde homojen dağılımını sağlamak ve ürün özelliklerini geliģtirmek için organik katkı (OA) olarak oleik asit (O) (Riedel)ve gliserol monooleat (G) (Kimpeks A.ġ) seçilmiģ ve porojen olarak sodyum klorür (NaCI) (Applichem) kullanılmıģtır. Hazırlanan iskeleler PCL_%ağrHA_%ağrOA Ģeklinde kodlanmıģtır. Sonuçlar Dokuların yenilenmesi ya da değiģtirilmesi için kullanılabilecek, hazırlanan 8 yapı iskelesinin (PCL_HA0_OA0, PCL_HA3_OA0, PCL_HA3_G1, PCL_HA3_G5, PCL_HA3_O5, PCL_HA20_OA0, PCL_HA20_G5 ve PCL_HA20_O5) gözenek boyutu, toplam gözenek hacmi, yüzey alanı ve mekanik özelliklerin belirlenmesi için BET analizleri ve mekanik testler yapılmıģtır. PCL_HA3_G5 en yüksek gözenek hacmine ve standart sapma değerine sahip iskeledir. Yüksek standart sapma değeri, tuz ilaveli-çözelti döküm yönteminden kaynaklanan makro ve mikro gözeneklerin varlığını göstermektedir. Katkısız PCL ve PCL_HA3_O5 en düģük gözenek boyutuna sahip iskelelerdir. Ağırlıkça % 3 HA ilavesi ortalama gözenek hacmi, toplam gözenek hacmi ve yüzey alanında yüksek bir artıģa neden olmuģtur. Mekanik testlerden, ağırlıkça % 20 HA ve % 5 organik katkı (G veya O) içeren yapı iskelelerinin en yüksek Young modülü (E) değerlerine sahip olduğu görülmektedir. O katkısı E değerlerinde artıģa sebep olmuģ, daha sert malzemeler elde edilmiģtir. Bu değerler düz kas, beyin damarları, kalp kası, deri ve süngerimsi kemik dokunun E değerleri ile benzerdir. Yüksek miktarda organik katkı ile gözenek çapları arttığından, % kopmada 68

115 uzama değerleri düģmüģtür. Bu sonuçlar göz önüne alınarak, sitotoksisite ve in vitro hücre çoğalması testleri için 4 yapı iskelesi (katkısız PCL, PCL_HA3_G5, PCL_HA3_O5 ve PCL_HA20_O5) seçilmiģtir. Koyun düz kas hücreleri ve sıçan L929 fibroblast hücreleri ile çalıģılmıģtır. Ġki hücre hattı için de sitotoksik etkiye rastlanılmamıģtır. Proliferatif özelliklere sahip örneklerin canlılık değerlerinin % 100 ün üzerinde olduğu görülmüģtür. Yalnızca L929 hücrelerinde seyreltilmemiģ PCL_HA3_O5 ve PCL_HA3_G5 iskelelerinde, canlılık değerleri % 70 in altındadır. SMC hücrelerinde, örnekler seyreltildiğinde proliferasyon görülebilmektedir. Buradan yüksek miktarda G nin proliferatif etkiyi engellediği söylenebilir. Hücreler PCL_HA3_O5 yüzeyi ile karģılaģtığında hızlı bir Ģekilde üremeye baģlamaktadır. 48 saat sonra bu aktivite durmuģtur. Bu da O nun proliferatif aktivitesi hakkında kesin bir karar verilmesini engellemektedir. Katkısız PCL için, iki hücre tipinde proliferasyon olmadığı görülmektedir. PCL_HA20_O5 iskeleleri için ortamdaki HA varlığının ph ı (asiditeyi) tamponladığı ve bu Ģekilde O nun proliferatif etkisinin net olarak görüldüğü söylenebilir. O nun yüksek deriģimlerde kullanımı hücre ölümüne neden olduğundan, O, düģük ve toksik olmayan deriģimlerde, hücre çoğalmasını arttırmak için sinyal aktarımını ayarlamak amacıyla önerilebilir. Fakat SMC hücrelerinin proliferasyonunda G nin negatif etkisi olduğu söylenebilir. Katkısız PCL hariç diğer örnekler seyreltildiğinde, 48 saat sonra SMC hücrelerinde daha fazla proliferasyon görülmektedir. 24 saat sonraki % canlılık değerleri iki hücre tipi için de SPSS Statistics 22 programı kullanılarak tek örnek t-testi ile istatistiksel olarak analiz edilmiģ, L929 hücrelerinde PCL_HA3_G5 hariç, anlamlı değerler (p<0.05) hesaplanmıģtır. TartıĢma Ve Öneriler Test edilen kompozitler sitotoksik etki göstermemiģtir. PCL ile O ve HA birlikte kullanıldığında, iki hücre tipi için de hücre çoğalması özelliklerini büyük ölçüde arttırmıģtır. Bu yeni kompozitler doku mühendisliği iskelelerine aday olarak gösterilebilir. Klinik kullanım için; doku yenilenme özellikleri, fenotipik karakterizasyon ve bu 69

116 iskeleler üzerinde in vitro koģullarda üretilen dokuların fonksiyonelliği test edilmelidir. Anahtar Kelimeler: Polikaprolakton, Hidroksi apatit, Oleik asit, Gliserol Monooleat, Yapı iskelesi, Hücre çoğalması, Doku mühendisliği 70

117 EFFECT OF USING DIFFERENT BOUNDARY AND FLOW CONDITIONS ON PERMEABILITY MEASUREMENT EXPERIMENTAL RESULTS ANDAPPROPRIATE MOLD FILLING MODELINGOF VARTM FARKLI SINIR VE AKIġ KOġULLARININ GEÇĠRGENLĠK ÖLÇÜM DENEY SONUÇLARINA ETKĠSĠ VE UYGUN VARTM KALIP DOLUM MODELLEMESĠ M. Akif Yalcinkaya 1, Baris Caglar 1, E. Murat Sozer 1 Koç University, RumelifeneriYolu, Sariyer, Istanbul, Turkey myalcinkaya@ku.edu.tr, bacaglar@ku.edu.tr, msozer@ku.edu.tr ABSTRACT Permeability of a fiber preform is repeatedly measured within a domain of fiber volume fraction by varying the gap thickness of a material characterization mold. These continuous permeability measurement experiments are conducted with different injection boundary conditions (constant injection pressure and constant injection flowrate) and under different flow conditions (unsteady resin flow where the fiber preform is through unsaturated fiber preform and steady flow through saturated fiber preform). K Ae BV f Thediscrete results are then fitted by using a power law, to define a relationship between the permeability, Kand fiber volume fractionv f.a model based on Darcy law is developed and numerically solved to simulate1d resin flow and fiber compactionin VARTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding). The model requires permeability and compactioncharacterization of the preform as inputs. The results of the modelare compared with VARTM mold filling experiments. 71

118 Aim The aim of this study is to demonstrate how the VARTM mold filling simulation results are affected by the use of different permeability values obtained under different experimental conditions (resin injection boundary condition and whether the flow is transient or steady). Material and Method Fiber preform specimens are prepared by stacking e-glass fabric layers. The test fluid is diluted corn syrup instead of actual thermosetting resin considering the ease of use and safety. Continuous permeability measurement experiments with constant injection pressure and flowrate are conducted separately. In addition, fiber compaction characterization experiments are conducted to specify the relation between the compaction pressure and fiber volume fraction. This is important because the compaction pressure changes during the mold filling in VARTM as the resin pressure changes while propagating and thus, the permeability of the fiber preform changes as well. Different mold filling simulations of VARTM are run using the permeability and compaction characterization data, and compared with actual VARTM experiments. Discussion and Recommendations Darcy law has been conventionally used in the literature for modelling the resin flow through porous fiber reinforcement in liquid composite molding (LCM) processes. However, Darcy law was originally proposed for saturated water flow through sand and rocky beds, whereas the flow in LCM is unsaturated. A process modeler should be aware of this difference as well as the applicability domain while either (1) conducting permeability measurement experiments, or (2) selecting appropriate permeability data from many available databank in the literature. 72

119 Results This study presents the following results: (1) continuous permeability measurement experiments with different resin injection boundary conditions and flow conditions, (2) fiber compaction characterization experiments, (3) VARTM mold filling experiments, and (4) VARTM mold filling simulations. ÖZET Bu çalıģmada fiber elyafların geçirgenlikleri farklı kalınlıklarda özel bir karakterizasyon kalıbı kullanılarak ölçülmektedir. Bu sürekli geçirgenlik ölçümü deneyleri farklı enjeksiyon sınır koģulları (sabit enjeksiyon basıncı ve sabit enjeksiyon debisi) ve akıģ koģulları (düzensiz ve düzenli) ile yapılmakta ve kıyaslanmaktadır. Bulunan BV f sonuçlar K Ae eksponansiyeleğrisine uydurularak, geçirgenlik, K ve hacimsel fiber oranı, V f arasında bir iliģki belirlenmektedir. VARTM daki (vakum destekli reçine transfer kalıplama) kalıp içerisindeki 1 boyutlu reçine akıģını ve elyaf sıkıģmasını modelleyebilmek için Darcy kanununa dayanan bir model geliģtirilip, sayısal olarak çözülmektedir. Bu modelde elyafın geçirgenlik ve sıkıģma karakterizasyon verileri girdi olarak kullanılmaktadır. Modelin sonuçları, gerçek kalıp dolum deneyleri ile karģılaģtırılmaktadır. Amaç Bu çalıģmanın amacı, VARTM kalıp dolum simülasyonu sonuçlarının, farklı sınır ve akıģ koģulları kullanılarak elde edilen geçirgenlik değerleri kullanıldığında nasıl etkilendiğini incelemektir. Materyal ve Yöntem Deneylerde kullanılan elyaflar e-cam fiberlerle hazırlanmaktadır. Test sıvısı gerçek termoset reçine yerine, kullanımı ve temizlenmesi daha kolay olan viskozitesi ayarlanmıģ mısır Ģurubudur. Sürekli geçirgenlik deneyleri sabit enjeksiyon basıncı ve debisi için ayrı ayrı yapılmaktadır. Buna ek olarak, elyafın sıkıģtırma basıncı ve 73

120 hacimsel fiber oranı arasındaki iliģkinin belirlenmesi için sıkıģtırma deneyleri yapılmaktadır. VARTM da reçine akıģı devam ederken sıkıģtırma basıncı değiģmektedir ve bunun sonucunda kalınlık (dolayısıyla hacimsel fiber oranı) değiģmektedir. Bu da geçirgenlik değerlerinin lokal olarak değiģmesine neden olmaktadır. Bu veriler kullanılarak yapılan VARTM kalıp dolum simülasyonları, deneylerle karģılaģtırılmaktadır. TartıĢma ve Öneriler Sıvı kompozit kalıplama (LCM) yöntemlerinin modellenmesi, genel olarak Darcy kanununun kullanılmasıyla yapılmaktadır. Darcy kanunu gözenekli yapıdaki akıģı ifade etmektedir ve ilk olarak suyun,toprak ve kayalardan oluģan bir yapı içerisindeki doygun akıģını için önerilmiģtir. Fakat LCM deki akıģ, kalıp dolumu süresince doygun değildir. Ġmalat usulümodelleyicileri bu durumun farkında olmalı ve kullanacakları geçirgenlik verilerini bunu dikkate alarak belirlemelidir. Bunun için; (1) uygun geçirgenlik ölçüm deneylerini yapmalıdırlar, ya da (2) literatürdeki veri bankalarından uygun geçirgenlik değerlerini almalıdırlar. Sonuç Bu çalıģma Ģu sonuçları sunmaktadır: (1) farklı sınır ve akıģ koģulları altında yapılan sürekli geçirgenlik deneyleri sonuçları, (2) elyaf sıkıģtırma deneyleri sonuçları, (3) VARTM kalıp dolumu deneyleri, ve (4) VARTM kalıp dolumu simülasyonları. 74

121 DESIGN OF POLYMERIC COMPOSITE MATERIALS, PRODUCTION AND CHARACTERIZATION / POLİMERİK KOMPOZİT MALZEMELERİN TASARIMI, ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU 75

122 RELEASE AGENTS: IN THE SERVICE OF COMPOSĠTE MATERIALS IN ORDER TO OPTĠMĠZE QUALITY OF PARTS AND TOOL PROTECTION ABSTRACT Tomasz Krause Chem-Trend Europe Recently, aerospace component desıgn has been focusing on the use of thermoplastic composite materials, such as PEEK (polyetheretherketone), PPS (polyphenylene sulfide) and PEI (polyetherimide), for their ability to reduce aircraft weight and achieve fuel savings. Chem-Trend has a proven track record of addressing the challenges created when changing from the previously used thermoset materials to the new thermoplastic composite materials, such as their higher moulding temperature and difficulty in releasing from the mould. We offer a complete release agent system that is designed for high-temperature moulding processes. Our products offer reduced downtime and higher productivity so aerospace manufacturers can meet their production targets with the greatest efficiency. Moulding for aeronautical applications is extremely demanding, as parts are increasingly becoming larger and new automated processes are introduced. Chem-Trend s solutions for manufacturers using composite material include mould release systems and primers that protect the mould and allow for greater release-ease. Our products address two of the greatest concerns in aeronautical moulding: ensuring high-quality parts and protecting valuable tooling. 76

123 STRUCTURAL ANALYSIS OF A COMPOSITE MARINE PROPELLER BY FINITE ELEMENT METHOD KOMPOZĠT GEMĠ PERVANESĠNĠNSONLUELEMANLAR YÖNTEMĠ ĠLEYAPISAL ANALĠZĠNĠN GERÇEKLEġTĠRĠLMESĠ Hamdi Bal,M.Burak ġamģul, Rahim Can Peker, MilperPervaneTeknolojileri A.ġ. Teknopark Ġstanbul SanayiMah. TeknoparkBulvarı - 1/2A Z , Pendik Ġstanbul hamdi.bal@milper.com.tr, burak.samsul@milper.com.tr,can.peker@milper.com.tr ABSTRACT Aim Traditionally most of the marine propulsion systems are provided by propellers. Common materials used for these propellers are manganese aluminum bronze (MAB) and nickel aluminum bronze (NAB). Even though propellers made of NAB and MAB are highly stiff, reliable and affordable they have some weaker properties as well. Especially expensive machining process, poor acoustic damping properties that can lead to noise due to structural vibration, low corrosion and fatigue performance are main disadvantages of MAB and NAB marine propellers. To overcome these issues,it is considered to use polymeric composites which have high strengthto-weight and stiffness-to-weight ratios for last decades. Additionally composite marine propellers are non-magnetic and they have higher corrosion resistance, lower maintenance. They also have stealth which is especially crucial for naval vessels for mine hunting. There is a common interest to develop composite marine propellers because of properties described above. Thus, our aim in this study is 77

124 to develop a structural analysis method to compare metallic and composite marine propellers. Material-Method Conventional marine propeller structuralanalysis cannot fit the needs for composite marine propellers. So this study proposes an investigation of a method for structural analysis of composite marine propellers. Propellers have various sections and present work describes a procedure to create a finite element model of a composite marine propeller. In addition to that structural analyses are performed by ANSYS using the same propeller geometry with different material properties such as metallic and composite. After then the results are compared. Discussion In this study comparisons are done for propellers which are made of carbon fiber-epoxy and NAB materials. Regarding the analysis results show that carbon-epoxy marine propellers are more reliable. However carbon fiber composites have higher cost relatively to the NAB ones. Therefore for the further steps cost down studies should be done such as developing hybrid composite structures. Moreover another step should be the validation of analysis results with test cases. Keywords: Structural Analysis Method, Composite Marine Propeller,Finite Element Analysis (FEA),Mechanical Comparison, Stress Analysis. 78

125 ÖZET Amaç Genellikle çoğu deniz aracı, itki sisteminde pervaneler kullanılmaktadır. Bu pervanelerde sıklıkla bronz alaģımları olan mangan alüminyum bronz (MAB) ve nikel alüminyum bronz (NAB) malzeme kullanılmaktadır. MAB ve NAB gemi pervaneleri yüksek rijitliğe sahip, dayanım bakımından emniyetli ve düģük malzeme maliyetli olmasına rağmen bazı dezavantajları bulunmaktadır. Özellikle yüksek iģleme maliyetleri, titreģim ve istenmeyen seslerin oluģmasına neden olan düģük titreģim sönümleme özellikleri, düģük korozyon ve ömür dayanımı MAB ve NAB malzemeden yapılmıģ gemi pervanelerinin baģlıca dezavantajlarıdır. Bu sorunların ortadan kaldırılmasıamacıyla, son yıllarda yüksek dayanım-ağırlık ve yüksek rijitlik-ağırlık oranlarına sahip olan polimerik kompozitlerin kullanılması çözüm olarak düģünülmektedir. Bu bilgilere ek olarak, kompozit malzemeler ametal özellik gösterebilen, yüksek korozyon ve ömre sahip olan malzemelerdir. Özellikle ametal (manyetik görünmezlik) özelliği,mayın avlama gemileri için hayati öneme sahiptir. Yukarıda belirtilen özelliklerinden dolayı, polimerik kompozit malzemeler kullanılarak gemi pervanesi geliģtirilmesi çalıģmaları giderek artmaktadır. Bu çalıģmada da kompozit gemi pervanelerinin, metal olanlar ile yapısal olarak kıyaslanmasına yönelik bir yöntem geliģtirilmesi amaçlanmıģtır. Materyal-Yöntem Geleneksel gemi pervane yapısal analiz yöntemleri ile kompozit gemi pervanelerinin analizleri farklılık göstermektedir. Bu nedenle, bu çalıģmada kompozit gemi pervanesinin yapısal analizlerinin gerçekleģtirilmesi için kullanılabilecek bir yöntem anlatılmıģtır. Pervane kanat geometrisi farklı kesit ve eğriliklerden oluģmaktadır. Bu çalıģmada pervanelerin sonlu elemanlar modelinin nasıl oluģturulabileceği aktarılmıģtır. Ek olarak;bir gemi pervanesinin, metal ve kompozit malzeme özelliklerine sahip olacak Ģekilde,ANSYS programı yardımıyla,yapısal analizleri 79

126 gerçekleģtirilmiģtir. Daha sonra bu analiz sonuçları karģılaģtırılmıģtır. TartıĢma ve Öneriler Bu çalıģmada karbon elyaf-epoksikompozit ve NAB malzeme özelliklerine sahip pervaneler kıyaslanmıģtır. Elde edilen analiz sonuçları doğrultusunda kompozit malzeme ile çok daha emniyetli bir pervane geliģtirilebilmektedir. Fakat karbon elyafın görece yüksek maliyeti bir dezavantaj olarak gözükmektedir. Bu nedenle ileri aģamalarda maliyetleri düģürmek için hibritkompozit yapıların geliģtirilmesinin gerektiği düģünülmektedir. Bir diğer aģama ise yapılacak test çalıģmaları ile elde edilen analiz sonuçlarının doğrulanması olacaktır. Anahtar Kelimeler Yapısal Analiz Metodu, Kompozit Gemi Pervanesi,Sonlu Elemanlar Analizi,Mekanik Kıyaslama, Gerilme Analizi. 80

127 TENSILE PROPERTIES OF KNITTED FABRIC REINFORCEMENTS FOR STRUCTURAL COMPOSITES: EFFECT OF FIBRE TYPE AND FABRIC PROPERTIES YAPISAL KOMPOZĠTLER ĠÇĠN ÖRME KUMAġ TAKVĠYELERĠNĠN ÇEKME DAVRANIġLARI: LĠF TĠPĠ VE KUMAġ ÖZELLĠKLERĠNĠN ETKĠLERĠ Sinem Öztürk 1, Tuba Alpyıldız 2, Bülent Murat Ġçten 3, Arif Kurbak 2 1 Dokuz Eylül University, The Graduate School of Natural and Applied Science, Buca, Izmir, Turkey, 2 DokuzEylul University, Department of Textile Engineering, Buca, Izmir, Turkey 3 DokuzEylul University, Department of Mechanical Engineering, ABSTRACT Buca, Izmir, Turkey sinemozturk89@hotmail.com, Aim Textile composites, which are manufactured by combining the resin and textile (fibre, yarn and fabric) on a macroscopic scale, have been used since 1960 s due to their advantageous properties. Among the textile composites, knitted fabric reinforced composites were started to be used by the 90 s. In addition to the properties they have been providing, knitted fabric reinforced composites are preferred due to their formability and multi-axial structure, where design features are priority especially in structural applications. It is essential to know the properties of the composite components before the manufacturing process so that the manufacturing can start with the right material and also so that realistic input data can be fed to the modelling and estimation calculations performed prior to the manufacturing. Thus studies on the geometrical configuration in terms of fibre orientations, physical and mechanical properties of knitted fabric reinforcements produced with high performance fibres are still continuing [1-4]. 81

128 In this study, determination of the physical and mechanical properties of knitted fabric reinforcements, which are produced from high performance yarns, are aimed. With this aim, the effects of different fibre types and fabric parameters on the tensile strength of the reinforcements are investigated. In this way it will be possible to compare glass and aramid fibres in terms of the tensile strength of the resultant reinforcement fabric and then proper fabric structure will be determined. The obtained tensile properties can also be used as the input data for the software and modelling studies which are used to determine the suitability of the selected materials and reinforcing structure for the aimed application area before the production of composite materials. Materials and Methods Knitted fabric reinforcements are manufactured using high performance fibres as E-glass (136 tex) and aramid (168 tex) multifilament yarns with 4 different fabric structures as rib, full cardigan derivative, half cardigan and milano rib having 3 different stitch densities for rib fabrics and 2 different stitch densities for the other fabric types on 7 gauge flat knitting machine. For each fibre type, for each stitch density and for each fabric type, five samples are used to measure the fabric parameters and then breaking load values of the reinforcements are determined. In addition to investigating the effect of fibre type, the effect of fabric parameters such as fabric structure and stitch densities on the tensile strength of the reinforcement fabric is investigated. Properties of knittedreinforcementsandresults of the tensile tests can be seen in Table 1. 82

129 Table 1. Properitesandbreaking loads of knitted reinforcements Sa mpl e RG T RG N RG S RA T RA N RA S M AN M AS HC AN HC AS CD AN CD AS Fib re Typ e Gla ss Ara mid Knit Struct ure Rib Rib Milan o Half Cardi gan Cardi gan Deriv ative Loo p Den sity (l/c m 2 ) We ight (g/ m 2 ) Max. Breaking Force in WalewiseL oadings (N) * * *for these samples the test couldnot be reliased due to the max. Limit of the equipment stroke Discussion and Conclusion Max. Breaking Force in CoursewiseL oadings (N) When the reinforcements with the same fabric structure, same stitch density and areal weight are compared it is seen that the reinforcement fabrics knitted with aramid filament yarns have tensile strength values approximately 10 times more than the reinforcement fabrics knitted with glass filaments yarns. 83

130 For each type of fibre, it is observed that the tensile strength of the reinforcement fabrics increase with the increase in the stitch density of the fabric. For all of the fabric structures the walewise tensile strength of the reinforcements is found to be higher than the coursewise tensile strength. When the reinforcements with same areal weight but different fabric structure are compared it is found that Milano rib structure is the most advantageous structure in terms of both walewise and coursewise tensile strength. Keywords: tensile, drypreform, knit, glass, aramid, composite Acknowledgment The authors are greatly indebted to the TUBITAK for providing financial support (Project Number: 114M022). ÖZET Amaç Matris malzemesi ve tekstil takviye (elyaf, iplik ya da kumaģ) malzemesinin makro boyutta birleģmesiyle elde edilen tekstilkompozitleri sağladıklarıözellikler sebebiyle 1960 lı yıllardan beri kullanılmaktadır. Tekstil kompozitleri arasında örme takviyelikompozitler ise kullanımı 90 lı yıllarda baģlamıģ olup halen üzerinde araģtırmaların sürdürüldüğü bir malzemedir. Sağladıkları özelliklerin yanı sıra yüksek Ģekil alabilirlikleri ve çok eksenli yapıları sayesinde yapısal uygulamalarda tasarım için kolaylık sağlamaktadır. Kompozit bileģenlerinin özelliklerinin bilinmesiyle üretim öncesi doğru malzeme ile çalıģmaya baģlanmasının yanı sıra geometrik ve fiziksel özelliklerinin veri olarak girilmesini gerektiren modelleme ve tahminleme çalıģmaları için örme kumaģtakviyeli kompozitlerde takviye yapısının geometrik tanımlanması, fiziksel ve mekanik özellikleri üzerine özellikle yüksek performanslı ipliklerin kullanımı ile ilgili çalıģmalar yapılmaktadır[1-4]. 84

131 Bu çalıģmada örme tekstil takviyeleri olan yüksek performanslı liflerden üretilmiģ değiģik örme yapılarına sahip kumaģların fiziksel ve mekanik özelliklerinin belirlenmesiamaçlanmaktadır. Bu amaç ile farklı liflerin ve kumaģ parametrelerinin takviye kumaģ çekme dayanımlarına etkileri incelenmektedir. Böylece çekme dayanımları açısından cam ve aramid lifleri karģılaģtırılabilecek ve uygun kumaģ yapısı belirlenebilecektir. Ayrıca elde edilen çekme özellikleri kompozit malzemelerin üretiminden önce kullanım alanına uygun malzeme, takviye yapısı seçimlerinin kullanım alanına uygunluğunun belirlenmesi için kullanılan yazılım ve modelleme çalıģmalarında veri olarak kullanılabilecektir. Materyal ve metod Bu amaçla tekstil kompozit takviye malzemesi olarak kullanılmak üzere yüksek performanslı lifler olan E-cam(136 Tex) ve aramid (168 Tex) multifilament ipliklerinden3farklı sıklıkta rib, 2 farklı sıklıkta selanik, yarım selanik milano kumaģ yapılarında 7 incelikte düz örme makinesinde takviye yapılarıelde edilmiģtir. Her elyaf tipi, her sıklık ve her kumaģ yapısı için 5 er numune üzerinden takviye yapı parametreleri(sıklık, gramaj ve ilmek iplik uzunlukları) belirlenmiģ ve kumaģlara çekme testi yapılarak takviye malzemelerin kopma yük değerleri tespit edilmiģtir.elyaftipi etkisinin yanı sıra takviye yapı parametrelerinden sıklık ve kumaģ yapısının kopma yük değerlerine etkileri incelenmiģtir. Numune özellikleri ve elde edilen sonuçlar Tablo 1 de görülebilmektedir. 85

132 Tablo 1. Numune özellikleri ve çekme testi sonuçları Num une Lif Tipi Örm e Yap ısı Ġlme k sıklı ğı (1/c m 2 ) Gra maj (g/ m 2 ) Æubuk doğrultus unda Kopma Kuvveti (N) RGT RGN Cam Rib RGS Sıra doğrultus unda Kopma Kuvveti (N) RAT RAN Rib RAS MA Mil N ano MAS HCA N HCA S CDA N CDA S Ara mid Yarı m Sela nik Tam Sela nik Tür evi * * *Bu numuneler için test cihazının stroku yetersiz kaldığı için ölçümler gerçekleģtirilememiģtir. TartıĢma ve öneriler Aynı örme yapısına, aynı sıklık değerlerine ve gramaja sahip cam elyafından ve aramid elyafından örülmüģ takviye yapılar karģılaģtırıldığında aramid elyafı ile örülen takviye yapısının çekme dayanımının en az 10 kat daha fazla olduğu görülmüģtür. Her iki elyaf tipi içinde geçerli olmak üzere takviye yapıların sıklık değerleri arttıkça çekme dayanımlarının arttığı gözlenmiģtir. KumaĢ yapısı açısından ise aynı gramaja ama farklı kumaģ yapılarına sahip takviye yapılar karģılaģtırıldığında Milano rib yapısının hem sıra hem de çubuk doğrultularında daha yüksek çekme dayanımı gösterdiği tespit edilmiģtir. 86

133 TeĢekkür Yazarlar bu projenin gerçekleģmesine maddi katkıda bulunan TÜBĠTAK a teģekkürleri sunar (Proje Numarası: 114M022). Kaynaklar 1. Tsu-Wei Chou and Frank K. Ko Textile Structural Composites (Volume 9), Composite Material Series, Elsevier, S. Savci, J.I. Curiskis, M.T. Pailthorpe, A study of the deformation of weft-knit preforms for advanced composite structures Part 1: Dry preform properties, Composite Science and Technology, 2000; 60 p: M. de Araújo, R. Fangueiro and H. Hong, Modelling and simulation of the mechanical behaviour of weft-knitted fabrics for technical applications, Part I: General consideration and experimental analyses. AUTEX Research Journal, 2003; 3(3): Laura Balea, Gilles Dusserre, Gérard Bernhart, Mechanical behaviour of plain-knit reinforced injected composites: Effect of inlay yarns and fibre type, Composites: PartB, 2013;56 p:

134 ENHANCEMENT OF SHEAR PERFORMANCES OF FOAM CORE SANDWICH COMPOSITES KÖPÜK ÇEKĠRDEK ĠÇEREN SANDVĠÇ KOMPOZĠTLERĠN KAYMA PERFORMANSININ ARTTIRILMASI Hüseyin Erdem Yalkin 1, Bulent Murat Icten 2, Tuba Alpyildiz 3 1 Dokuz Eylul University, The Graduate School of Natural and Applied Science, Buca, Izmir, Turkey, 2 Dokuz Eylul University, Department of Mechanical Engineering, Buca, Izmir, Turkey, 3 Dokuz Eylul University, Department of Textile Engineering, Buca, ABSTRACT Aim Izmir, Turkey, erdemyalkin@gmail.com, bulent.icten@deu.edu.tr, tuba.alpyıldız@deu.edu.tr Nowadays the importance of lightweight structure is increasing day by day. In addition to their lightweight properties, sandwich composites have high rigidity. However the disadvantage of the sandwich composite is that core material has low mechanical properties. In order to increase the mechanical properties, the core of the sandwich composites should be reinforced through their thickness. The aim of this study is to investigate the shear behaviour of the sandwich composites reinforced through the thickness. Materials Method The sandwich composites are manufactured using PVC foam as the core, E - glass fabrics as the sheet materialand epoxy resin as the matrix material by vacuum infusion method. With the aim to improve shear properties of sandwich composites, three different types of specimens are designed. Standard sandwich composite is manufactured as reference specimen. As second type of specimen, core material is perforated to have holes with determined intervals and diameter before composite manufacturing. During vacuum 88

135 infusion these holes are filled with epoxy resin. As the last type of specimen, core material is perforated to have holes with determined intervals and diameter, then the core material is stitched with 2400 tex glass fiber by hand before composite manufacturing.shear tests are performed using specially designed apparatus according to ASTM C273 standard. Results and Discussion The comparisons are performed between perforated, perforatedstitched and reference (classically manufacturing material) sandwich composites. It is seen that through-the-thickness reinforcement highly affects the shear strength and shear modulus of the sandwich composites. Keywords: sandwich composites, glass fiber, foam core, stitching, shear properties Acknowledgement The authors are greatly indebted to the TUBITAK for providing financial support (Project Number: 213M603). ÖZET Amaç Günümüzde hafif yapıların önemi giderek artmaktadır. Hafif olmalarına ek olarak sandviç kompozitler yüksek rijitliğe sahiptirler.bununla birlikte sandviç kompozitlerin dezavantajı çekirdek malzemesinin düģük mekanik özelliklere sahip olmasıdır. Mekanik özelliklerini arttırmak için sandviç kompozitlerin çekirdek yapısı kalınlığı boyuca takviye edilmelidir. Bu çalıģmanın amacı, kalınlık boyunca takviye edilmiģ sandviç kompozitin kayma davranıģını incelemektir. Materyal-Yöntem Sandviç kompozitler, çekirdek malzemesi PVC köpük, kabuk malzemesi E-cam elyaf ve matris malzemesi epoksi reçine kullanılarak vakum infüzyon yöntemiyle üretilmiģtir. Sandviç kompozitin kayma özelliklerini artırmak için üç farklı tür numune 89

136 tasarlanmıģtır. Referans numune olarak sandviç kompozittedelinmemiģ köpük kullanılmıģtır. Ġkinci numune türünde çekirdek malzemesi belirli aralıkta ve çapta delinmiģtir. Ġnfüzyon sırasında bu deliklere epoksi reçine dolmaktadır. Son numune türünde ise çekirdek malzemesi belirli aralık ve çapta delindikten sonra sadece çekirdek malzemesi üretimden önce 2400 tex E-cam elyaf ile elle dikilmiģtir. Kayma deneyleri ASTM C273 standardına uygun özel olarak bu çalıģma için tasarlanmıģ bir aparatla yapılmıģtır. TartıĢma ve Öneriler DelinmiĢ, delinmiģ-dikilmiģ ve referans (deliksiz köpük) sandviç kompozit numuneler arasında karģılaģtırmalar yapılmıģtır. Kalınlık boyunca takviyenin,sandviç kompozitinkayma dayanımına ve kayma modülüne büyük etkisinin olduğu görülmüģtür. Anahtar kelimeler: sandviç kompozit, cam elyaf, köpük çekirdek, dikiģ, kayma özellikleri TeĢekkür Yazarlar bu projenin gerçekleģmesine maddi katkıda bulunan TÜBĠTAK a teģekkürleri sunar (Proje Numarası: 213M603). 90

137 RHEOLOGICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF NR AND NR/ENR BASED RUBBER COMPOUNDS REINFORCED WITH CHOPPED AND SIZED KARBON FĠBER KAPLANMIġ KESĠKLĠ KARBON ELYAF ĠLE TAKVĠYE EDĠLMĠġ NR VE NR/ENR ESASLI KAUÇUK KARIġIMLARININ REOLOJĠK VE MEKANĠK ÖZELLĠKLERĠ Bedriye Nur YeĢil 1,2, Bağdagül Karaağaç 1 1 Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Umuttepe YerleĢkesi 41380, Kocaeli 2 Rekor Kauçuk San. ve Tic. A.ġ.Velibaba Mah. Mimar Sinan Cad. No:17 Pendik 34896, Istanbul byesil@rekor.com; bkaraagac@kocaeli.edu.tr ABSTRACT Aim Main usage areas of natural rubber (NR) are tyreproduction and high elastic and strong rubber materials. NR can also be used by blending with epoxidized natural rubber (ENR) for some specific purposes such as higher tear strength, higher adhesion toother materials, lower gas permeation and antivibration applications. However, both rubber types have limited modulus values in single orin blend form. In this study, NR and NR/ENR based rubber compounds have been reinforced with chopped and sized (with different sizing materials) carbon fiber for utilizing in high modulus bridge bearings. Carbon fiber and ENR ratios have been selected as main variables. From this point of view, rheological and mechanical properties of some new rubber compound formulations have been compared. Also, aging behavior and resilience of mentioned vulcanizates havebeen investigated. 91

138 Material-Method NR is SVR-3L whichcontains 98% cis-1,4-polyisoprene. Epoxidizednaturalrubber (ENR 50) is epoxidized 50% in mole. Otheringredientsare N660 carbonblack, processoil, sulphur, zincoxide, stearic acid, N-isopropyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine (IPPD), 2,2,4-Trimethyl-1,2-Dihydroquinoline (TMQ), mikrokristalinwax, N-cyclohexyl-2-benzothiazyl sulfenamide (CBS) ve N,N'-diphenylguanidine (DPG) and all the mare traditionally used rubbe radditives. 6 mm choppedc arbon fiber has been obtained from DowAksa, Turkey in hydrocarbon and epoxysized form. Compounding has beenrealized in internalmixer (banbury) andtworollmill, subsequently. Main compound (without curatives) has been produced in internal mixer and then curatives have been added in two-roll mill. Rheological properties of the compounds have been determined at 150 ºC by using a moving de rheometer (MDR). Compounds have been vulcanized in a hydraulic pres with the act of pressure and heat during pre-determined optimum cure times. Hardness, tensile strength, elongation at break and modulus values of the vulcanizates have been measured. Also, elasticity has been tried to investigated by measuring resillience. Resultsand Discussion Higher cure extent values have been obtained for carbon fiber reinforced NR basedc ompounds than unreinforced base NR compound. Using carbon fiber as reinforcing agent has not a negative effect on flow and process ability properties of the compounds. Impressively high tensile modulus values have been obtained with carbon fiber without significat changes in other rheological and mechanical properties of NR base compound. However, slight increase in hadness may be eliminated with other solutions in case it is important for any specific purpose. Basic difference in rheological properties of NR and NR/ENR based compounds is shorter cure time. It is also remarkable that there is 92

139 not a significant change in cure extent values even for short curing times. ENR ratio has an upper limit if the mechanical properties of the material is considered. It is concluded that ENR addition may improve aging properties of NR based compounds up to subjected ratio. Keywords: Natural rubber (NR); Epoxidizednaturalrubber (ENR); Carbon fiber;rheological properties; Modulus ÖZET Amaç Doğal kauçuğun (NR) ana kullanım alanları araç lastiği ve yüksek elastikiyet ve mekanik dayanım gerektiren malzemelerdir. NR, yüksek yırtılma dayanımı, kaplanabilme, düģük gaz geçirgenliği ve titreģim emme gibi belirli kullanım alanlarında perasetik asit ile kimyasal olarak modifiye edilerek hazırlanan epoksidize doğal kauçuk (ENR) ile harmanlanarak da kullanılabilir. Bununla birlikte her iki kauçuk türünün de tek baģına ya da birlikte kullanıldıklarında modül özellikleri sınırlıdır. Bu çalıģmada NR ve NR/ENR esaslı kauçuk karıģımları, yüksek modül gerektiren köprü mesneti uygulamalarında kullanılabilmek üzere, farklı kaplamalar ile üretilmiģ kesikli karbon elyaf ile takviye edilmiģtir. Kullanılan karbon elyaf ve ENR oranları değiģken olarak seçilmiģ ve buradan hareketle hazırlanan farklı karıģımların reolojik ve mekanik özellikleri karģılaģtırılmıģtır. Ayrıca elde edilen vulkanizatların yaģlanma dayanımları ve elastikiyetleri de incelenmiģtir. Materyal-Yöntem KarıĢımlarda kullanılan NR, %98 cis-1,4-poliizoprenden oluģan SVR-3L tipi doğal kauçuktur. Epoksidize doğal kauçuk ise ticari adı ENR-50 olan ve molce%50 olarak epoksilenmiģdoğal kauçuktur. KarıĢımlarda kullanılan diğer bileģenler N660 karbon siyahı, proses yağı, kükürt, çinko oksit, stearik asit, N-izopropil-N'-fenil-p- 93

140 fenilendiamin (IPPD), 2,2,4-Trimetil-1,2-dihidroquinalin (TMQ), mikrokristalinwax, N-siklihekzil-2-benzotiazil sülfenamid (CBS) ve N,N'-difenilguanidin (DPG) kauçuk sanayinde yaygın olarak kullanılan ticari katkılardır. 6 mm uzunluğunda kırpılmıģ karbon elyaf, hidrokarbon kaplı ve epoksi kaplı olarak DowAksa firmasından temin edilmiģtir. KarıĢım hazırlama iģlemi önce dahili karıģtırıcıda (banbury) ve sonrasında açık mil olmak üzere iki aģamada gerçekleģtirilmiģtir. Dahili karıģtırıcı içinde piģirici sistemi dıģındaki tüm katkılar birleģtirilerek temel hamur üretilmiģ, devamında piģirici sistem milde eklenerek karıģıma son hali verilmiģtir. Hazırlanan hamurların reolojik özellikleri 150 ºC'de döner kalıp reometresi (MDR) kullanılarak belirlenmiģtir. KarıĢımlar, belirlenen optimum piģme süreleri uyarınca hidrolik preste basınç ve ısı etkisinde vulkanize edilmiģtir. Elde edilen vulkanizatların sertlik, kopma dayanımı, kopmada uzama değerleri, modül değerleri ölçülmüģtür. Ayrıca sıçrama dayanımları ölçülerek elastikiyet özellikleri hakkında bilgi edinilmiģtir. TartıĢma Ve Öneriler PiĢme genliği (cureextent) değerleri incelendiğinde, çapraz bağlanma derecesinin, hidrokarbon kaplı karbon elyaf ile takviye edilmiģ NR karıģımlarında, takviye edilmemiģ NR karıģımlarından yüksek olduğu ve karbon elyaf kullanımı ile malzemenin akıģkanlığında önemli bir değiģiklik olmadığı görülmüģtür. Karbon elyaf kullanımının karıģımların diğer reolojik ve mekanik özelliklerinde önemli bir değiģikliğe neden olmaksızın modül değerlerinde önemli oranlarda artıģ sağladığı görülmüģtür. Bununla birlikte sertlik değerlerindeki küçük artıģların kullanım amaçlarına göre çözülmesi gereken bir problem olduğu da söylenebilir. NR ve NR/ENRbazlıkarıĢımlarınreolojik özelliklerinde temel farklılık azalan piģme süreleridir.kısa sürede elde edilen piģme sırasında gerçekleģen piģme genliğinde ise önemli bir değiģiklik olmaması dikkat çekicidir.enroranı belirli bir sınırıaģtığında 94

141 malzemenin mekanik özellikleri kötüleģmektedir. Söz konusu sınıra kadar yaģlanma özelliklerinin ENRkullanımı ile geliģtirilebileceği söylenebilir. Anahtar Sözcükler: Doğal kauçuk (NR); Epoksidize doğal kauçuk (ENR); Karbon elyaf;reolojik özellikler; Modül 95

142 DEVELOPMENT OF THERMALLY CONDUCTIVE HBN- POLYAMIDE-6 COMPOSITES Andreas Leuteritz, Burak Kutlu and Ines Kühnert Leibniz-Istitut für Polymerforschung Dresden e.v.; Hohe Str. 6; Dresden, Germany ABSTRACT Thermally conductive polymers are considered as bottleneck in the thermal management of highly integrated parts in several areas. Such polymers find use in injection moulded casings for engine control units, computers and are of especial need in high power LED applications. Particularly suitable for increasing thermal conductivity of electrical insulating thermoplastic materials is hexagonal boron nitride (hbn). Hexagonal boron nitride is unlike cubic boron nitride rather soft and has structural similarity to graphite building up layers connected only by Van der Waals forces. hbn shows thermal conductivity of about 400 W/mK in plane direction. The filler size and loading, the compatibility of the filler with the matrix polymer and processing techniques play an important role in the final thermal conductivity of the composite. Especially, the shear induced orientation of anisotropic fillers is an obstacle for high thermal conductivity in z-direction. Combining fillers with different dimensions might be helpful to overcome that problem. Small-scale experiments were conducted with a DSM X- plore Microcompounder (15ml volume). Up-scaling was performed through a co-rotating twin screw extruder (Leistritz ZSE27MAXX) with a production rate of 10 kg/h. Thermal conductivities of prepared composites were measured using a laser flash method 96

143 (Netzsch Nanoflash LFA447). Results of thermal conductivity will be discussed. Keywords Hexagonal boron nitride, Polyamide-6, Thermal conductivity 97

144 INVESTIGATION OF CONTINUOUS FIBER REINFORCED PA6 AND PP MATRIX COMPOSITES AS STRUCTURALAUTOMOTIVE COMPONENTS SÜREKLĠ ELYAF TAKVĠYELĠ PA6 VE PP MATRĠSLĠ KOMPOZĠTLERĠN YAPISAL OTOMOTĠV KOMPONENT UYGULAMALARINDA ĠNCELENMESĠ Umut YerleĢen 1, Samet ġahin 1, Faruk Altan Yıldırım 2, Mustafa Öksüz 3 1 Marmara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü 2 Farplas Oto Yedek Parçaları Ġml. Ġth. Ve Ġhr. A.ġ. 3 Marmara Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Müh. Bölümü ABSTRACT Aim a.yildirim@farplas.com Inthe automotive industry, research studies to reduce the weight of vehicles include replacing steel parts with polymer composite materials. Continuous Fiber Reinforced Thermoplastics (CFRT) present a promising alternative tosteel components since they can be produced in high volumes by the insert molding method and they are 100% recycling. In this study,a test part was designed and produced by using PP and PA6 matrix continuous glass fiber reinforcedmaterials by using insert molding. Mechanical properties of the test parts were investigated in comparison to short and long fiber reinforced thermoplastics considering the conditions in automotive use. 98

145 Material And Method CFRT sheets and short-long fiber filled PP and PA6 materials were first analyzed for their mechanical properties. Insert molding method basically consists of these steps; cutting the sheets for the component shape, heating the laminates, thermoforming the laminates and back injection in the mold. Laminates of different thicknesses were produced using both PP and PA6 matrix sheets of 50% continuous glass fiber reinfocement. During the production of the test parts heating times and temperatures, cooling rates, injection pressure and material filling were optimized. Test parts were investigated for toughness and strength properties by 3-point bending method. Discussion Test parts that consist of CFRT laminates exhibited a much more ductile deformation behavior, with up to 4 times more strength, ductility and toughness with respect to their short fiber counterparts. This metallic like deformation behavior brings a considerable advantage with respect to thermosetting and short fiber composites, when metal replacement is concerned. Key Words Continuous Fiber Reinforced Thermoplastics, Insert Moulding Methods, Structural Automotive Components. ÖZET Amaç Araçların hafifletilmesine yönelik yapılan çalıģmalarda çelik yerine polimer kompozit malzemelerin kullanımı,otomotiv sektöründe en güncel araģtırma çalıģmaların arasında gelmektedir.sürekli elyaflı termoplastik kompozit malzemeler (SETK) plastik enjeksiyonda çoklu kalıplama (overmolding) uygulamaları sayesinde hızlı üretim ve yüksek mekanik dayanım göstermekte ve geri dönüģümlü 99

146 olmalarıyla da çelik komponentlerin yerini alabilecek özellikler gösterirler. Bu çalıģmada,çoklu (insört) kalıplama tekniği kullanılarak sürekli elyaf takviyeli PP ve PA6 kompozit malzeme kullanılarak yapısal bir test parçasıgeliģtirilmiģtir.test parçasınınmekanik davranıģları araģtırılarak otomotiv kullanımına uygunluğu incelenmiģ ve günümüzde otomotivde yapısal parçalarda kullanılan kısa ve uzun cam elyaflı komponentlerle kıyaslanmıģtır. Materyal Ve Yöntem Test parçası üretimi öncesinde çalıģmalarda kullanılacak SETK levha ve plastik enjeksiyon malzemelerinin çeģitli mekanik performansları incelenmiģtir. GerçekleĢtirilen çoklu kalıplama metodu, SETK levhanın istenilen parça boyutlarına göre kesilmesi, levhanın ısıtılması ve plastik enjeksiyon kalıbı ile Ģekillendirildikten sonra üzerine plastik enjeksiyon iģlemi adımlarından oluģmaktadır. ÆalıĢmadaincelenentest parçasının üretimi, çoklu kalıplama metodu ile farklı kalınlıklarda %50 sürekli cam elyaf takviyeli PP ve PA6 matrisli SETK levha kullanılarak gerçekleģtirilmiģtir.æoklu enjeksiyon kalıplama metodu adımlarında sıcaklık, süre, basınç ve malzeme optimizasyon çalıģmaları gerçekleģtirilmiģtir.üretilen test parçları darbe ve 3 nokta eğme testlerine tabi tutulmuģtur. TartıĢma SETK malzemeler kullanılarak geliģtirilen test parçası, 3 nokta eğme testlerinde, kısa cam elyafı ile güçlendirilmiģ aynı tasarımlara göre çok daha sünek bir deformasyon davranıģı, 4 kata kadar daha fazla bükülme dayanımı, süneklik ve toklukgöstermiģtir.metallerin yerine kullanılacağı düģünüldüğünde bu mekanik davranıģ termoset bazlı kompozitlere ve kısa cam elyaflı termoplastiklere göre önemli avantajlar sağlamaktadır. Anahtar Sözcükler:Sürekli Elyaf Takviyeli Termoplastik Kompozitler, Insört kalıplama Metodu, Yapısal Otomotiv Komponentleri. 100

147 PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF POLY(METHYL METHARCYLATE) MICROCAPSULES CONTAINING EPOXY RESIN AND MULTI WALL CARBON NANOTUBES EPOKSĠ REÇĠNE VE ÇOK DUVARLI KARBON NANOTÜPLER ĠÇEREN POLI(METĠL METAKRĠLAT) MĠKROKAPSÜLLERIN HAZIRLANMASI VE KARAKTERĠZASYONU M. Galip Icduygu 1, Meltem Asilturk 2, M. Cengiz Altan 3 1 Chemical Engineering Department, AfyonKocatepeUniversity Afyon, 03100, TURKEY, 2 Material Science and Engineering Department, AkdenizUniversity Antalya, 07058, TURKEY, 3 School of Aerospace and Mechanical Engineering, University of OklahomaNorman, OK73019, USA, mg_icduygu@yahoo.com, mltasilturk@gmail.com, altan@ou.edu ABSTRACT Aim Aim of this study is to prepare microcapsules with epoxy resin and carbon nanotube content, and to investigate the distribution of nanotubes inside the microcapsules. Materials And Experimental Methods For this purpose, EPON828 resin was purchased from Miller Stephenson Chemical Company. Dichloromethane (DCM), Poly(methyl metharcylate) [Mw ], Sodium Dodecyl Sulphate (SDS) and Multiwall Carbon Nanotube (MWCNT) were obtained from Sigma Aldrich Company. 101

148 Nine different microcapsules were prepared in 0.25, 0.50, 1.00, 2.00% MWCNT/EPON 828 w/w ratios by using 300, 500, 800, 1000 rpm mixing speeds and prepared samples were characterized by using FTIR, SEM, Confocal Microscopy and TG techniques. EPON 828/PMMA weight ratio was adjusted as one and microcapsulation temperature was kept constant at 40ºC. Results And Dıscussıon Results show that the number and volume of MWCNT clusters are closely related with carbon nanotube content and mixing rate. It is possible to obtain microcapsules with smaller size distribution and standard deviation by increasing mixing rate. However microcapsules with sponge type core start to appear at high mixing rates. Epoxy/PMMA ratio is smaller than one, implying that part of the resin is washed away by encapsulating with surfactant. More epoxy resin can be accommodated inside the capsules by increasing the carbon nanotube amount used in the encapsulation process. This could be related with the preferential distribution of the resin among PMMA microcapsules and surfactant micelles. Increase in amount of carbon nanotube also created a rigid shell that can be fractured easily upon applied pressure which could be especially beneficial self healing applications. Keywords: PMMA microcapsules, epoxy resin, carbon nanotube ÖZET Amaç Bu çalıģmanın amacı epoksi reçine ve karbon nanotüp içeren mikrokapsüllerin hazırlanması ve kapsül içindeki nanotüplerin dağılımının incelenmesidir. Materyal Ve Yöntem Bu amaçla EPON 828 reçine Miller Stephenson Chemical Firmasından satın alınmıģtır. Dikolorometan (DCM), Poli(metil 102

149 metakrilat) [Mw ], Sodyum Dodesil Sülfat (SDS) ve çok duvarlı karbon nanotüp (MWCNT) Sigma Aldrich Firmasından temin edilmiģtir. Ağırlıkça MWCNT/EPON 828 oranı%0.25, 0.50, 1.00, 2.00 olacak Ģekilde 300, 500, 800, 1000 rpm karıģtırma hızlarında 9 farklı mikrokapsül hazırlanmıģ ve hazırlanan örnekler FTIR, SEM, Konfokal Mikroskop ve TG yöntemleri kullanılarak karakterize edilmiģtir. Örneklerde hazırlanırken EPON 828/PMMA oranı ağırlıkça bir olacak Ģekilde ayarlanmıģ ve mikrokapsülasyon sıcaklığı 40ºC de sabit tutulmuģtur. TartıĢma Ve Öneriler Sonuçlar mikrokapsül içindeki MWCNT yumaklarının sayısının karbon nanotüp miktarı ve karıģtırma hızı ile yakından ilgili olduğunu göstermiģtir. Aynı zamanda karıģtırma hızını değiģtirerek daha küçük parçacık boyutuna ve daha dar boyut dağılımına sahip mikrokürelerin elde edilmesi mümkündür. Ancak karıģtırma hızının artmasıyla birlikte sünger türü bir kora sahip mikrokapsüller görülmeye baģlamaktadır. Örneklerin tamamında Epoxy/PMMA oranı birin çok altındadır. Bu reçinenin büyük bir kısmının yüzey aktif madde tarafından da sarıldığını ve yıkama iģlemi sırasında ortamdan uzaklaģtığını göstermektedir. Ancak kapsül içindeki MWCNT miktarını artırılmasıyla, kapsül içindeki reçine miktarının artırılması mümkündür. Bu reçinenin PMMA ve yüzey aktif madde arasında seçimli dağılmasıyla ilgili olabilir. Karbon nanotüp miktarının artmasıyla uygulanan basınçla kolayca kırılabilecek daha sert bir kabuğun elde edilmesi olasıdır ve bu kendi kendini tamir eden sistemler için faydalı bir özellik olabilir. Anahtar kelimeler: PMMA mikrokapsül, epoksi reçine, karbon nanotüp 103

150 DESIGN OF DIMENSIONALLY STABLE FLAX/POLYPROPYLENE COMPOSITE PLATES BY USING STOCHASTIC OPTIMIZATION STOKASTĠKOPTĠMĠZASYONĠLEBOYUTSALKARARLIKE TEN/POLĠPROPĠLEN KOMPOZĠT PLAKALARIN TASARIMI Levent Aydın 1, Burcu Karaca Uğural 2,Esen Özdoğan 2, 1 Ġzmir Katip Æelebi Üniversitesi, Makine Mühendisliği, Ġzmir- Türkiye 2 Ege Üniversitesi, TekstilMühendisliği, Ġzmir-Türkiye ABSTRACT Introductıon burcu.karaca@ege.edu.tr Research projects on development of eco-friendly and lightweight engineering structures in automotive industry have become obligatory due to End-of-Life Vehicles Directives and regulations on emission limits (Euro 5 & Euro 6). Ecological approach in automotive industry have stated that natural fibers are of great importance as alternative reinforcing materials to glass fibers since being agricultural sustainable material and lighter. Among the natural fibers; having relatively high specific strength and low density, flax is the most attractive fiber. However dimensional instability at varied temperatures can become a drawback owing to high moisture absorption property of flax fibers. Since mechanical properties of the composites can be affected by moisture and temperature, dimensional change induced by moisture and temperature is a significant parameter in design of such composites. In order to obtain efficientdesignsfor the composite materials, it is necessary to perform some ofthe optimization 104

151 methods. In design and optimization process, traditional optimization techniques can not be applied to composites or may be used only in limited cases due to complicated mechanical expressions of the composites. Therefore, the use of stochastic optimization methods such as Genetic Algorithm, Particle Swarm and Simulated annealing are appropriate. In the present study, optimization problems of stacking sequencesin flax/polypropylene composite plateshave been solved in order to obtain high dimensional stability. Aim The main goal of this study is to figure out the optimum stacking sequences of unidirectional flax/polypropylene composite prepregs in order to minimize the dimensional changes at variedtemperatures. Material And Methods Unidirectional flax/polypropylene composite prepregswere manufactured by hot pressing process of flax/polypropylene commingled yarns. Thermal expansion coefficients of composite plates were calculated from length versus temperature graphics obtained from dynamic mechanical analysis (DMA). In design part, the classical lamination theory is utilized to determine the effective elastic modulus and the effective thermal expansion coefficients. Effective elastic properties, which define the fitness functions, have been used to obtain the optimum fiber orientation angles of each layer by improved hybrid genetic algorithm. Results And Discussions In this section, optimumresults of design studies for laminated flax/polypropylene composite platebased on improved hybrid Genetic Algorithmare presented for coefficient of thermalexpansion and elastic moduli.it should be noted that, resulting fiber orientation angels automatically minimize the coefficient of moisture expansion and this provides some advantages especially for the materials used 105

152 in satellite structures. Therefore, it is sufficient to minimize the coefficient of thermal expansion only and not necessary to solve a new optimization problem in order to minimize the coefficient of moisture expansion of the composites. It is seen that mechanical loads dominate to thermal effect in model problems for given loading and environmental conditions. Keywords: flax/polypropylene composite plates, dimensional stability, stochastic optimization ÖZET GiriĢ Ömrünü TamamlamıĢ Araçlar yönetmeliği (ELV) ve emisyon sınırlarındaki düzenlemeler (Euro 5 & Euro 6); otomotiv endüstrisinde hafif ve çevre dostu mühendislik yapılarının geliģtirilmesine yönelik araģtırma projelerini zorunlu hale getirmiģtir. Otomotiv endüstrisinde çevreciyaklaģımlar; tarımsal sürdürülebilir ve hafif malzemeler olan doğal liflerin cam liflerine alternatif takviye malzemesi olarak kullanılmasının büyük önem taģıdığını ifade etmektedirler. Doğal lifler arasında, düģük yoğunluk ve diğerlerine nazaran yüksek özgül mukavemet özellikleri ile keten lifleri en çok ilgi çeken liftir. Ancak keten liflerinde, yüksek nem absorbsiyon özelliği nedeniyle çeģitli sıcaklıklarda boyutsal kararsızlık problemi ortaya çıkmaktadır. Kompozit malzemelerin mekanik özellikleri, nem ve sıcaklıktan etkilenebildiği için, nem ve sıcaklığın neden olduğu boyutsal değiģimler tasarım aģamasında önemli bir parametre haline gelmektedir. Kompozit malzemelerintasarlanıp geliģtirilmesi için çeģitli optimizasyon yöntemlerinin kullanılması, sistematik bir yaklaģım sağlamaları sebebiyle son dönemde oldukça tercih edilen bir yol olmuģtur.kompozit malzemelerin mekaniğinde ortaya çıkan fonksiyonlarınkarmaģıklığı, geleneksel optimizasyon tekniklerinkullanımını imkansız kılmakta yada sadece kısıtlı durumlar için uygulanabilir hale sokmaktadır. Bu gibi 106

153 durumlardagenetik Algoritma, Parçacık Sürü ve BenzetimliTavlama gibi stokastikoptimizasyon yöntemlerinin kullanılması uygundur. Bu çalıģmada, keten/polipropilen kompozit plakalarda yüksek boyutsal kararlılığın sağlanmasına yönelik tabaka açı dizilimo ptimizasyon problemi çözülmüģtür. Amaç ÆalıĢmanın ana amacı, farklı sıcaklıklarda boyutsal değiģimin en aza indirgenmesi için keten/polipropilen kompozit tabakaların optimum açı dizilimlerinin belirlenmesidir. Materyal-Yöntem Tek yönlü keten/polipropilentabakalı kompozitler, keten/polipropilen karıģım ipliklere sıcak presleme iģleminin uygulanması ile üretilmiģtir. Kompozitlerin ısıl genleģme katsayıları, dinamik mekanik analiz cihazı (DMA) ile elde edilen uzunluksıcaklık grafiklerinden hesaplanmıģtır. Tasarım bölümünde,efektif elastiklikmodülü ve efektif ısıl genleģme katsayısının belirlenmesinde klasik laminasyon teorisi kullanılmıģtır. Amaç fonksiyonunu tanımlayan bu efektif malzeme özellikleri, modifiye edilmiģ hibrit genetik algoritma ile liflerin optimum yönlenme açılarının bulunmasını sağlamıģtır. SonuçlarVeTartıĢmalar Bu bölümde, tabakalı keten/polipropilenkompozitleriçin yapılan tasarımdaoptimum ısıl genleģme katsayısı ve elastiklik modülü sonuçları,modifiye edilmiģ hibrit genetik algoritmayöntemi ile bulunmuģtur. Burada dikkat edilmesi gereken önemli bir husus Ģudur ki; belirlenen bu lif yönlenme açıları ile nem genleģme katsayısı da kendiliğindenazalmaktadır.bu durum yukarıda bahsedilen otomotiv uygulamaları yanında özellikle uydu ve havacılık sektöründe kullanılacak malzemeler için de avantaj sağlamaktadır. Bu nedenle, yalnızca ısıl genleģme katsayısının minimize edilmesi yeterlidir ve nem genleģme katsayısının en aza 107

154 indirilmesi için yeni bir optimizasyon probleminin çözülmesine gerek yoktur. Sonuç olarak, model problem için verilen yükleme ve ortam koģullarında mekanik yükleme etkilerinin ısıl etkilere baskın olduğu görülmektedir. Anahtar Kelimeler: keten/polipropilenkompozit plakalar, boyutsal kararlılık, stokastikoptimizasyon 108

155 COMPARATIVE INVESTIGATION ON THE CHEMICAL PROPERTIES OF COMPOSITE BASED DIRECT, INDIRECT AND CAD/CAM RESTORATIVES CURED VIA DIFFERENT POLYMERIZATION TECHNIQUES: A PRELIMINARY STUDY FARKLI POLĠMERĠZASYON TEKNĠKLER ĠLE SERTLEġTĠRĠLENKOMPOZĠT ESASLI DĠREKT, ĠNDĠREKT VE CAD/CAM RESTORATĠFLERĠN KĠMYASAL ÖZELLĠKLERĠNĠN KARġILAġTIRMALI OLARAK ĠNCELENMESĠ: BĠR ÖN ÇALIġMA Tijen Pamir 1 Elif Ercan 1, Güralp Özkoç 2 1Ege Üniversitesi DiĢ hekimliği Fakültesi Restoratif DiĢ Tedavisi Anabilim Dalı Ege Üniversitesi DiĢ hekimliği Fakültesi Restoratif DiĢ Tedavisi Anabilim Dalı, 35100, Bornova, Ġzmir 2Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği Bölümü Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği Bölümü, Umuttepe YerleĢkesi, Kocaeli, Ġzmit tijenpamir@gmail.com, dtelifercan@gmail.com, guralp.ozkoc@kocaeli.edu.tr ABSTRACT Aim The purpose of this preliminary in vitro study was to comparethe unsaturated aliphatic C=C- double bond ratios, monomer conversions and monomer release of the direct and indirect dental polymer composites and a CAD/CAM polymer nanoceramic which were cured with different polimerization techniques. 109

156 Materials and Methods In this study, three samples of direct (Gaenial Posterior, GC Dental Products, Aichi, Japan) and indirectpolymer composite (Tescera Body, 3M Espe, St. Paul, MN, USA) 5 mm indiameter and2 mm thickness were used. LED light-curing unit (Bluephase, Ivoclar Vivadent AG, Liechtenstein) polymerized the samples of direct polymer composite while laboratory oven with light/heat/water and pressure was used for the polymerization of indirect polymer composite. Samples in same dimension were sectioned from CAD/CAM polymer nanoceramic block also. All samples were stored in tightly closed brown glass bottles which contains silica gel. Then unsaturated aliphatic C=C- bond ratios after polimerization and monomer conversions of the samples were determined with ATR-FTIR (PerkinElmer Spectrum 100, MA, USA). Additionally, three samples of the same materials were further prepared using similar procedure and stored in 75% ethanol-water mixture during 7 days at 37 0 C. The storage solutions were analyzed with gas chromatography coupled mass spectrometer (GC/MS)(Trace GC Ultra-DSQ II, Thermo Scientific TM, CA, USA) in order to follow released monomers from the materials. Results, Discussion and Recommendations It was observed that the results of FTIR and GC/MS pointed out different data among the polymerization techniques and material groups. FTIR presented none peak ratio for unsaturated aliphatic - C=C- bonds of CAD/CAM polymernanoceramic while the most remaining bonds belonged to direct polymer composite. Similarly, the lowestamount of monomer release was determined for CAD/CAM polymernanoceramic. It is recommended that these experiments must be repeated to obtain a statistically significantconclusion. Furthermore,mechanical properties of the same materials should be determined and possible relationships and/or correlations should be investigated between the results of chemical and mechanical tests. 110

157 Key Words:indirect polymer composite, direct polymer composite, CAD/CAM, polymernanoceramic, monomer conversion, monomer release ÖZET Amaç Bu in vitro ön çalıģmanın amacı, diģ hekimliğinde dolgu materyali olarak kullanılan ve farklı tekniklerile polymerize edilen direct ve indirect polimer kompozitile CAD/CAM polimer nanoseramik blokların polimerizasyon ve kürlenme sonrası doymamıģ alifatik - C=C- bağ miktarlarının,dönüģüm oranlarının ve serbest monomer miktarlarının tespit edilmesi ve birbirleri ile karģılaģtırılmasıdır. Materyal-Yöntem ÆalıĢmada direkt (Gaenial Posterior, GC Dental Products, Aichi, Japonya) ve indirekt polimer kompozitlere (Tescera Body, 3M Espe, St. Paul, MN, ABD)ait 2 mm kalınlık ve 5 mm çapında üçer örnek kullanıldı. Direkt polimer kompozit örneklerini polimerize etmek için LED ıģık cihazı (Bluephase, Ivoclar Vivadent AG, LihtenĢtayn) kullanılırken, indirekt polimer kompozitler ısı/ıģık/basınç ve sudan oluģan sisteme özel fırında (Tescera ATL, 3M Espe, St. Paul, MN, ABD) polimerize edildi. CAD/CAM polimer nanoseramik bloklardan (Lava Ultimate, 3M Espe, St. Paul, MN, ABD) ise aynı çaplarda kesit alındı.tüm örnekleriçinde silika jel bulunan ağzı sıkıca kapalı kahverengi cam ĢiĢelerde bekletildi. Ardındanörneklerin polimerizasyon sonrası doymamıģ alifatik C=C- bağ miktarları ve dönüģüm oranlarıatr-ftir (PerkinElmer Spectrum 100, MA, ABD) ile incelendi. Daha sonra aynı materyallerden aynı prosedürle üçer örnek daha hazırlanıp içerisinde%75 lik (v/v) etanol/su karıģımı bulunan ĢiĢelere yerleģtirildi ve 37 0 C de etüvde 7 gün bekletildi. Materyallerden salınan monomerleri tespit etmek üzere bekletme solüsyonları gaz 111

158 kromotografisi ne bağlı kütle spektrometresinde (GC/MS) (Trace GC Ultra-DSQ II, Thermo Scientific TM, CA, ABD) analiz edildi. Sonuçlar, TartıĢma ve Öneriler Denemelerin sonunda FTIR ve GC/MS sonuçlarının materyal grupları ve polimerizasyon teknikleri arasında farklı sonuçlara iģaret ettiği gözlenmiģtir. FTIR denemeleri sonucunda CAD/CAM rezin nanoseramiği için doymamıģ alifatik -C=C- bağlarına ait herhangi bir absorbsiyonbandı izlenmezken, en fazla arta kalan doymamıģ - C=C- bağı direkt rezin kompozite aittir. Benzer Ģekilde en az monomer serbestlemesi de CAD/CAM rezin nanoseramiği için izlenmiģtir. Ön denemelerde izlediğimiz farklılıkların istatistiksel bir anlam taģıyıp taģımadığını tespit etmek için daha çok sayıda materyal tipi ve örnekle çalıģmayı geniģletmek bir sonraki aģama için önerilmektedir. Ayrıca aynı materyallere ait mekanik özellikler incelenmeli ve mekanik ve kimyasal sonuçlar arasındaki olası iliģkiler araģtırılmalıdır. Anahtarsözcükler:indirect polimer kompozit, direct polimer kompozit, CAD/CAM, polimer nanoseramik, monomer dönüģümü, monomerserbestlemesi 112

159 COMPOSITION, MORPHOLOGY, MELTING AND DEGRADATION BEHAVIOR OF A PEARLESCENT BOPP FILM WITH CALCITE FILLER KALSĠT KATKILI ÇĠFT YÖNLÜ GERDĠRĠLMĠġ PERLĠZE FĠLMĠN BĠLEġĠMĠ, MORFOLOJĠSĠ, ERĠME VE BOZUNMA DAVRANIġI HayrullahÆetinkaya EceTopağaç Germen, Begüm Dilhan Can, Arda Aytaç,DevrimBalköse Department of Chemical Engineering, Ġzmir Institute of Technology Gülbahçe35430 Urla/Ġzmir, Turkey hayrullahcetinkaya@iyte.edu.tr, ecetopagac@iyte.edu.tr, begumcan@std.iyte.edu.tr, ardaaytac@iyte.edu.tr, devrimbalkose@iyte.edu.tr Graphical Abstract ABSTRACT Aim The aim of this study was to determine composition, morphology and thermal behavior of a calcite filled multilayer biaxiallyoriented(bopp) pearlescent film. Calcite was added to the film to make it pearlescent. The biaxial stretching of the films 113

160 creates flat and long cavities and a layered structure which reflects light. Materials and Method The pearlescent film provided by BAK ambalaj was examined in the present study. The morphology of the film was examined by scanning electron microscopy. The chemical composition of the film was determined by x-ray fluorescence analysis.melting and decomposition kinetics of BOPP film with calcite filler were investigated by thermal gravimetric analysis(tga) and differential scanning calorimetry (DSC). The samples were heated up to upper temperature limits of the instruments (600 o C and 1000 o C by DSC and TGA respectively) at 5, 10 and 15 o C/min rates under N 2 gas flow. Discussion and suggestions The film consisted of 25 calcite filled core layer sandwiched between two 4µ polymer layers. The film decomposed in two steps on heating. The first step between 358 and 412 o C was due to the degradation of BOPP. The second step was related to the degradation of CaCO 3 between 690 and 721 o C. The film contained 11.2 % calcite as determined from the mass loss from the second step corresponding to evolution of CO 2. X-ray flourescence analysis indicated presence of 9.3 % CaCO 3 in the sample. Flynn & Wall Method was used in order to calculate activation energies of the two steps. The average activation energy of BOPP degradation and CaCO 3 degradation were 65.1kJ/mol and 93.1 kj/mol respectively. The melting temperature (T m ) of the film shifted to higher temperatures with increased rate of heating. The melting temperatures with were 162.7, and o C for heating rates 5, 10 and 15 o C/min respectively. The crystal thickness (Lc) of BOPP film were determined by using the Gibbs-Thompson method with increasing heating rates as 6.1, 6.3, 6.4 nm, respectively. By using Kissinger Equation activation energy of melting (Ea) were computed as kjmol -1.The degree of crystallinity which affects physical properties such as permeability, density and melting point 114

161 of the film were determined to be 48,51 and 70 % with increased heating rates. Conclusion The dynamic heating of the films gave information about the amount of calcite filler in the composite, the melting and degradation temperature of the polypropylene phase by DSC, activation energies for melting and degradation kinetics of polypropylene fraction and calcite by TGA. Thus the safe temperature limits for using of the films and processing conditions in recycling and reuse were obtained.. Keywords-Polypropylene; x-ray flouressence, SEM, Melting and degradation Kinetics; Differential scanning calorimetry, Thermal Gravimetrik Analysis ÖZET Amaç Bu çalıģmanın amacı kalsit içeren çift yönlü gerdirilmiģ perlizepolipropilen filmin morfolojisi, blileģini ve ısıldavranıģının saptanmasıdır. Bu filme kalsit polimerin iki eksende gerdirilmesi ile tanecikler etrafında yassı ve uzun boģluklaroluģturmak ve ıģığı inci gibi yansıtan tabakalı bir yapı oluģturmak için katılmıģtır. Materyalvemetod BAK ambalajdantemin edilen perlize film incelenmiģtir.filmin morfolojisi taramalı electron mikroskopu, bileģimi x-ıģını floresan sanalizi ile bulunmuģtur. Kalsit dolgulu BOPP perlize filmin erime ve bozunma kinetiği diferansiyel taramakı kalorimetre ve termal gravimetrik analiz yöntemleri ile araģtırılmıģtır. Örnekler cihazların üst sınırı olan sıcaklıklara kadar (DSC de 600 o C ve TGA da 1000 o C)da5 o C/dak, 10 o C/dak ve 15 o C/dak hızla azot gazı akımı altında ısıtılmıģtır. TarıĢmaveöneriler: Film ısıtıldığında iki basamakta bozunmuģtur. 358 ve 412 o C arasındaki birinci basamak polipropilenin bozunmasına, 690 ve

162 o C derecedeki ikinci basamak CaCO3 ün parçalanmasına aittir. Ġkinci basamakta CO 2 çıkıģına ait olan kütle kaybından filmde %11.2 CaCO 3 olduğu bulunmuģtur.tga daki birinci ve ikinci basamakların aktivasyon enerjileri Flynn & Wall method ile bulunmuģtur.bopp bozunma ve CaCO 3 parçalanma reaksiyonlarının aktivasyon enerjileri sırasıyla 65.1kJ/mol ve 93.1 kj/mol olarak bulunmuģtur.filmin erime noktası ısıtma hızının artıģı ile daha yüksek sıcaklıklara kaymıģtır.5, 10 ve 15 o C/dak ısıtma hızlarında erime noktası162.7 o C, o Cve o C dir. BOPP filmin kristallerinin kalınlığı Gibbs-Thomson denkleminden5 o C/ dakısıtmahızıiçin6.1 nm olarakveerimeaktivasyonenerjisi Kissinger denkleminden kjmol -1 olarak bulunmuģtur.filmin geçirgenlik, yoğunluk ve erime noktası gibi özelliklerini etkileyen kristallik oranı 5 o C/dak ısıtma hızı için % 48 olarak bulunmuģtur. Sonuç: Filmin dinamik olarak ısıtılması ile içindeki kalsit oranı, DSC analizi ile erime ve bozunma sıcaklık ve ısıları, TGA analizi ile bozunma kinetiği ile ilgili bilgiler elde edilmiģtir. Böylece filmin sıcak ortamlarda güvenle kullanım sınırları, geri kazanma ve kullanım sırasında iģletme koģulları belirlenmiģtir. 116

163 INVESTIGATION OF ENVIRONMENTAL DURABILITY OF CARBON FIBER/EPOXY COMPOSITES KARBON ELYAF / EPOKSĠ KOMPOZĠTLERĠN ÇEVRESEL ETKĠLERE KARġI DAYANIMININ ĠNCELENMESĠ Samet Yağmur (A), Metin Tanoğlu (a) (a) ĠYTE, Makina Müh. Böl., 35430, Ġzmir, metintanoglu@iyte.edu.tr, yagmursamet@yandex.com ABSTRACT Fiber reinforced composites, that have increasing demand in many applications such as aerospace, automotive and defence industry, are usually exposed to different environmental conditions and the investigation of their environmental durability has critical importance. In this study, the effects of temperature and moisture on durability of carbon fiber reinforced epoxy composites was investigated. 0/90 woven, plain unidirectional and non-crimp biaxial ±45 fabrics were used as reinforcement and the specimens were manufactured using vacuum resin infusion technique. In order to study aerospace applications, aircraft flight environment was simulated and the composites manufactured were exposed to cyclic aging conditions. Hygrothermal, high temperature and freezing conditions were used as in one cycle which was 12 hours long. The specimens were weighed at regular intervals as a function of aging cycle to determine moisture absorption. Mechanical tests were performed prior to aging and after aging. The mechanical test results revealed differences based on the fabric types used. Key words: Environmental durability, polymer composites, carbon fibers, testing 117

164 ÖZET Havacılık, otomotiv ve savunma sanayi gibi birçok uygulamada kullanımı artan elyaf takviyeli kompozit malzemeler farklı çevresel etkilere maruz kalmaktadır ve bu etkilere karģı dayanımlarının araģtırılması önem arz etmektedir. Bu çalıģmada, sıcaklık ve nemin karbon elyaf takviyeli epoksi kompozitlerin performansı üzerindeki etkisi araģtırılmıģtır. 0/90 örgülü, tekyönlü ve iki eksenli ±45 elyaflar takviye malzemesi olarak kullanılmıģ ve numuneler vakum reçine infüzyonu ile üretilmiģtir. Havacılık uygulamalarına yönelik olarak, uçak uçuģ koģulları simule edilerek üretilen kompozitler çevrimsel yaģlandırma koģullarına maruz bırakılmıģtır. Her biri 12 saat süren çevrimlerden oluģan nem ve ısının bir arada olduğu, yüksek sıcaklık ve donma koģulları içeren çevrimler kullanılmıģtır. Nem absorblama özelliklerinin incelenmesi için numunelerin ağırlıkları düzenli aralıklarla ölçülmüģtür. Kompozitlerin mekanik özellikleri yaģlandırmadan önce ve yaģlandırmadan sonra test edilmiģtir. Mekanik test sonuçları kullanılan elyaf çeģidine göre kompozitlerin performansında farklılıkların olduğunu göstermiģtir. Anahtar sözcükler: Æevresel etkilere karģı dayanım, polimer kompozitler, karbon elyaflar, test 118

165 EFFECT OF CATIONIC AND ZWITTERIONIC COMONOMERS ON MECHANICAL PROPERTIES AND SWELLING BEHAVIOURS OF TRADITIONAL AND COMPOSITE PNIPAAM HYDROGELS GELENEKSEL VE KOMPOZĠT PNIPAAM HĠDROJELLERĠNĠN MEKANĠK ÖZELLĠKLERĠ VE ġġġme DAVRANIġLARI ÜZERĠNE KATYONĠK VE ZWĠTTERĠYONĠK KOMONOMERLERĠN ETKĠSĠ Bestenur Yalçın 1, Candan Erbil 2 1 BahçeĢehir Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi, Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü, Ġstanbul/TÜRKĠYE ABSTRACT 2 Ġstanbul Teknik Üniversitesi, Kimya Bölümü Ġstanbul/TÜRKĠYE bestenur.yalcin@eng.bahcesehir.edu.tr,erbil@itu.edu.tr Aim Linear and crosslinked poly(n-isopropylacrylamide) (PNIPAAm) havea great potential in biological applications due to its hydrophilic character, biocompatibility, negative temperature dependence and volume phase transition temperature, which is very close to body temperature [1]. Owing to its polaritiy but non-ionic nature, crosslinked networks of PNIPAAm hydrogels exhibit lower swelling degrees. Besides, traditional hydrogels (TG) synthesized with organic crosslinkers are mechanically weak and brittle [2]. Certainly there are some approaches to improve the mechanical strength, to control the volume phase transition temperature (32-34 o C) and swelling degree of traditional PNIPAAm hydrogels [3]. In this study, to modify its swelling capacity and give a phdependent swelling/shrinking property, (N-[3-(dimethylamino) propyl] methacrylamide, 3-(methacryloylamino)propyl 119

166 trimethylammonium chloride and N,N-dimethyl-N-(3- methacrylamidopropyl)-n-(3-sulfopropyl) ammonium betaine) were used as ionizable, cationic and zwitterionic comonomers. In an attempt to improve the mechanical strength of NIPAAm based hydrogels, the syntheses were carried out with the same comonomers by using an inorganic layered silicate, octadecylamine montmorillonite (ODA-MMT) as multi-crosslinker instead of tetrafunctional crosslinker, N,N'-methylenebisacrylamide (BIS). Material-Method A series of traditional (TG) and composite (CG) copolymer hydrogels of NIPAAm were prepared. TGs were synthesized in distilled deionized water (DDW), 0.1 N and 0.2 N NaOH solutions with BIS as neutral crosslinker. In the case of CGs, ODA-MMT was used as crosslinker instead ofbis. After dispersion of ODA-MMT in NaOH solutionsmonomer, comonomer and KPS were added to the clay suspension.polymerizationswere carried out under nitrogen atmosphere at 25 0 C for one week. After required purifications, to investigate the mechanical strengt of TG and CG copolymers, compression moduli were determined with uniaxial compression tests at 30, 33, 37, 40 and 45 o C. Quantitative determination of carboxyl groups were analysed by conductometric titrations at 25 o C while ph-dependent behaviour of the samples in disc shape were measured in the range of ph 2-12and at 30 o Cby means of Dino-Lite digital microscope (Figure 1). 120

167 Sample Diameter (mm) IV th INTERNATIONAL POLYMERIC COMPOSITES SYMPOSIUM, EXHIBITION AND BROKERAGE EVENT Discussion & Recommendations D/B/0. 1/1 O10/0. 1/1 D/O10 /0.1/1 8 1 ph 6 11 Figure 1: ph-dependent swelling behaviour of TGs and CGs. It was observed thatthe presence of hydroxyl ions in the polymerization media of both TGs and CGs affected their swelling degrees and moduli.while 0.1N NaOH solution has a positive effect on compression moduli, the elasticities of the hydrogels synthesized in 0.2N NaOH were higher than the ones synthesized in 0.1N NaOH and DDW. Keywords: Poly(N-isopropylacrylamide), N-[3 (dimethylamino)propyl] methacrylamide, N,N-Dimethyl-N-(3 methacrylamidopropyl)-n-(3-sulfopropyl) ammonium betaine. References [1] Xia, L.W., Xie, R., Ju, X.J., Wang, W., Chen, Q., Chu, L.Y., Nature Communications 2013, 4:2226, DOI: /Ncomms3226. [2] Haraguchi, K., Takehisa, T., Adv.Mater. 2002, 14, No.16. [3] Seddiki, N., Aliouche, D., Bull. Chem. Soc. Ethiop. 2013, 27(3),

168 ÖZET Amaç Hidrofilik karakteri, biyouyumluluğu, negatif sıcaklık duyarlılığı ve vücut sıcaklığıcivarında hacim faz değiģimi göstermesi nedeni ile, doğrusal ve çaprazbağlı poli(n-izopropilakrilamid) (PNIPAAm) biyolojik uygulamalarda potansiyel kullanım alanına sahiptir [1]. Polar, ancak iyonik olmayan bir yapıya sahip olması nedeni ile, PNIPAAm in çapraz bağlı ağ yapıları düģük ĢiĢme derecelerine sahiptir. Bunun yanında, organik çapraz bağlayıcı kullanılarak sentezlenen geleneksel hidrojeller (TG) mekanik olarak zayıf ve kırılgandırlar [2]. Sıcaklığa duyarlı geleneksel PNIPAAm hidrojellerinin mekanik dayanımının iyileģtirilmesi, faz geçiģ sıcaklığının (32-34 o C) ve ĢiĢme derecesinin kontrol edilebilmesi için çeģitli modifikasyonlar yapılmaktadır [3]. Hidrojellere iyonik karakter kazandırarak ĢiĢme değerlerini yükseltmek yanında, yapıya ph'a bağlı bir ĢiĢme büzülme davranıģı da kazandırmak amacıyla, iyonik gruplar taģıyan komonomerler (N- [3-(dimetilamino) propil] metakrilamid, 3-(metakriloilamino) propil trimetilamonyum klorür ve N,N-dimetil-N-(3-metakrilamidopropil)- N-(3-sulfopropil) amonyum betain) kullanılmıģtır. Mekanik özelliklerin iyileģtirilmesi amacıyla ise, NIPAAm esaslı hidrojeller, aynı komonomerler ile ve organik çapraz bağlayıcı olarak N,N'- metilenbisakrilamid (BIS) yerine inorganik tabakalı bir kil yapı olan oktadesilamin montmorillonit (ODA-MMT) kullanılarak sentezlenmiģlerdir. Materyal-Yöntem Geleneksel (TG) ve kompozit (CG) bir seri kopolimer hidrojel hazırlanmıģtır. TG sentezleri destile deiyonize su (DDW), 0.1N ve 0.2N NaOH çözeltileri içerisinde çapraz bağlayıcı olarak BIS kullanılarak, (CG) sentezleri ise 0.1N ve 0.2N NaOH çözeltileri içerisinde BIS yerine ODA-MMT kullanılarak gerçekleģtirilmiģtir. 122

169 Örnek Çapı (mm) IV th INTERNATIONAL POLYMERIC COMPOSITES SYMPOSIUM, EXHIBITION AND BROKERAGE EVENT ODA-MMT nin NaOH çözeltileri içerisinde dispers edilmesinin ardından, NIPAAm, komonomer ve baģlatıcı (KPS) ilavesiyapılmıģ, polimerizasyonlar azot ortamında, bir hafta süreyle 25 o C'da gerçekleģtirilmiģtir. TG ve CG kopolimerlerin mekanik dayanımlarını incelemek için tek eksenli sıkıģtırma testleri ile 30, 33, 37, 40 ve 45 o C'daki sıcaklığa bağlı sıkıģtırma modülleri belirlenirken, örneklerde hidrolize bağlı karboksil grubu oluģup oluģmadığının kalitatif ve kantitatif tayinleri ile, kopolimer hidrojellerin ph a bağlı davranıģları(ġekil 1), sırası ile 25 o C da kondüktometrik titrasyon ve 30 o C'da ph'a bağlı ( ph 2, 4, 6, 8, 10 ve 12) çap değiģimleri (Dino-Lite görüntüleme sistemi)ile incelenmiģtir. TartıĢma Ve Öneriler ph 5 7 D/B/0.1/1 O10/0.1/1 D/O10/0.1/1 D/B/0.2/1 O10/0.2/1 D/O10/0.2/1 BIS/0/1 ġekil 1: TG ve CG ph'a bağlı ĢiĢme dereceleri. 0.1 ve 0.2N NaOH ortamlarının hidrojellerin ĢiĢme ve modül değerleri üzerine belirgin etkilerinin olduğu gözlenmiģtir. 0.1N NaOH ortamının hidrojellerin sıkıģtırma modülleri üzerine pozitif etki gösterdiği, buna karģılık 0.2N NaOH ortamında sentezlenen hidrojellerin esnekliklerinin DDW ve 0.1N NaOH ortamında sentezlenen jellere kıyasla daha yüksek olduğu gözlenmiģtir. 123

170 Anahtar Sözcükler: Poli(N-izopropilakrilamid), (N-[3- (dimetilamino) propil] metakrilamid, 3-(metakriloilamino) propil trimetilamonyum klorür, N,N-dimetil-N-(3-metakrilamidopropil)-N- (3-sulfopropil) amonyum betain) Referanslar [1] Xia, L.W., Xie, R., Ju, X.J., Wang, W., Chen, Q., Chu, L.Y., Nature Communications 2013, 4:2226, DOI: /Ncomms3226. [2] Haraguchi, K., Takehisa, T., Adv.Mater. 2002, 14, No.16. [3] Seddiki, N., Aliouche, D.,Bull. Chem. Soc. Ethiop. 2013, 27(3),

171 EFFECTS OF THE PHOSPHORUS BASED FLAME RETARDANT ADDĠTĠVES ON THE FLAME RETARDANCY OF POLY(LACTĠC ACĠD) POLĠ(LAKTĠK ASĠT) ĠN ALEV DAYANIMINA FOSFAT BAZLI KATKI MADDELERĠNĠNETKĠSĠ Fatma YemiĢçi a, Sertan YeĢil b, AyĢe Aytaç a,c a Kimya Mühendisliği Bölümü, Kocaeli Üniversitesi, Kocaeli b Türkiye Atom Enerjisi Kurumu, 06510, Ankara c Polimer Bilimi ve Teknolojisi Programı, Kocaeli Üniversitesi, Kocaeli aaytac@gmail.com, sertan_yesil@yahoo.com, fatmayemisci@hotmail.com ABSTRACT: In recent years, biodegradable polymeric materials have attracted more attention due to the increase in environmental pollution and quick decrease in the petroleum energy sources. Among the biodegradable polymers, Poly(lactic acid) (PLA) plays a dominant role due to its low cost, availability from renewable resources and relatively superior performance characteristics [1]. But unfortunately, PLA has poor fire resistance property just like common synthetic thermoplastics owing to its own intrinsic chemical structure. This limits its important applications and development, especially its potential application in many areas [2]. Therefore, the improvement of flame resistance performance of PLA is still an important task [3]. Besides, only a few studies on the fire retardance of PLA have been performed until now. According to these studies, although the combustion properties of PLA can be improved by using flame retardants to the matrix, the composites become more brittle at the same time. Therefore, it is necessary to improve the flame retardancy and toughness of PLA simultaneously [3]. 125

172 The aim of this study is to improve the flame resistance and toughness of PLA with addition of low amount phosphorous based of flame retardant fillers and plasticizers simultaneously. Poly(ethylene glycol) (PEG) was used as plasticizer for PLA and the amount of PEG was fixed as 10wt % in the PLA matrix. Ammonium polyphosphate (APP), boron phosphate (BP) and triphenyl phosphate (TPP) were selected as flame retardant additives. Among these flame retardant additives, boron phosphate was synthesized from raw materials contain of boron and phosphate by using microwave heating technique. The flame retardant fillers with 10 wt. % loading were added separately and hybride forms into the PLA/PEG matrix. A series of plasticized PLA-based flame retardant composites were prepared by using a laboratory scale co-rotating twin-screw mini extruder (DSM Xplore 15ml Micro-compounder ) at 200 C, 100 rpm. The compounds were subsequently injection molded with a laboratory type injection molding machine (DSM Xplore 12 ml Micro-injection Molder). The barrel temperature and mold temperature were 200 C and 25 C, respectively. Characterization of these composites were performed by conducting tensile strength, impact strength, differential scanning calorimeter (DSC), scanning electron microscope (SEM) and UL-94 vertical burning analyses. The best flame retardancy performance was obtained by using 10 wt. % APP when compared to other flame retardant additives in the plasticized PLA-based composites. In addition to this, tensile tests showed that the highest elongation at break value was observed with the addition of 10 wt. % TPP into PLA/PEG matrix. Tensile and impact tests for hybride composites showed that the highest percentage strain and impact strength was obtained for the addition of 5wt.% TPP and 5wt.% APP into PLA/PEG matrix. This study is supported by TUBITAK with project number 213M396. Keywords: PLA-PEG Composites, Flame Retardancy, Phosphorus based fillers 126

173 REFFERENCES: [1]. J. Zhan, L. Song, S. Nie, Y. Hu, Polymer Degradation and Stability, 94, (2009), [2]. W. DE-YI, A. Leuteritz, Y.Z. Wang, U. Wagenknecht, G. Heinrich, Polymer Degradation and Stability, 95, (2010), [3]. S. SOLARSKI, F. Mahjoubi, M. Ferreira, E. Devaux, P. Bachelet, S. Bourbigot, Journal of Materials Science, 42, (2007), ÖZET: Son yıllarda petrol temelli enerji kaynaklarının giderek azalması ve çevre kirliliği gibi nedenlerle biyobozunur polimerlere olan ilgi artmıģtır. Biyobozunur polimerler arasında hem ekonomik olarak üretilebilmesi hem de performans özellikleri ve iģlenebilirliğinin nispeten üstün olması nedeniyle poli(laktik asit)(pla) öne çıkmaktadır [1]. Ancak, PLA, kimyasal bileģimi ve kendine özgü moleküler yapısı sebebiyle diğer sentetik polimerler gibi kolay alevlenebilir özelliktedir. Bu özelliği PLA nın çoğu alanda kullanımını ve geliģimini kısıtlamaktadır [2]. Bu nedenle PLA nın çeģitli alanlarda (otomotiv, elektronik gibi) kullanılabilmesi için yanma dayanımının arttırılması gerekmektedir. Ancak bu konu ile ilgili literatürde yapılan çalıģma sayısı hala sınırlıdır. Literatürde yapılan çalıģmalar incelendiğinde; PLA ya katılan alev geciktirici katkılarla, yanma dayanımının arttırılması sağlanırken mekanik özelliklerinin azaldığı görülmüģ ve plastikleģtiricilerin kullanılması gerektiği önerilmiģtir[3]. Bu çalıģmada amaç; PLA ya az miktarlarda fosfat bazlı alev geciktirici katkı maddeleri ve plastikleģtirici ekleyerek, PLA nın alev dayanımını ve tokluğunu aynı anda arttırmaktır. ÆalıĢmada, plastikleģtirici olarak Poli(Etilen Glikol) (PEG) kullanılmıģ ve PLA ya ağırlıkça %10 oranında eklenmiģtir. Alev geciktirici katkı maddeleri olarak; amonyum polifosfat(app), bor fosfat(bp) ve tri- 127

174 fenil fosfat(tpp) kullanılmıģtır. Bu katkı maddelerinden bor fosfat laboratuvarlarımızda bor ve fosfat içeren ham maddelerden mikrodalga enerjisi yöntemi kullanılarak sentezlenmiģtir. PLA/PEG karıģımına %10 yükleme oranında fosfat bazlı katkı maddeleri önce tek tek daha sonra ikili bileģimde eklenerek hibrit alev geciktiricili kompozitler hazırlanmıģtır. PLA/PEG/FR kompozitleri, laboratuar tipi çift vidalı mini ekstruder (DSM Xplore 15ml Microcompounder) kullanılarak 200 C karıģtırma sıcaklığı ve 100 rpm karıģtırma hızında gerçekleģtirilmiģtir. Hazırlanan karıģımlar laboratuar tipi enjeksiyonla kalıplama cihazı (DSM Xplore 12 ml Micro-injection Molder) kullanılarak kalıplanmıģtır. Kalıplama sırasında kovan sıcaklığı 200 C ve kalıp sıcaklığı 25 C olarak belirlenmiģtir. Kompozitlerin karakterizasyonu çekme testi, darbe testi, diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve UL-94 yatay yanma testi ile gerçekleģtirilmiģtir. Yapılan mekanik testler sonucunda kullanılan katkı maddeleri içinde en iyi uzama değeri %10 TPP içeren karıģımda gözlenirken en iyi yanmazlık özelliği % 10 APP içeren karıģımda gözlenmiģtir. Hibrit alev geciktiricili kompozitler içinde, en yüksek darbe dayanımı ve uzama değeri %5 TPP ve %5 APP içeren kompozitde elde edilmiģtir. Bu çalıģma TÜBĠTAK tarafından 213M396 no lu proje ile desteklenmiģtir. Anahtar Kelimeler: PLA-PEG KarıĢımları, Alev geciktiricilik, Fosfat bazlı katkı malzemeleri 128

175 PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF RECYCLED CARBON FIBER REINFORCED PLA/PEG BLENDS GERĠ KAZANILMIġ KARBON ELYAF TAKVĠYELĠ PLA/PEG KARIġIMLARININ HAZIRLANMASI VE KARAKTERĠZASYONU Mehmet Özdemir, Ezgi Alkan, Betül Özcan, AyĢe Aytaç, 1 Kocaeli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği Bölümü 41380, Umuttepe- KOCAELĠ, ABSTRACT aaytac@kocaeli.edu.tr, Poly (lactic acid) (PLA), is one of the most widely used biodegradable aliphatic polyesters due to its production in industry and similar properties to petrochemical polymers. However, the physical properties of PLA such as low toughness and brittleness limit its application. One of the methods of improving the properties of PLA is adding to fibers or fillers [1]. On the other hand, as the worldwide amount of CF reinforced thermoset and thermoplastic composites uses grow and these composite waste causes to environmental problems [2]. In this study, recycled CF reinforced plasticized PLA matrix based composites were prepared by using extrusion compounding and injection molding techniques. The weight ratio of PLA/PEG was 90/10 and fiber loading level was 5% by weight. Plasticized PLA was used as control sample. Surface treatment methods were used to improve adhesion between recycled CF and PLA matris. Recycled CFs were treated with HNO 3, 5wt. % PLa and 10 wt.% PLA. The compounding of plasticized PLA and recycled CFs was performed in a laboratory scale co-rotating twin screw mini extruder (DSM Xplore 15 cc Microcompounder ). The barrel temperature and rotor speed were set to 200 C and 100 rpm. In order to obtain standard 129

176 samples, compounds were injection molded. The mechanical, thermal and thermomechanical properties of composites were characterized by using tensile tests, differential scanning calorimeter (DSC), and dynamic mechanical analyzer (DMA). Tensile test and DMA results showed that the best mechanical properties were obtained in HNO 3 treated recycled carbon fiber reinforced PLA. DSC results showed that glass transition and melting temperature of composites didn t change significantly with incorporation of fiber to the matrix and used fiber type. ÖZET: Poli(laktik asit) (PLA), gerek endüstriyel olarak elde edilmesi gerekse de petrokimyasal polimerlere benzer özellikleri göstermesi nedeniyle sık kullanılan biyobozunur alifatik poliesterlerden bir tanesidir. Bununla birlikte, düģük tokluğu ve kırılganlığı gibi fiziksel özellikleri PLA nın endüstriyel uygulamalarını sınırlandırmaktadır. PLA nın fiziksel özelliklerini geliģtirmek için kullanılan yöntemlerden biri lif yada partikül takviyesidir [1]. Diğer yandan, dünya çapında karbon elyaf takviyeli termoset ve temoplastik kompozitlerin kullanımı artmakta ve bunların atıkları çevresel sorunlara neden olmaktadır[2]. Karbon elyaf gibi değerli bir elyaf takviyesinin geri kazanılması ve çok kullanılan polimerler ile kullanılması önem taģımaktadır. Bu çalıģmada, geri kazanılmıģ karbon elyaf takviyeli plastikleģtirilmiģ PLA kompozitler ekstrüzyon ve enjeksiyonlu kalıplama teknikleri kullanılarak üretilmiģtir. PLA/PEG karıģımının ağırlıkça oranı 90/10 olarak seçilmiģ ve geri kazanılmıģ CF yükleme oranı ise ağırlıkça %5 olarak belirlenmiģtir. Saf PLA/PEG karıģımı kontrol numunesi olarak kullanılmıģtır. PlastikleĢtirilmiĢ PLA matriks ve geri kazanılmıģ CF elyaflar arasındaki yapıģmayı iyileģtirmek için geri kazanılmıģ elyaflara yüzey iģleme tekniği uygulanmıģtır. Geri kazanılmıģ CF ler HNO 3, %5 lik PLA ve %10 luk PLA ile karıģtırılmıģtır. PlastikleĢtirilmiĢ PLA ve geri kazanılmıģ karbon elyaflar, laboratuvar tipi çift vidalı mini ekstruderde (DSM Xplore 15 cc Microcompounder ) 130

177 hazırlanmıģtır. KarıĢtırma sırasında kovansıcaklığı 200 C ve karıģtırma hızı 100 rpm olarak belirlenmiģtir. Kompozitlerin mekanik, termal ve thermomekanik özellikleri çekme testi, diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) ve dinamik mekanik analiz (DMA) yöntemleri ile incelenmiģtir. Æekme testi ve DMA sonuçları en iyi mekanik özelliklerin nitrik asit ile yüzeyi iģlenmiģ geri kazanılmıģ karbon elyaf takviyeli kompozitlerde elde edildiğini göstermiģtir. DSC sonuçları ise PLA/PEG karıģımlarına elyaf ilavesinin ve kullanılan elyaf türünün kompozitlerin camsı geçiģ sıcaklığı ve erime sıcaklığı değerlerini önemli derecede etkilemediğini göstermiģtir. Kaynaklar [1]Elwathig Hassan, You Wei, He Jiao, Yu Mu Huo, International Journal of Engineering Science and Technology (IJEST), vol.4, , [2]M.H. Akonda, C.A. Lawrence, B.M. Weager, Composites: Part A 43, 79 86,

178 PREPARATION OF IMIDE CONTAINING AMIDES OF ROSIN AND STUDY OF THEIR MODIFYING PROPERTIES IN THE COMPOSITION OF SBR ĠMĠD ĠÇEREN KOLOFAN AMĠDLERĠNĠN ALINMASI VE SBR TEMELĠNDE MODĠFĠYE EDĠCĠ ÖZELLĠKLERĠNĠN ARAġTIRILMASI Pirguliyeva M.S. Sumgayit State Technical College, HeydarAliyevavenue, 37, AZ 5000, ABSTRACT In this paper the results of the synthesis of imide containing amides of rosindiacids and study of influence of the adducts on technological and operational properties of compositions prepared on the basis of SBR will be presented. For this purpose, at first the reaction of rosin with maleic anhydride has been carried out, then, by thermal condensation reaction of prepared adduct with amino acids the corresponding imide containing diacids have been synthesized: Me R O O NH 2 -(CH 2 ) n -COOH O Me R O N-(CH 2 ) n -COOH O HOOC Me n=1-4 R= CH Me Me HOOC Me In the second stage of the reaction, the prepared diacids have been converted to the corresponding amides: 132

179 O O Me R N-(CH 2 ) n -COOH O Me R N-(CH 2 ) n -CONH 2 O HOOC Me NH 2 OC Me The synthesized amides of diacids have been tested in the composition of SBR as modifying agents. It has been shown that the introduction of the synthesized amide in the composition based on SBR, unlike aliphatic amid acids, does not lead to increase of plasticity of manufactured rubber, which is probably has been connected with polycyclic structure of rosin, giving it rigidity. For this reason, rosin is not technological addition; however, it is perfectly combined with rubbers, which leads to improvement of physical and mechanical properties of rubbers. In particular, an increase of tensile strength, hardness, and slight increase in tensile elongation are detected. The vulcanization rate is also increased. Aging of the composition remains on a level of the standard. Thus, the synthesized compounds can be used in the structure of rubber compositions as the vulcanization activators simultaneously increasing their strength indices. Key words: rosin, multifunctional ingredients, imide containing amides. ÖZET: Bu yazıda kolofan diasitlerin imid içeren amidlerin sentezi sonuçları sunulmaktadır ve SBR temelinde imal olmuģ kompozitlerin elde edilen adüktlerin teknolojik ve operasyonel özelliklerinin etkisi üzerinde araģtırma yapılacaktır.bu amaç ile once maleinanhidridi ve kolofan arasındaki reaksiyon gerçekleģtirildi, daha sonar termal yoğunlaģtırma ile elde edilen adüktler muhtelif amino asitler ile uygun olan imid içeren diasitler sentez edilmiģtir: 133

180 O O Me R O NH 2 -(CH 2 ) n -COOH Me R N-(CH 2 ) n -COOH O O HOOC Me n=1-4 R= CH Me Me HOOC Me ReaksiyonunikinciaĢamasındaeldeedilendiasitleruygunolanamidlere dönüģtürülmüģtür. O O Me R N-(CH 2 ) n -COOH Me R N-(CH 2 ) n -CONH 2 O O HOOC Me NH 2 OC Sentez edilen diasitamidlerini SBR temelinde modifiye eden maddeleri olarak test edilmiģtir. GösterilmiĢdir ki, SBR bazında oluģmuģ kompozisyonda sentez edilen amidlerin giriģi, alifatik asitamidlerden farklı olarak, muhtemelen ona sertlik veren kolofan bir polisiklik yapı olduğu için, yapılan kauçukların plastisitesini artırmıyor. Bu nedenle kolofan teknolojik bir ilave gibi kullanılmır, ancak kauçuklar ile mükemmel bir hizaya gelir, o yüzden kauçukların fiziksel ve mekanik özelliklerini iyileģtirmesine getirir.özel olarak, yırtılmaya gerilme mukavemetinin ve sertliğinin artırması, gerilmeden ispi uzama özelliğinin hafif artması tespit edilmiģtir. Bununla birlikde vulkanizasyonun hızını da artır.bileģimin eskimesi standart bir seviyede kalır. Anahtarkelimeler:kolofan, çok görevli malzeme, imid içeren amidler. Me 134

181 POLYMERS IN ORGANIC PHOTOELECTRONIC TECHNOLOGIES ORGANĠK FOTOELEKTRONĠK TEKNOLOJĠLERĠNDE POLĠMERLER E. Sıddık Ġçli Solar Energy Institute, Ege University, Ġzmir 35100, Turkey ABSTRACT Organic photo-electronic technologies of Organic photovoltaics (OPV, DSSC), organic LEDs (OLED) and organic field effect transistors (OFET) are now the emerging novel technologies, in competition to known Si & Thin Film PV, LED, FET technologies, based on inorganic materials[1-5]. Conducting polymers are employed at OPV and DSSCs, for efficient photo-electron transfers, in order to improve the efficiencies. These technologies are targeted as energy efficient in competition to their inorganic rivals. Basic advantage is the employment of organic materials rather than inorganic materials. Endorsements of polymers have been a major concept. Particularly at organic photovoltaics, together with monomolecular dyes, polymers are also employed, such as P3HT and MDMO-PPV, by A. J. Heeger (Nobel Prize Winner; 2001)[6]; 135

182 Organic photo-electronic technology tools, in their function mechanisms, simulate the organic living species on Earth, such as plants. In order to create the flexibility, organic photo-electronics are produced on polymers also, rather than on glass surfaces, in order to create flexibility. Therefore Printed, Flexible and Organic Photo Electronics are now one of the fastest growing technologies in the world. It is of vital interest to industries as diverse as consumer goods, healthcare, mobility, electronics, media and architecture. The sector comprises of a diverse range of enabling technologies at different stages of commercialization.idtechex, Ossila Ltd., ImageExpert, Mercgroup, Toyobo, Hueckfolien, Laytec, Dyesol, 3dMicromac, Flexcell, SouthwallTechn., TeraBarrier andheliatek are among the companies in the World in production of organic photoelectronic devices. ÖZET Organik foto-electronik teknolojiler; Organic Fotovoltaik (OFV, DSSC), organik LED (OLED) ve Organic Alan Etkili Transistör leri (OFET) kapsamaktadır. Günümüzde bu teknolojiler, hızla geliģen ve gelecek umudu yüksek olan teknolojiler olarak değerlendirilmektedirler.özellikle halen ticari kullanımda olan inorganic kökenli Si & Ġnce Film teknoloji esaslı olan FV, LED, FET teknolojilerine kıyasla [1-5]. Ġletken polimerler üzerine oluģturulmuģ olan OFV ve DSSC ler, Foto-Elektron transfer kapasitelerinde verim artıģları da gerçekleģtirilmektedir. Bu technolojiler enerji tasarrufu yanında doğal organic malzeme kullanılabilme nedenleri ile inorganik malzeme kökenli rakiplerine karģı avantajlıdırlar.temel avantaj, organik polmer malzeme esaslı oldukları için Doğa da çevre sorunu yaratmamaktadırlar. Kullanılan monomer boyar maddeler yanında, aģağıda formülleri görülen iletken polimerler; P3HT ve MDMO-PPV kullanılmaktadır. Bu iletken polimerlerin mucisi olan by A. J. Heeger, 2001 yılında Nobel Ödülü kazanmıģtır [6]; 136

183 Organik Foto-Elektonik teknolojiler, çalıģma mekanizmalarında Yeryüzünde ki doğal organic yaģam sistemlerini (Bitkilerde ki Fotosentez gibi) simüle etmektedirler. Bu organik foto-electronik terknoloji aygıtlarının saydam cam yüzeylert arasında üzerinde üretilebilmeleri gibi ince saydam plastic yüzeyler arasında da üretilebilmeleri de mümkündür. Bu avantaj Si ve diğer eser elemntler içeren pahalı Ġnce Film Foto Voltaik teknolojilerine kıyasla çok önemli bir maliģyet ve kullanım avantajı oluģturmaktadır.bu nedenlerle Dünya da, Organik FotoElektronik teknolojiler hızla yayılmaktadır.güncek kullanım malzemeleri, sağlık, taģınabilir elektronik malzeme, medya ve mimari alanlarında uygulamalar yapılabilmektedir.bugün Dünya da, IDTechEx, Ossila Ltd., ImageExpert, Mercgroup, Toyobo, Hueckfolien, Laytec, Dyesol, 3dMicromac, Flexcell, Southwall Techn.ve TeraBarrier,Heliatek gibi firmalar önemli organik fotoelektronik cihaz üretim firmalarıdır. 137

184 References [1] M. Gratzel et al., Nature , 353 (1991). [2] T. Toyoda et al., J. Photochem. &Photobiol. A. Chem , 164 (2004). [3] S. Icli et al., OrganicElectronics , 7 (2006). [4] S. Icli et al., Mater. Sci.Semicond.Proces (2013). [5] N. S. Sariciftci, S. Icli et al., Synthetic Metals,172, 5-10 (2013). [6]A. J.Heeger et al., AppliedPhysicsLetters 62 (6), (1993). 138

185 THE EFFECTS OFGRAPHENE AND CARBON NANOTUBE ON FLEXURAL PROPERTIES OF BASALT FIBER REINFORCED EPOXY COMPOSITES GRAFEN VE KARBON NANOTÜP KATKISININ BAZALT ELYAF TAKVĠYELĠ EPOKSĠ KOMPOZĠTLERĠNĠN EĞĠLME DAVRANIġLARINA ETKĠLERĠ M. Özgür Seydibeyoğlu 1, VolkanAcar 2, FarzinAzimpour 2, Hamit Akbulut 2 1 Izmir KâtipCelebi University, Department of Materials Science and Engineering 2 Ataturk University, Department of Mechanical Engineering seydibey@gmail.com ABSTRACT Aim and Scope Recently, usage of Basalt fiber as reinforcement phase of composite is enhanced because of low price of this types of fibers compare with other than such as carbon and aramid one. This type of fiber is environment friend and has the better mechanical properties and thermal stability compare with glass type. The environment friend property of this fiber referred to neutrality of this type that is extracted from volcanicrocks. Weakness of basalt fiber reinforced composite materials against matrix dominated properties such as flexural properties is one of the most important disadvantages of this types of composite that have limited the wide usage of this composite in aeronautic and marine industries. Material and Method In this research carbon nanotube and graphene nano particles are introduced to the matrix of this composite separately in order to 139

186 improve the flexural properties. For this purpose, 0.1 % and 0.5% wt carbonnanotube and graphenedispersed matrix systems were reinforced by hand lay-up method. Later, laminated composite panels were manufactured by vacuum bagging process. Thus, the flexural properties of pure andcarbon nanostructures added composites are compared. Conclusion The results of this research show that, theadding 0.1 % and 0.5 % wt of carbon nanotube to the matrix of composite enhanced the flexural strength of composite for 7.7 % and 6.06 % respectively. On the other hand,the adding 0.1 % and 0.5 % wt of graphene to the matrix of composite enhanced the flexural strength of composite for 15.7 % and 18.3 % respectively. Enhancement the mechanical properties of epoxy and improvement the interface strength betweenthe basalt fibers and epoxy matrix by addingcarbon nanostructures have been described as the most important reason of this phenomena. Key words: Basalt Fiber, Epoxy, Carbon nanotube,graphene, Flexural Strenght ÖZET Amaç Elyaf takviyeli kompozitlerde, takviye elemanı olarak bazalt elyafının kullanılması son yıllarda önemli ölçüde artmıģtır. Bunun baģlıca nedeni; bazalt elyafının, karbon ve aramid gibi geleneksel rakiplerine oranla maliyetinin daha az olmasıdır. Ayrıca, volkanik kayalardan elde edilmesi sebebiyle görece daha doğal olan bu çevre dostu elyaf türü, cam elyafına kıyasla daha iyi mekanik özelliklere ve daha iyi termal kararlığa sahiptir. Genel olarak elyaf katkılı kompozitlerin havacılık ve deniz endüstrisindeki kullanımının önündeki önemli engellerden biri, bu kompozitlerin eğilmeye karģı mukavemetidir. 140

187 Materyal ve Yöntem Bu çalıģmada, bazalt elyaf takviyeli epoksikompozitlerinin eğilme performansları, grafennanopartikül (GNP) ve karbon nanotüp (CNT) katkılı kompozitler yardımıyla arttırılmaya çalıģılmıģtır. Bu amaçla, kütlece % 0.1 ve % 0.5 katkılı GNP ve CNT katkılı modifiye epoksi sistemler oluģturularak elle yatırma yöntemi ile bazalt dokuma elyaf üzerine nüfuz ettirilmiģtir. Ardından, vakum torbalama metodu ile tabakalı kompozit levhalar üretilmiģtir. Ardından, nanoyapı ihtiva eden ve etmeyen kompozitlerin eğilme performansları karģılaģtırılmıģtır. TartıĢma ve Öneriler ÆalıĢma sonuçlarına göre; kütlece % 0.1 ve % 0.5 CNT ihtiva eden bazalt elyaf takviyeli kompozitlerin eğilme dayanımları, sırasıyla, % 7.7 ve % 6.06 artmıģtır. Diğer yandan kütlece kütlece % 0.1 ve % 0.5 GNP ihtiva eden bazalt elyaf takviyeli kompozitlerin eğilme dayanımlarında, sırasıyla, % 15.7 ve % 18.3 oranlarında artıģlar meydana gelmiģtir. Eğilme dayanımlarındaki artıģların sebepleri arasında; epoksi sistemin mukavemetindeki iyileģmenin yanı sıra, bazalt elyaf - epoksi ara yüzey mekaniğinin güçlenmesi olgusunun da bu iyileģmelere olumlu katkı yaptığı düģünülmektedir. Anahtar Kelimeler: Bazalt Elyaf, Epoxy, Karbon Nanotüp, Grafen, Eğilme Dayanımı 141

188 BIOACTIVE AGENT INCORPORATED MICRO/NANOSPHERE COMPOSITES FOR HEALTH APPLICATIONS SAĞLIK UYGULAMALARINA YÖNELĠK BĠYOAKTĠFMADDDE YÜKLÜ MĠKRO/NANOKÜREKOMPOZĠTLERĠ Funda Tıhmınlıoğlu Ġzmir Institute of Technology, Department of ChemicalEngineering, Urla, Ġzmir, 35430Turkey ABSTRACT Introduction Herbal medicines and bioactiveswith antimicrobial, antioxidant and antiinflammatory effects are alternatives for the sustainable control and prevention of several diseases. Probiotics, herbal extracts, essential oils, active pharmaceutical ingredient (API), and vitamins/minerals can be encapsulated within a matrix. But these bioactive agents can be faced with up several problems such as stability, bioavailability, and burst release. To overcome these problems, encapsulation technology introduced as a solution. Controlled or sustained delivery systems have many advantages over the conventional forms such as improving bioavailability, reducing side effects, keeping bioactive concentration at therapeutic level, improving patient compliance. Recently there has been an increased interest in developing micro and nanospherecomposites for delivery of bioactive agents to improve the biological activity and release in a controlled mannerfor medicinal, pharmaceutical and food applications. Several physical and chemical processes have been developed for encapsulation such as spray drying, hot melt extrusion, coacervation, and emulsification/crosslinking. 142

189 Aim The aim of this study is to develop a nanocomposite based novel delivery systems containing bioactive agent which has the potential to be used in gastrointestinal (GI) systems. Material and Methods Essential oil loaded nanocomposite microspheres were prepared by spray drying method. Experimental design were built to investigate the effects of spray drying parameters on water activity, particle morphology and spray drying efficiency. Optimum processing condition was determined.the microspheres were characterized by SEM, XRD, ramanspectroscopy, and zeta potential. Swelling behavior, degradation and in vitrorelease behavior of the chitosan nanocomposite microspheres in simulated gastric fluid (SGF) were also investigated. Results and Discussions Essential oil successfully loaded into nanocompositemicrospheres by spray drying method. Optimum condition for inlet air temperature, feed rate and active agent concentration was determined. The positive surface charge provides mucoadhesive property and therefore, it is useful for GI located drug delivery. Swelling degree decreases withclay content. Cumulative essential oil released decreases with incorporation of clay in simulated gastric fluid (SGF). This study was performed in order to develop a novel delivery system for improving release profile and overcoming the burst release problem in stomach. Keywords:Bioactive encapsulation, microsphere/nanosphere, nanocomposite, controlled delivery systems. 143

190 ÖZET GiriĢ Antimikrobiyal, antioksidan ve antiinflamatuvar etkilere sahip bitkisel ilaçlar ve biyoaktif maddeler, birçok hastalığın tedavisinde ve önlenmesinde alternatif olarak ön plana çıkmaktadırlar. Probiotikler, bitkiselekstraktlar, bitkiseluçucuyağlar, farmasötikaktifbileģenler (API) veminerallermatriksiçindeenkapsuleedilebilmektedirler. Fakat bu biyoaktif maddelerin, stabilite, biyo yararlanım, ve ani salım gibi problemleri ile karģılaģılmaktadır. Enkapsulasyon teknolojisi, bu problemlerin üstesinden gelebilmek için alternative bir çözüm sunmaktadır. Kontrollü salıms istemleri, klasik sistemlere göre biyoyararlanımına rttırılması, yan etkilerin azaltılması, hedef bölgede etkin terapötik konsantrasyonun sağlanmas ıve hasta uyumunun arttırılması gibi avantajlara sahiptir. Son zamanlarda, sağlık, farmasötik ve gıdau ygulamalarına yönelik biyoaktifmaddelerin salımı ve biyolojika ktivitesinin kontrollü bir Ģekilde iyileģtirilmesi için mikro ve nanoküre nanokompozitlere yönelik ilgi artmıģtır. Enkapsülasyone yönelik püskürtmeli kurutma, ekstrüzyon, koaservasyon, emülsifikasyon/çapraz bağlam ayöntemi gibi birçok kimyasal ve fiziksel yöntemg eliģtirilmiģtir. Amaç Bu çalıģmanın amacı, gastrointestinal (GI) sisteme yönelik kullanılabilecek biyoaktif etken madde içeren nanokompozit temelli yenilikçi salım sistemlerinin geliģtirilmesidir. Materyal - Yöntem Bitkisel uçucu yağ içeren nanokompozit küreler, püskürtmeli kurutma yöntemi ile üretilmiģtir. Deneysel tasarım ile püskürtmeli kurutucudaki üretim parametrelerin su aktivitesi, tane morfolojisi ve enkapsülasyon verimi üzerine olan olan etkilerini incelenmiģtir ve optimum değerler belirlenmiģtir. Üretilen küreler, SEM, XRD, raman spektroskopi, yüzey yükü açısından karakterize edilmiģtir. Simule edilmiģ mide sıvısında 144

191 ĢiĢme ve bozunma davranıģları ile in vitro salım davranıģları belirlenmiģtir. Sonuçlar ve TartıĢmalar Bitkisel uçucu yağ, püskürtmeli kurutma yöntemiyle baģarılı bir Ģekilde kürelere yüklenmiģtir. Püskürtmeli kurutucudaki iç hava sıcaklığı, besleme hızı ve aktif madde deriģimi için optimum Ģartlar belirlenmiģtir. Elde edilen kürelerin pozitif yüzey yüküne sahip olması mukoadeziv özellik kazandırmaktadır ve GI sisteme yönelik salım için potansiyel vaad etmektedir. ġiģme derecesi, kil ilavesiyle azalmıģtır. Uçucu yağın nanokompozit kürelerden salımı, kil ile birlikte yavaģlatılmıģ ve midede ani salım etkisinin önüne geçilmiģtir. Anahtar Kelimeler:Biyoaktifenkapsülasyon, mikroküre/nanoküre, nanokompozit, kontrollüsalımsistemleri. 145

192 EFFECT OF DIFFERENT (NANO-)ADDITIVES ON BURNING PROPERTIES OF POLYSTYRENE COMPOSITES FARKLI NANO KATKILAR EKLENEREK HAZIRLANMIS POLĠSTĠREN KOMPOZĠTLERĠN YANMA ÖZELLĠKLERĠNĠN ĠNCELENMESĠ M.E. Oztoksoy 1*, A.Leuteritz 1,N. Uyanık 2 1 Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.v., Dresden/Germany 2 Istanbul Technical University, Chemistry Department, Maslak- ABSTRACT Istanbul/Turkey moztoksoy@gmail.com In this study, the polystyrenenanocomposites having classical flame retarder or different modified clay were prepared by melt mixing method by DSM microcompounder.dsm microcompounder is a corotating twin screw compounder and its volume capacity is 15 cm 3.It works with semi-batch system and molten polymer follows a repeated circulation inside the compounder after filling. The processing conditions were 185 C, 85 rpm and compounding cycletime 10 min.in the production PS nanocomposites, seventypes of organoclaysorclassical flame retarder as 10 Phr were used. The used clays were halloysite (unmodified, dyed and dyed with PS coated),ldh (Layered Double Hydroxide), Nanofil 15 (dimethyldistearylammoniumchloridemodified), Nanofil 32 (dimethylbenzyldistearylammonium modified), Cloisite 30B(bis(2- hydroxyethyl)stearyl modified) and the used classical flame retarder Mg(OH) 2. The nanocomposites were characterized by Micro Combustion Calorimeter (MCC), DSC, TGA, rheology, IRspectroscopy and SEM. The results show a dependancy of the 146

193 burning behavior on the type of (nano-)additive and the state of dispersion derived from MCC test and rheology.based on the method of Wagener and Reisinger as well as the simplified procedure of Durmus, Kasgoz and Macosko the degree of dispersion shows sensitivity to organic modification as well as to shape of particles. Keywords:Polystyrene;Halloysite;Flameretardancy ÖZET Bu calismada klasik alev geciktirici veya çesitli modifiye killer kullanilarak polistiren nanokompozitler eriyik karistima metodu ile DSM mikro karistiricida hazirlanmistir. DSM mikro karistirici birlikte dönen cift vidalara sahiptir ve 15 cm 3 hacimsel kapasiteye sahiptir. Yari kesikli sisteme göre calisir ve erimis polimer katki katildiktan sonra karistiricinin icinde belirli bir sirkülasyonla dönmektedir. Proses sartlari 185 C, 85 rpm vida hizi ve karistirma döngüsü 10 dakikadir.ps nano kompozit ürün 7 farkli cesit organik kil veya klasik alev geciktirici katki 10 Phr oraninda kullanilarak hazirlanmistir. Kullanilan killer halloysit (modifiyesiz, boyanmıģ ve boyanıp PS ile kaplanmıģ), LDH (çift katmanlıhidroksit), Nanofil 15 (dimethildistearil ammonyumchloride modifiye), Nanofil 32 (dimethilbenzildistearilammonyum modifiye), Cloisite 30B (bis(2- hidrosiethil)stearil modifiye) ve klasik alev geciktirici olarak Mg(OH) 2 kullanilmisir. Hazirlanan nano kompozitler Mikro Tutusma Kalorimetresi (MCC), DSC, TGA, Reoloji, IRspektroskopisi ve SEM de karakterize edilmistir. MCC testi ve reoloji ile bulunan sonuclara göre yanma davranıģlari nano katkılarin cesitleri ve dağılma durumlarina baglidir. Wagener ve Reisinger methoduna göre ve basitlestirilmis Durmus, Kasgoz ve Macosko nun prosedüründe göstermektedir ki dağılma oranlari organik modifikasyonave parçacıkların sekline duyarlidir. Keywords:Polistiren;Halloysit;Alev Geciktirici 147

194 OXYGEN SENSING PROPERTIES OF NANO-SILVER DOPEDRUTHENĠUM(II)DERIVATIVES IN REFINERY RELATED WORKPLACE ENVIRONMENTS RAFİNERİ ÇALIġMA ORTAMLARINDA NANO GÜMÜġ KATKILI RUTENYUM (II) TÜREVLERĠNĠN OKSĠJEN ALGILAMA ÖZELLĠKLERĠNĠN ĠNCELENMESĠ ZeynepAy 1, 2 Kadriye Ertekin 2,3, Erdal Celik 2,4 ;Canan Varlikli 5, Cigdem Sahin 6 1 The Graduate School of Natural and Applied Sciences, Dokuz Eylul University, Buca, Tinaztepe, Izmir, Turkey 2 Center for Fabrication and Application of Electronic Materials (EMUM), University of Dokuz Eylul, Buca, Tinaztepe, Izmir, Turkey 3 Department of Chemistry, Faculty of Science, Dokuz Eylul University,35160 Buca, Tinaztepe, Izmir, Turkey 4 Department of Metallurgical and Materials Engineering, University of Dokuz Eylul,35160 Buca, Tinaztepe, Izmir, Turkey 5Solar Energy Institute, Ege University, Bornova-Izmir, Turkey 6 Chemistry Department, Arts & Science Faculty, Pamukkale University, Denizli ayzeynep@gmail.com, kadriye.ertekin@deu.edu.tr, erdal.celik@deu.edu.tr,canan.varlıklı@ege.edu.tr, csahin@pau.edu.tr ABSTRACT In workplaces, especially in refineries, volatile petroleum solvents are usually in form of mixtures of alkanes, cyclic alkanes, alkenes (olefins) and the aromatics. Such atmospheres deficient in oxygen may not provide adequate sensory warning of danger. Therefore correct and continuous monitoring of oxygen levels in such environments is quite important. On the other hand, ruthenium (II) derivatives areknown as oxygen sensitive dyes [1]. In this work emission-based oxygen sensing properties of highly luminescent ruthenium (II) derivatives were tested in presence of some volatile 148

195 organics.two new orange-red emitting ruthenium complexes, [Ru(bpy)2(4,4`-bis(3-ethylheptyl)-2,2`-bipyridine)](PF 6 ) 2 and [Ru(bpy)2(4-dihexylmethyl-4`-heptyl-2,2`-bipyridine)](PF 6 ) 2 are used [2]. Dyes doped oxygen sensitive films and fibers of poly-1- (trimethyl)-1-propyne and silicon were fabricated by electrospinning technique.utilization of electrospun fibers for optical gas sensing purposes resulted with many advantages such as increasing in surface area, sensitivity and an enhancement in all sensor dynamics. We utilized nano-silver particles, ionic liquid, plasticizer and perfluoro compounds (PFCs) as additives to enhance the response to oxygen. Steady state and lifetime based spectral response of the fluorescent dye was measured as analytical signal in the absence and presence of the gaseous oxygen. Sensing characteristics of the offered design was also tested in presence of vapors of benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene. Keywords: oxygen sensor, oxygen sensitive dyes, polymer,electrospinning technique, nanofibers, volatile petroleum solvents. References 1. Sevinc Z. Topal, Kadriye Ertekin, Derya Topkaya, Serap Alp, Berrin Yenigul, Emission based oxygen sensing approach with tris(2,2 -bipyridyl)ruthenium(ii)chloride in green chemistry reagents: room temperature ionic liquids Microchimica Acta, 2008, Volume 161, Issue 1-2, pp Ilker Oner, Cigdem Sahin, Canan Varlikli, Electroluminescence from two new ruthenium(ii) complexes as phosphorescent dopant: Positive effect of swallow-tail bipyridyl ligand, 2012, Dyes and Pigments Volume 95, Issue 1, Pages

196 ÖZET Rafinerilerin çalıģma yerlerinde kullanılan uçucu petrol bazlı çözücüler; alkanlar, siklik alkanlar, alkenler ve aromatikler karıģımından oluģmaktadır. Oksijen yetersizliği olan bu tür ortamlarda tehlike yeterli olarak algılanamayabilir. Bu tür ortamlarda oksijen seviyesinin doğru ve devamlı olarak izlenmesi oldukça önemlidir. Diğer taraftan rutenyum türevleri oksijene duyarlı boyalar olarak bilinmektedir [1]. Bu çalıģmada, son derece lüminesan rutenyum (II) türevlerinin emisyona bazlı oksijen algılama özellikleri bazı uçucu organiklerin varlığında test edilmiģtir. Ġki yeni turuncu-kırmızı rutenyum kompleksi ([Ru(bpy)2(4,4`-bis(3-ethylheptyl)-2,2`-bipyridine)](PF 6 ) 2 and [Ru(bpy)2(4-dihexylmethyl-4`-heptyl-2,2`-bipyridine)](PF 6 ) 2 ) kullanılmıģtır [2]. Boyalar oksijene karģı duyarlı poli-1-(trimetir)-1- propin ve silikon tabanlı filmlere ve elektro eğirme tekniği ile oluģturulan fiberlere katılmıģtır. Optik gaz algılamada fiberlerin kullanılması; tüm sensör dinamiklerinde yüzey alanının geniģlemesi, hassaslık ve iyileģtirme gibi önemli avantajları sağlar. Oksijen cevabını arttırmak için nano gümüģ, iyonik sıvı, perfloro bileģikler ve plastikleģtirici gibi bileģenler kullanıldı. Floresan boyasının kararlı hal ve kullanım ömrü bazlı spektral cevapları oksijen gazının varlığında ve yokluğunda analitik sinyal olarak ölçülmüģtür. Önerilen dizaynın algılama özellikleri benzen, toluen, etilbenzen ve ksilen buharlarının varlığında da test edilmiģtir. Anahtar Kelimeler: oksijen sensörü, oksijene duyarlı boyalar, polimer, elektro eğirme tekniği, nanofiber,uçucu petrol bazlı çözücüler. 150

197 DEVELOPMENT OF SILICONE RUBBER/POSS NANOCOMPOSITE FORMULATION TO IMPROVE INTERFACIAL ADHESION BETWEEN KEVLAR AND SILICONE KEVLAR VE SĠLĠKON ARASINDAKĠ YAPIġMAYI ARTTIRMAK AMACIYLA SĠLĠKON KAUÇUK/POSS NANOKOMPZĠT FORMÜLLERĠNĠN GELĠġTĠRĠLMESĠ H. Sirin, M. Kodal, B. Karaagac and G. Ozkoc Department of Chemical Engineering, Kocaeli University, Kocaeli/Turkey ABSTRACT Aim Silicone rubber (SR) finds many applications where thermal stability and chemical inertness is needed. The mechanical properties of SR is limited therefore, it is mostly reinforced by thermally resistance continuous fibers such as Kevlar and Rayon. However, the chemically inert character of SR prevents it to adhere the fiber surfaces, which results in poor mechanical properties. The aim of this study is to developa silicone rubber (SR)/polyhedral oligomericsilsesquioxane (POSS)nanocompositeformulation to promote interfacial adhesion between Kevlar fiber and silicone rubber. It was also aimed to have a better mechanical properties and thermal stability in the presence of POSS in SR. 151

198 Materials And Methods High temperature vulcanization (HTV) typepoly(dimethyl siloxane) (SR) (ElastosilR401/70) was purchased from Wacker, Germany. Octavinyl-POSS (O-POSS), Octamaleamic acid POSS (OM-POSS) and Methacryl POSS (M-POSS) were purchased from Hybrid Plastics, USA. The nanocomposites of SR/POSS were prepared by using a laboratory type internal mixer. The compounds were then subsequently cured in a hot press. The curing conditions were determined from moving die rheometer and differential scanning calorimeter experiments. Three different POSS types withdifferent functional groups were used. Kevlar was provided by Kordsa Global Company as a twisted yarn. The mechanical, thermal and morphological properties of the matrix were evaluated. The mechanical adhesion between fiber and the matrix was determined by means of H-peel tests. The thermodynamic interaction between fibers and silicone rubber was determined from the surface free energy measurements in order to understand the adhesion mechanism. Discussions The curing temperature of the compounds was determined as 160 C. The rheometer curves showed that the cure extent values were different for every POSS type. POSS particles increased 50% modulus and Young s modulus, except OM-POSS due to its plasticizing effect. It was observed that silica and POSS particle sizes were ranging from submicrons to microns. Thermal stability of composites was examined by thermogravimetric analysis. It was obviously seen that the usage of POSS increased the thermal stability of SR composites as revealedfromtheshifting in TGA curves to the higher temperatures.a correlation between thermodynamic adhesion and H-peel test was investigated. The effects of POSS type on the adhesion were discussed. Keywords: Silicone Rubber, POSS, Mechanical Properties, Adhesion. 152

199 Acknowledgement:This study is grantedbythescientificandtechnologicalresearchcouncil of Turkey (TUBITAK) (Project No: 113M258). ÖZET Amaç Silikon kauçuk (SR)termal ve kimyasalın gerektiği birçok uygulama alanında kendine yer bulmaktadır. SR ın mekanik özelliklerinin sınırlı olmasından dolayı çoğu zaman Kevlar ve Rayon gibi termal dayanımı yüksek sürekli elyaflar ile takviye edilir.ancak SR ın sahip olduğu kimyasal inertlik elyaf yüzeyine yapıģmayı engeller ve bu da zayıf mekanik özellikler ile sonuçlanır.bu çalıģmanınamacı Kevlar ve silicon kauçuk arasındaki yapıģmayı arttırmak amacıyla SR/polyhedral oligomeriksilseskuokzan (POSS) nanokompozit formüllerini geliģtirmektir. Ayrıca POSS ile SR a daha iyi mekanik özellik ve termal dayanım katılması amaçlanmıģtır. Malzeme Ve Yöntem ÆalıĢmada kullanılan silikon kauçuk HTV tipi, vinil-metil uç grup içerikli, ELASTOSIL R401/70 kodlu poli(dimetilsilokzan) Wackers firmasından temin edilmiģtir. Oktavinil-POSS (O-POSS), Oktamalemaik asit-poss (OM-POSS) ve Metakril POSS (M-POSS) HybridPlastics firmasından satın alınmıģtır. SR/POSS nanokompozitlerilaboratuvar ölçekli dahili karıģtırıcı kullanılarak hazırlanmıģtır. Ardından karıģımlar sıcak preste piģirilmiģtir. PiĢme sıcaklığı ve optimum piģme zamanı sırasıyla DSC ve MDR analizleri ile belirlenmiģtir. Farklı fonksiyonel gruplara sahip üç farklı POSS türü kullanılmıģtır. Kevlar bükülmüģ iplik halinde Kordsa Global firmasından temin edilmiģtir. Matrisin mekanik, termal ve morfolojik özellikleri incelenmiģtir. Matris ve elyaf arasındaki mekanik yapıģma H-yapıĢma testi ile belirlenmiģtir. YapıĢma mekanizmasını anlamak amacıyla, elyaf ve silikon arasındaki termodinamik etkileģim serbest yüzey enerjisi ölçümleri aracılığıyla incelenmiģtir. TartiĢma 153

200 DSC analizi sonucunda karıģımların piģme sıcaklığı 160 C olarak belirlenmiģtir.reometre eğrileri piģmegenliği değerlerinin her bir POSS türü varlığında farklı olduğunu göstermiģtir.om-poss haricinde POSS parçacıkları %50 modülve Young modülü değerlerini arttırmıģtır.om- POSS un plastikleģtirici özelliği mekanik özellikler üzerinde etkili olmuģtur.silika ve POSS taneciklerinin boyutları mikron altı seviyesinde olmakla birlikte, genel olarak mikron değerindedir. Kompozitlerin TGA analizi ile termal kararlılıkları incelenmiģtir.poss kullanımında TGA eğrisinin daha yüksek sıcaklıkları doğru kayması POSS ların SR kompozitlerinin termal kararlılığını artırdığını göstermektedir. Termodinamik yapıģma ve H-yapıĢma testi arasındaki korelasyon incelenmiģtir. POSS türünün yapıģmaya etkisi tartıģılmıģtır. AnahtarKelimeler:Silikonkaucuk, POSS, MekanikÖzellikler, YapıĢma. TeĢekkür:Bu çalıģmatürkiyebilimselveteknolojikaraģtırmakurumu (TÜBITAK) tarafındandesteklenmektedir (Proje No: 113M258). 154

201 BIOBASED POLYMERIC COMPOSITES / BİYOESASLI POLİMERİK KOMPOZİTLER 155

202 NON-LINEAR RHEOLOGY AND COMBINED METHODS IN RHEOLOGY AND PROCESSING Manfred Wilhelm Institute of Technical Chemistry and Polymer Chemistry Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Karlsruhe, Germany ABSTRACT Rheology as a science of flow of matter is highly influenced by the topology and morphology and of the investigated polymer molecules and fillers. Within this presentation three current developments within our group will be presented. In the first part, the direct influence of molecular structure on the non-linear mechanical properties and the processing will be presented. Second the combination of rheological measurements with a second characterization method (NMR, X-ray, dielectric spectroscopy etc.) is described. These new developments gain unique information about molecular dynamic and structure of time and shear dependant phenomena within polymers. Furthermore new ways to determine mechanical instabilities alike shark skin, stick-slip or gross melt fracture via the related pressure fluctuations in capillary rheology and slit dye extrusion is presented. This allows us to quantify pressure fluctuations in the mbar regime with several ms time resolution for optimized processing. Lit.: 1) K. Hyun, C.O. Klein, M. Wilhelm, K.S. Cho, J.G. Nam, K.H. Ahn, S.J. Lee, R.H. Ewoldt, G.H. McKinley; A Review on Nonlinear Oscillatory Shear tests: Analysis and Application of Large Amplitude Oscillatory shear (LAOS); Prog. Polym. Sci (2011) 156

203 2) H. Palza, S. Filipe, I.F.C. Naue, M. Wilhelm; Correlation between Polyethylene Topology and its Melt Instabilities by Determining In-Situ Pressure Fluctuations and Using Advanced Data Analysis; Polymer (2010) 3) T. Meins, K. Hyun, K. Ratzsch, C. Friedrich, B. Struth, M. Wilhelm; Combined methods in Rheology: Rheo-SAXS, Rheo- NMR and Rheo-Dielectric to bridge length and time scales; Annual Transactions the Nordic Rheology Society, (2011), ISBN

204 SYNTHESIS OF BIOBASED OLEOCARBONATES AND THEIR USE IN THE PRODUCTION OF THERMALLY ENHANCED NANOFIBERS BY ELECTROSPINNING BĠYOESASLI OLEOKARBONATLARIN SENTEZLENMESĠ VE ELEKTROEĞĠRME ĠLE TERMAL OLARAK ĠYĠLEġTĠRĠLMĠġ NANOLĠF ÜRETĠMĠNDE KULLANILMALARI Nihal Sarier 1, Refik Arat 1, Ezgi Ceren Boz 2, Emel Onder 2 1 Faculty of Engineering, Istanbul Kultur University, Ġstanbul, Turkey. 2 Faculty of Textile Technologies and Design, Istanbul Technical University, Istanbul, Turkey. n.sarier@iku.edu.tr; r.arat@iku.edu.tr; bozez@itu.edu.tr; onderem@itu.edu.tr ABSTRACT Aim Thermal management named as the dynamic heat-storage, has attracted more attention in the last decade because of the demand for developed energy conservation as well as improved thermal comfort. Phase change materials (PCMs), as thermally active materials, have a buffering effect against temperature changes. A PCM is capable of absorbing or releasing large amount of heat during phase transitions between two solid states and/or liquid and solid states. Various encapsulating and shape stabilizing methods for PCMs have been developed by researchers and industry prior to their application on the surfaces for reducing their reactivity with the outside environment, decreasing the evaporation and diffusion rates and promoting the ease of handling [1]. Fatty acids, fatty alcohols and their derivatives, obtained from fats and oils, serve as an important raw material for the oleochemical industry, since they are from biomass resources. Recently, fatty acids and their derivatives have attracted attention as potential 158

205 biobased PCM candidates in consequence of their attractive thermal characteristics [2,3]. With the aim of spreading out the biobased PCMs away from fatty acids and fatty acid derivatives, this study concerns with the synthesis of two oleocarbonates, namely dihexadecyl carbonate and dioctadecyl carbonate, from fatty alcohols through a carbonate interchange reaction, and examines for their potential to be used as potential biobased PCM in dynamic thermal management of various composites such as clothing textiles and building envelopes. In the second part of the study, bicomponent nanofibers of those oleocarbonates have been produced using poly olefins as shell and oleocarbonates as core material by the coaxial electrospinning process. Materials and Methods Oleochemical carbonates were prepared and purified following published literature procedures [4] using hexadecanol (C16-palmityl alcohol), and octadecanol (C18-stearyl alcohol). All the reagents were technical grade and used without further purification (Sigma- Aldrich Inc.). Core-shell nanofibers were obtained from 20 1wt% polyolefin shell solutions and 20wt% oleocarbonate solution using Yflow coaxial electrospinning system at 16kV potential. Thermal characterizations of oleocarbonates and electrospun oleocarbonate nanofibers were conducted by Differential Scanning Calorimeter (DSC) measurements. For structural and surface characterization, Fourier Transform Infrared Spectrometer (FTIR) and Scanning Electron Microscope (SEM) analyses of all samples were also performed. Discussion The thermal behaviors of dihexadecyl and dioctadecyl carbonates during heating and successive cooling in DSC analysis are given in Figure 1. The heat capacity of dihexadecyl carbonate was Jg -1 between o C and of dioctadecyl carbonate was Jg -1 at o C which were quite remarkable in terms of their 159

206 contribution to the dynamic thermal management of PCM incorporated products. (a) (b) Figure 1.DSC heating and cooling measurements of (a) dihexadecyl carbonate; (b) dioctadecyl carbonate, at the rate of 10 o Cmin -1, 4 th cycle. Electrospun nanofibers, carrying the thermal properties of corresponding oleocarbonate, were highly competitive with other existing strategies of encapsulating and shape-stabilizing PCMs. Key words: Phase change materials, oleocarbonate, electrospinning, DSC. Acknowledgement This work is based on research project 213M281, which has been funded by the Scientific & Technical Research Council of Turkey 160

207 (TUBITAK). We also thank Istanbul Kultur University for financial support. ÖZET Amaç Dinamik ısı depolama olarak da adlandırılan ısı yönetimi, geliģtirilmiģ enerji tasarrufuna ve iyileģtirilmiģ termal konfora olan talep nedeni ile son on yılda daha fazla dikkat çekmeye baģlamıģtır. Termal olarak aktif malzemelerden, faz değiģtiren malzemeler (FDM ler) sıcaklık değiģimlerine karģı tampon etkisine sahiptirler. FDM ler, katı-katı ve/veya katı-sıvı faz değiģimi süresince yüksek miktarlarda ısı soğurma veya salıverme kapasitesine sahip malzemelerdir. AraĢtırmacılar ve sanayi tarafından yüzey uygulamalarında, dıģ çevre ile olan etkileģimi azaltmak, buharlaģmadifüzyon oranlarını düģürmek ve kullanım kolaylığı sağlamak amacıyla FDM ler için çeģitli kapsülleme ve Ģekil sabitleme yöntemleri geliģtirilmiģtir [1]. Biyokütle kaynaklı olan katı ve sıvı yağlardan elde edilen yağsı asitler, yağsı alkoller ve bunların türevleri, oleokimya endüstrisi için önemli hammaddelerdir. Son zamanlarda yağsı asitler ve bunların türevleri, sahip oldukları ilgi çekici termal özellikleri nedeni ile biyoesaslı FDM adayı olarak dikkat çekmektedirler[2,3]. Bu çalıģmada, yağsı asitler ve türevlerinden oluģan biyoesaslı FDM leri geniģletmek amacı ile; yağsı alkoller kullanılarak karbonat değiģim reaksiyonları ile dihekzadesil karbonat ve dioktadesil karbonat olmak üzere iki farklı oleokarbonat sentezine yönelinmiģ; sentezlenen bu malzemelerin giysi ve bina yalıtımı gibi çeģitli uygulamalarda dinamik ısı yönetimi yapabilen biyoesaslı FDM olarak kullanılabilme olanakları incelenmiģtir. ÆalıĢmanın ikinci aģaması olarak, çift eksenli elektroeğirme yöntemi ile poliolefinlerin kabuk, sentezlenen oleokarbonatların öz malzeme olarak kullanıldığı bikomponent nanolifler üretilmiģtir. Malzeme ve Metot Oleokimyasal karbonatlar literatüründe [4] verilen yöntemden yararlanılarak hazırlanmıģ ve saflaģtırılmıģtır; bu iģlemlerde 161

208 hekzadekanol (C16-palmitil alkol) ve oktadekanol (C18-stearil alkol) kullanılmıģtır. Kullanılan tüm reaktif malzemeler teknik kalitedir, herhangi bir saflaģtırma yapılmadan kullanılmıģtır (Sigma- Aldrich Inc.). Kabuk-öz nanolifler, kabuk malzeme olarak %1 20 poliolefin çözeltileri, öz malzeme olarak %20 oleokarbonat çözeltisi kullanılarak, Yflow çift eksenli elektroeğirme sisteminde 16 kv gerilim ile üretilmiģtir. Oleokarbonatların ve oleokarbonat nanoliflerin termal karakterizasyonları diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ölçümleri ile yapılmıģtır. Malzemelerin yapısal ve yüzey özellikleri Fourier dönüģümlü kızılötesi spektrometre (FTIR) ve Taramalı elektron mikroskop (SEM) analizleri yapılarak incelenmiģtir. TartıĢma Dihekzadesil ve dioktadesil karbonatların ısıtma ve takip eden soğutma süresince gösterdikleri termal davranıģları ġek.1 deki DSC analizinde verilmektedir. Dihekzadesil karbonatın o C sıcaklık aralığında Jg -1 ısı kapasitesine, dioktadesil karbonatın ise o C sıcaklık aralığında Jg -1 ısı kapasitesine sahip olduğu görülmektedir. Bu sonuçlar, FDM olarak kullanılacakları ürünlere dinamik ısı yönetimi özelliği kazandırabilmeleri bakımından dikkat çekicidir. 162

209 (a) ġekil 1. DSC ısınma ve soğuma eğrileri (a) Dihexadesil karbonat, (b) Dioktadesil karbonat (10 o C/dak, dört çevrim) Kullanılan oleokarbonatın termal özelliklerine sahip olduğu belirlenen elektroeğrilmiģ nanoliflerin, FDM lerin kullanıldığı kapsülleme ve Ģekil sabitleme gibi diğer mevcut yötemlere karģı yüksek bir rekabet gücüne sahip olacağı görülmektedir. Anahtar kelimeler Faz değiģtiren malzemeler, oleokarbonat, elektroeğirme, DSC. Resources [1] Sarier, N. and Onder, E., Organic phase change materials and their textile applications: An overview, Thermochim. Acta, 540, 7 60 (2012). [2] Sari,A., Eutectic mixtures of some fatty acids for low temperature solar heating applications: Thermal properties and thermal reliability, Applied Thermal Engineering 25 (2005) (b)

210 [3] Kenar, J. A., Latent heat characteristics of biobased oleochemical carbonates as potential phase change materials. Sol. Energy Mater. Sol. Cells2010, 94, [4] Kenar, J. A., Knothe, G., Copes, A. L., Synthesis and characterization of dialkyl carbonates prepared from mid-, longchain, and guerbet alcohols. J. Am. Oil Chem. Soc.2004, 81,

211 ENCAPSULATION OF LINSEED OILFOR SELF HEALING COATINGS KENDĠNĠ ĠYĠLEġTĠREBĠLEN KAPLAMALAR ĠÇĠN KETEN TOHUMU YAĞININ KAPSÜLLENMESĠ Göksenin Kurt Æömlekçi, Sevgi Ulutan,Dilek Dönmez, ġeyma Akgül, Nilüfer Konukçu Gizem Civan Ege University, Dept of Chemical Engineering, 35100, Bornova, ABSTRACT Introduction Izmir-Turkey Worldwide cost of corrosion has been estimated to be nearly $300 billion per year. Polymeric coatings protect a substrate from environmental exposure. However they are susceptible to damage induced by several factors during their service life. The cracks lead to the formation of microcracks deep within the structure and in turn, to accelerated corrosion of the substrate. Since conventional repair methods are not effective for healing them, poly(ureaformaldehyde) (UF) encapsulating linseed oil is embedded into coating for self-healing ability. Aim Encapsulation applied to produce self-healing coatings has been studied herein. Production of microcapsules consisting of ureaformaldehyde resin shell and linseed oil core has been carried out through in-situ polymerization utilizing both conventional and prepolymerization methods. Influence of encapsulation method, process conditions and surfactant type on performance of encapsulation process has been taken under investigation by means of optical microscopy studies focusing on the size, shape and distribution of capsules. 165

212 Materials and Methods Linseed oil (LawterTM) have been encapsulated with Urea and Formaldehyde (Merck AG). Resorcinol (Merck AG) and NH 4 Cl (Horasan Kimya) are crosslinker and hardener, respectively. Polyvinyl alcohol (PVA, Sigma Aldrich Co), Polyoxyethylen(20)sorbitan monooleate (TW 80, Merck AG), Linear Alkyl Benzene Sulphonic Acid ester (LABSA, Technical grade) and Polyvinyl pyrrolidone (PVP, Technical grade) have been used as surfactants. Conventional one-step and pre-polymerization methods, both insitu, have been carried out formicroencapsulation under isothermal conditions at 55±2 o C and 1 atmosphere. Besides ph, surfactanttype and stirring rate are considered as the influencing parameters on the process.the size and distribution of microcapsules have been determined from the optical microscope images taken byusing a Leica DFC 295 instrument. Discussion and Suggestions The microcapsules obtained through conventional method, stick together due to the oily residues remained around them. However, in the case of pre-polymerization method, the microcapsules were obtained which are easy to wash even with only water. The ph of the solution affects directly urea formaldehyde reaction that dominates the microcapsule properties. Thesurfactant used as emulsifier allows formation of stable oil/water dispersion lowering the surface tension of liquid and interfacial tension between two liquids and making spreading easy. While LABSA and PVP have given tacky mixtures which are not suitable for the polycondensation reaction, free flowing powders have been obtained as PVA and TW 80 used. The capsules with average diameter of 62 µm spheres in the range of µm have been obtained at a stirring rate of rpm. 166

213 Conclusion Pre-polymerization method has resulted in free flowing powder which is appropriate for coating application. The ph of the solution affects directly the microcapsule properties. Surfactant type and stirring rate play an important role to obtain a stable emulsion and the desired range of capsule size and form. Keywords:Self healing, coating, microcapsule, urea-formaldehyde resin, linseed oil, polymerization, surfactant. References Aissa, B., Therriault, D., Haddad, E., Jamroz, W.; Self-healing materials systems: Overview of major approaches and recent developed technologies, Advances in Material Science and Engineering 2012 (2011) 1-17 Blaiszik, B. J., Caruso, M. M., McIlroy, D.A., Moore, J. S., White, S. R., Sottos,N. R.; Microcapsules filled with reactive solutions for self-healing materials, Polymer 50 (2009) Cho, S. H., White, S.R., Braun, P. V.; Self-Healing Polymer Coatings, Advanced Materials 21 (2009) ÖZET GiriĢ Korozyon olarak tanımlanan kimyasal aģınmanın dünya çapındaki maliyeti yıllık 300 milyar $ civarındadır. Polimerik kaplamalar altındaki tabakayı çevresel etkilere karģı korur. Ancak bu kaplamalar hizmet ömrü süresince, çeģitli etkenlerin vereceği hasarlara açıktır. Bu durum, kaplamada mikro çatlakların oluģumuna ve korozyonuna neden olur. Geleneksel onarım teknikleri alt tabakanın aģınmasını hızlandıran bu görülemeyen mikro çatlakları onarmak için etkili olmadığından kendini onarabilen yapılar için keten tohum yağı poli(üre-formaldehit) ile kapsüllenerek yapıya gömülür. 167

214 Amaç Bu çalıģmada, kendini iyileģtirebilen kaplamalar için kapsülleme uygulanmıģtır. Üre formaldehit reçinesi kabuğu, keten tohumu yağı özü oluģturan mikrokapsüller, geleneksel ve ön-polimerleģme yöntemleri ile yerinde polimerleģme uygulanarak üretilmiģtir. Uygulanan yöntem, süreç koģulları ve yüzey aktif madde türünün kapsülleme iģleminin baģarımına etkileri optik mikroskop çalıģmaları ile kapsül boyutu, Ģekli ve boyut dağılımı üzerinden incelenmiģtir. Malzeme ve Yöntemler Keten tohumu yağı (Lawter TM ) üre ve formaldehit (Merck AG)ile kapsüllenmiģtir. Æapraz bağlayıcı olarak Rezorsinol (Merck AG) ve sertleģtirici olarak NH 4 Cl (Horasan Kimya) kullanılmıģtır. Yüzey aktif maddeler olarak Polivinil alkol (PVA, Sigma Aldrich Co), Polioksietilen(20)sorbitan monooleat (TW 80, Merck AG), ve Linear Alkil Benzen Sülfonik asit esteri (LABSA, Teknik) ve Polivinil pirolidon (PVP, Teknik) kullanılmıģtır. Mikrokapsülleme için 55±2 o C ve 1 atmosferde yerinde polimerleģtirme ile geleneksel ve ön-polimerleģme yöntemleri uygulanmıģtır. ph ın yanı sıra, yüzey aktif madde türü ve karıģtırma hızı süreci etkileyen parametreler olarak incelenmiģtir. Kapsül boyutu, Ģekli ve boyut dağılımı Leica DFC 295 cihazı ile alınan optik mikroskop görüntüleri ile saptanmıģtır. TartıĢma ve Öneriler Geleneksel yöntemle üretilen mikrokapsüller etrafında kalan yağlı kalıntılar nedeniyle topaklaģan ve reçineye uygulanması mümkün olmayan kapsüller oluģmuģtur. Ön-polimerleĢmede ise suyla bile kolayca yıkanabilen mikrokapsüller elde edilmiģtir. Æözelti ph ı mikrokapsül özelliklerini belirleyen üre-formaldehit tepkimesini doğrudan etkilemektedir. 168

215 Emülsiyon yapıcı olarak kullanılan yüzey aktif madde sıvının yüzey gerilimini ve iki sıvı arasındaki arayüzey gerilimini düģürüp iyileģtirici maddenin yayılmasını kolaylaģtırarak kararlı bir yağ/su emülsiyonu elde edilmesini sağlamaktadır. LABSA ve PVP polikondensasyon tepkimesi için uygun olmayan yapıģkan bir karıģım vermiģ; PVA ve TW 80 ise tepkime ortamını bozmamıģtır. ÆalıĢmada devir/dakika karıģtırma hızıyla boyut dağılımı µm olan, ortalama 62 µm çapında küre Ģeklinde kapsüller üretilmiģtir. Son söz Ön-polimerleĢme yöntemi kaplamaya uygun, serbestçe akan mikrokapsüller vermiģtir. Æözelti ph ı mikrokapsül özelliklerini doğrudan etkilemiģtir. Kararlı bir emülsiyon, uygun bir kapsül boyut aralığı ve sağlanabilmesinde yüzey aktif madde türü ve karıģtırma hızı önemli rol oynamaktadır. 169

216 ENVIRONMENTAL IMPACTS AND WASTE MANAGEMENT/ ÇEVRESEL ETKİ VE ATIK YÖNETİMİ 170

217 WASTE MANAGEMENT OPTIONS FOR BIOBASED POLYMERIC COMPOSITES Karl E. Lorber 1, Gernot Kreındl 1 AndErtuğrul Erdın 2 1 MontanuniversitaetLeoben, Chair of Waste Processing Technology and Waste Management, Franz-Josef-Straße 18, 8700 Leoben, Austria ABSTRACT: 2 DokuzEylül University, Izmir, Turkey avaw@unileoben.ac.at Biobased Polymers or Bioplastics may be defined as polymeric material partly or completely derived from biomass (regenerative raw material). Biopolymers may be biodegradable (e.g. polylactic acid (PLA), polyhydroxyalcanoates (PHAs) or polysaccharides (starch & cellulose) or non-biodegradable (e.g. Bio-PE, Bio-PA, Bio-PUR, Bio-PP, Bio-PET etc.) but in any case after use this material becomes a new type of modern waste. In this paper, waste management options for used bioplastic materials are discussed. Due to the rapid development of the global bioplastic market, increasing amounts of bioplastic wastes can be found in bins. So far in Austria, there is no separate collection system for bioplastics in household waste, and the portion of this new type of waste in plastic-rich waste streams does not exceed 0.5 % of the total municipal solid waste (MSW) collection. Treatment options for (biodegradable) bioplastic waste are summarized in the following below. 171

218 As shown, in Austria Thermal Utilization with energy recovery (cogeneration of heat and power (CHP)) in municipal solid waste incinerators (MSWI) is expected to be the favorite option due to CO 2 -neutrality. There is also a scope for Feedstock Recycling of green bioplastic-bottles, depending on the purity of secondary raw materials. Separation of bio-polymers out of waste streams by applying innovative near-infrared (NIR)-sorting is reported, using a wavelength between nm. Keywords: Bioplastic, Waste, Recycling 172

219 GREEN COMPOSITE MATERIALS WITH ENHANCED STIFFNESS AND IMPACT RESISTANCE O. Oguz Y. Z. Menceloglu Advanced Composites and Polymer Processing Laboratory, Faculty of Engineering and Natural Sciences, Sabanci University, Tuzla 34956, Istanbul, Turkey, ABSTRACT yusufm sabanciuniv.edu Critical environmental and economical issues are stimulating research in the mass production of sustainable materials for markets that require low costs and high production rates. Particularly attractive are the physical modification of biodegradable thermoplastics such as Polylactic acid (PLA) based on blending with an elastomer and/or natural fibers in which an economical way to produce green composite materials, preventing further stresses on the environment. However, PLA finds use in many industrial fields due to its intrinsic properties such as high melting temperature, low density, high chemical resistance and biodegradability, the poor impact resistance is a major problem for a wide range of engineering applications. Furthermore, the peak use of elastomers (synthetic wastes) and cellulose based short fibers, which is not available is to reuse in textile industry because of their length (natural wastes), is becoming a world-wide waste disposal problem. To address these global concerns, this study is an effort to create a new horizon for the mass production of the advanced green composite materials by the processing of the renewable sources and biodegradable thermoplastics in a high-shear thermokinetic mixer. PLA was chosen as a green thermoplastic matrix whereas crosslinked Polyurethane wastes (w-pur) and cellulose based short fibers were used as renewable reinforcing agents with various filler concentrations. Waste PUR was employed up to %30 by weight as an impact modifier. The reuse of cellulose based short fibers was 173

220 considered as an alternative reinforcement to the incorporation of glass fibers into biodegradable thermoplastics between 10-20% by weight for many high performance applications. Briefly, 22% increase in elastic modulus of PLA was achieved by the addition of 20% cellulose based renewable fibers (natural wastes) whereas 5- fold increase in impact resistance was acquired in PLA/w-PUR masterbatches as green composite materials modified by 30% synthetic wastes. The main conclusion of the study is that the extensive blending technology gives us the ability to produce high performance green composite materials as well as managing the world-wide waste disposal problem by reusing of synthetic wastes, which is a great opportunity to ensure sustainability and reduce enviromental and economical costs for many industries. Furthermore, cellulose based renewable fibers can be used as an alternative reinforcing agent to the glass fibers that is also quite significant for engineering applications. 174

221 UTILIZATION OF FURNITURE PLANT RESIDUE AND WASTE TIRE POWDER IN THE MANUFACTURE OF HDPE BASED COMPOSITES HDPE ESASLI KOMPOZĠTLERĠN ÜRETĠMĠNDE MOBĠLYA FABRĠKASI ATIKLARININ VE ATIK LASTĠK TOZLARININ DEĞERLENDĠRĠLMESĠ Mengeloglu, Fatih A,B BaĢboga, Ibrahim H. A Karakus, Kadir A a Kahramanmaras Sutcu Imam University, Faculty of Forestry, Department of Forest Industry Engineering, Kahramanmaras, Turkey b KahramanmarasSutcu Imam University, Graduate School of Natural and Applied Science, Material Science and Engineering, Kahramanmaras, Turkey ABSTRACT ihbasboga@ksu.edu.tr Nowadays, theutilization of lignocellulosic basedflour and fiberas fillers in the manufacture of thermoplastic polymer composites have increased. Lignocellulosicfiller can be used in a virgin or waste form. These materialshave many advantages including ease of processing,lower cost, lower density and its renewability.in this study, furniture plant residue (FPR) and waste tire powder (polybutadiene) were used as fillers. The effect of fillers on the mechanical properties of high density polyethylene (HDPE) based composites were investigated. 30 and 40 weight percent FPR and 0-30 weight percent waste tire powder (WTP)with a 7.5% increments were used. Composite were manufactured using single screw extruder and hot press with cooling abilities. Manufactured composites were conditioned and their tensile, flexural, impact and hardness values were determined. Furniture plant residues were successfully utilized in composite manufacturing. Increase of FPR content reduced the tensile, flexural and impact strength but 175

222 improved the modulus values. Presence of WTP in the matrix diminished strength properties but slightly improved the hardness and elongation at break values. All manufactured groups provided necessary values required by the ASTM D 6622 standards. Key words: waste tire powder / composites / furniture plant residue / mechanical properties / HDPE / extruder ÖZET Günümüzde termoplastik kompozit üretiminde lignoselülozik esaslı un ve liflerin dolgu maddesi olarak kullanımı artmaktadır. Lignoselülozik dolgu maddeleri bakir ve atık halinde kullanılabilmektedir. Bu materyaller iģlenme kolaylıkları, ucuz olmaları, düģük yoğunluğa sahip olmaları ve yenilebilir olmaları gibi avantajlara sahiptir. Bu çalıģmada mobilya fabrikası atıkları (MFA) ve kullanılmıģ lastik tozları (KLT) (polibütadien) dolgu maddesi olarak kullanılmıģtır. Dolgu maddelerinin HDPE esaslı kompozitlerin mekanik özellikleri üzerine etkisi araģtırılmıģtır. % 30 ve % 40 oranında MFA ve % 0-30 oranında (%7.5 luk artıģla) KLT kullanılmıģtır. Kompozit üretimi tek burgulu ektsruder ve soğutma kabiliyetine sahip sıcak pres kullanılarak gerçekleģtirilmiģtir. Üretilen kompozitler iklimlendirmeye tabi tutulduktan sonra çekme, eğilme, darbe ve sertlik testleri yapılmıģtır. MFA larkompozit üretiminde baģarılı bir Ģekilde kullanılmıģtır. Kompozit içerisindeki MFA oranın artması ile çekme, eğilme ve darbe dirençleri düģmüģ elastikiyet modülleri ise artmıģtır.kompozit içerisinde KLT nin varlığı direnç özelliklerini olumsuz yönde etkilemiģtir ancak sertlik ve kopmada uzama değerlerini az miktarda artırmıģtır. Üretilen tüm kompozitlerastm D 6622 standartlarını sağlamıģtır. Anahtar Kelimeler:mobilya fabrikası atıkları / atık lastik tozları / kompozit / mekanik özellikler / HDPE / ekstruder 176

223 POLYMERIC COMPOSITES WASTE AS SOLID RECOVERED FUEL (SRF) IN CEMENT INDUSTRY Karl E. Lorber 1, Renato Sarc 1 Ertugrul Erdin 2 1 Montanuniversitaet Leoben, Chair of Waste Processing Technology and Waste Management, Franz-Josef-Straße 18, A-8700 Leoben, Austria. Mail:avaw@unileoben.ac.at. 2 Dokuz Eylül University, Izmir, Turkey. ABSTRACT: Solid Recovered Fuels (SRF) are waste fuels that are produced from high calorific fractions of plastic-rich municipal, commercial and/or industrial waste materials, having a Net Calorific Value (LHV) between MJ/kg OS, that are used in co-incineration plants (i.e. grate firing systems, fluidized bed boilers or rotary kiln) for the purpose of energy generation. In this paper, the preparation, quality assurance and application of SRF rich on polymeric composite waste for substitution of fossil fuel in the cement industry is reported. As summarized in the graph below, preparation and manufacturing of SRF is done in a 100,000 t/a (capacity) multi-stage processing plant, including classifying and sorting of material fractions as well as separation of ferrous (FE) and non-ferrous (NON-FE) metals and PET-for recycling and rejecting of unwanted material fractions like PVC and heavyweight inert materials (e.g., stones). This is followed by SRF-confectioning (i.e. crushing, drying or pelletizing etc.) as summarized in the following graph. 177

224 Graph 1: Multistage processing scheme of one plant for preparation of SRF The classification into different SRF qualities or specifications usually depends on the parameter: net calorific value [MJ/kg OS ], particle size d 95 [mm], oversize fraction [%], impurities [%], 178

225 chlorine content [%], ash content [%] and moisture [%]. For quality assurance of SRF, guidelines for representative sampling, sample preparation and analyses are followed, as established in CEN/TC 343-Solid Recovered Fuels or ÖNORM EN etc. Key-Words: Plastic wastes, solid recovered fuel (SRF), cement industry 179

226 NOVEL APPROACHES AND RESEARCH INTERESTS / YENİ YAKLAŞIMLAR VE ARAŞTIRMA ALANLARI 180

227 APPLICATIONS OF POLYMERIC COMPOSITES IN CHROMATOGRAPHIC ANALYSIS POLĠMERĠK KOMPOZĠTLERĠN KROMATOGRAFĠK ANALĠZLERDEKĠ UYGULAMALARI F. Nil ErtaĢ LeventPelit, FüsunPelit, Hasan ErtaĢ Ege Üniversity Science Faculty, Chemistry Department Bornova, Ġzmir TURKEY ABSTRACT Nowadays, a large variety of modern composite materials are being produced in order to meet the requirement of technological applications. The properties of thesecomposite materialsstrongly depend on the structure and the composition of the material and this relationship is also important to the analytical chemist as it is to the materialscientists. Designing required chemical properties, including those for analytical applications, is also possible using composites such as a film on electrodes for voltammetric measurements, chromatographic stationary phases, and interfaces of films in surface plasmon resonance measurements. On the other hand, many composites involve nano sized components such as metallic nanoparticles and metaloxides as well as carbon nanotubes and other carbon based nanostructures. Conducting polymers (CPs) exhibit electronic properties of bothmetals and semiconductors and due to their stability and ease of synthesis, CPs have been used as efficient sorbents for the sample preparation purposes. Nanomaterials, on the other hand,are very attractive materials for analytical purposesspecifically due to their high surface area and more efficient availability of the adsorbing sites. Amongthem, CPsbased nanoparticles and nanocompositeare quite dominant and many reports concerningthe preparation and application of polypyrrole (PPy), polythiophene (PTh) and Polyaniline (PANI) based 181

228 nanomaterialsand nano-composites as solid phase micro extraction(spme) fiber coatings have beenappeared in the literature. Recent trend in analytical chemistry is to use greener methods such as microextraction-oriented procedures which are rather easy to be miniaturized and automated.this presentation covers a general overview regardingthe recent applications of nanocomposite structured CPs in novel extraction and microextraction techniques. ÖZET Günümüzde teknolojik uygulamaların gereksinimi doğrultusunda çok çeģitli kompozit malzemeler üretilmektedir. Bu kompozit malzemelerin özellikleri malzemenin yapısı ve bileģimi ile sıkı sıkıya iliģki içindedir ve bu etkileģim malzeme bilimcisi için olduğu kadar analitik kimyacı için de büyük önem taģımaktadır. Analitik açıdan istenilen kimyasal özellikleri taģıyan malzemeler; voltammetrik ölçümlerde elektrot üzerinde bir film tabakası biçiminde, kromatografide ise durgun faz olarak tasarlanabilir. Öte, yandan birçok kompozit malzeme nano boyutlu metalik parçacık, metal oksit ve karbon nanotüp gibi karbon esaslı malzemeler içerebilir. Ġlerken polimerler metal ve yarıiletkene benzer elektronik özellikler sergiler ve karalı oluģunun yanı sıra kolay sentezlenmesi nedeniyle örnek hazırlama amacına yönelik sorbent olarak da kullanılmaktadır. Öte yandan nanomalzemeler de geniģ yüzey alanı ve etkin adsorplama özellikleri nedeniyle analitik uygulamalarda dikkat çekmektedir. Bunlar arasında iletken polimerlerin nanokompozit yapıları egemen rol oynar ve son yıllarda literatürde katı faza mikro ekstraksiyon (SPME) fiber yapımında PPy, PTh ve PANI esaslı nanomalzemeler ve kompozitlere iliģkin birçok çalıģmaya rastlanmaktadır. Analitik kimyada son eğilimler; daha çevreci niteliği ile ön plana çıkan ve minyatürize edilebilmesi ve otomasyona uygunluğu nedeniyle mikro ekstraksiyon esaslı tekniklerin kullanımıdır. Bu sunum kapsamında nanoyapılarla zenginleģtirilmiģ polimerlerin yeni ekstraksiyon ve mikroekstraksiyon tekniklerinde uygulamalarına iliģkin genel bilgiler verilecektir. 182

229 PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF METAL NANO PARTICLES -CONDUCTIVE POLYMER OR CARBON BASED COMPOSITE ELECTRODES AND THEIR ELECTROCHEMĠCAL APPLICATIONS METALNANO PARÇACIK- POLĠMER YADA KARBONESASLIKOMPOZĠTELEKTROTLARIN HAZIRLANMASI, KARAKTERĠZASYONU VE ELEKTROKĠMYASALUYGULAMALARI Zekerya Dursun, ġükriye Karabiberoğlu, Æağrı Ceylan Koçak, MürĢide Ceren KarakaĢ Ege Univ., Science Fac., Dep.of Chem., Bornova- Ġzmir/Turkey ABSTRACT Aim A composite material is a mixture of different components being it homogeneous when seen in macroscopic scale and heterogeneous in microscopic scale and shows better phsical and chemical properties than those of the individual components used alone. In electrochemistry, electrodes composites are associated to a blend of at least a conductor phase and an insulating one or another conductive material. Different proportions of each component will lead to more conductive and stable electrodes. The fabrication versatility of these materials allows the construction of different forms and sizes, and also the introduction of chemistry modifiers improving the selectivity and sensibility, and further, the possibility of surface renewal keeping the properties. In recent years, the incorporation of metal nanoparticles into polymers or into different conductive carbon allotropes has attracted growing attentions, because this type of nanocomposite would combine the unique properties of metal nanoparticles (electrical, magnetic, optic ect.) with the outstanding characteristics of polymer or carbon based 183

230 materials (high surface area, more porous centers ect).in this study, metal nano particles modified conductive polymer or carbon based composite electrodes were prepared and characterized with different techniques and then the composite electrodes were used for electrochemical and electroanalytical applications. Materials and Methods Conductive carbon allotropes or conductive polymers such as polypyrole, poliaminophenol or poly(3,4-ethylenedioxythiophene) and different metal nano particles containingcomposite electrodes were prepared for electrocatalytic reaction of such fuels and for selective and sensitive determination of various analytes. Three electrodes system was used in voltammetric studies. Scaning electron microscopy, transmission electron microscopy, atomic force microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy were used for both chemical and morphological characterization of composite electrodes. Differential puls voltammetry aws also used electroanalytical applications. Discussion and Recommendations Metal nanoparticles modified polymer composite electrodes have high catalytic activity which developed for using fuel cells. For this purpose, the metal nanoparticles (Au, Pt, Ag, Zn, Cu, Ni) modified polymer film (polypyrrole, polythiophene, polyaniline and poly p- aminophenol) electrodes were used for investigation of electrocatalytic oxidation of borohydride, dimethyl ammine borane, ammonia borane and oxygen reduction in alkaline media by our research group. The most effective electrocatalytic composite electrode on borohydride oxidation was obtained at simultaneous electrochemical deposition of gold and platinum binary metals on poly(p-aminophenol). In another study, the best catalytic activity for oxidation reaction of ammonia borane and dimethyl ammine borane were obtained by preparation of Au-Ag binary metals modified poly aminophenol. The electrochemical behavior of oxygen is particularly important for clean energy generation systems 184

231 as cathode reaction that oxygen reduction reaction can proceed by two electron or four-electron pathways depending on electrode material. For this aim, Poly ethylendioxythiophene polymer electrode was prepared and then modified with nickel-copper nano particles by repetitive potential cycles. Higher peak currents were obtained at metal nano particles modified composite electrodes compared to the other electrodes. In another study, a Pt-Au/PPAP/ composite electrode was shown high catalytic activity toward oxygen reduction. Multiwalled carbon nanotube was also modified with consecutive deposition of Au and Cu metals and applied to catalytic reduction of oxygen and it was offered relatively positive potentials and higher current values compared to the other electrodes. Nanocomposite electrodes can also be provided selectivity and sensibility toward analytes determination in complex matrixes. For electroanalytical application, an Ag nanoparticles decorated poly(thiophene) composite electrode was prepared for selective and sensitive determination of caffeic acid in red wine. A nickel nanowire modified poly (p-aminophenol) film GC (Ni/PPAP) electrode was developed for investigation of electrochemical behavior and sensitive and selective determination of dicofol in soil samples. All composite electrodes surface were characterized with TEM, SEM, EDX XPS and EIS that all techniques verified the formation of nano particles and film formation on bare electrode surface. Results From the electrochemical and characterization studies different nanocomposite electrodes can be fabricated and applied to both electrocatalytic reaction of such common fuels oxidation and oxygen reduction reaction. Some composite electrodes were also used in selective and sensitive analytical applications. Keywords: Composite electrodes, metal nano particles modified polymer electrodes. 185

232 ÖZET Amaç Kompozit malzeme, farklı maddelerin karıģımından oluģan makroskopik anlamda homojen mikroskobik anlamda ise heterojen yapıdaki maddeler olup, kendini oluģturan her bir bileģenden daha iyi fiziksel ve kimyasal özellikler gösteren maddelerdir. Elektrokimyada, en az bir iletken katman ile yalıtkan yada iletken baģka bir evrenin bir araya getirilmesi ile kompozit elektrotlar oluģturulur. Her bir bileģeninfarklı oranlarının kullanılması ile hazırlanan elektrotlar daha iletkenvekararlı olabilmektedir. Bu malzemelerin eldesinde ki çok yönlülüğe bağlı olarak, farklı Ģekil ve boyutlarda yapılabilmeleri yanında modifiye maddelerin kimyasının tanımlanması ile seçimlilik ve duyarlılığı artırılır ve ayrıca yüzey yenileme koģullarında özellikleri de korunur. Son yıllarda,polimerya da farklıiletken karbonallotropları metalnano parçacıklar ile bir araya getirilerek hazırlanan yapılar giderek artan sayılarda çalıģılmaktadır. Bunun nedeni nano kompozitlerin hazırlanmasında kullanılan metal nano parçacıkların eģsiz elektriksel, optik ve manyetik vb. özellikleri ile çok sayıda gözenekli merkezlere ve geniģ yüzey alanına sahip polimerlerinden oluģmasına bağlanabilir. Bu çalıģmada metal nano parçacıklarla modifiye iletken polimer ya da karbon temelli kompozit elektrotlar hazırlanmıģ, farklı teknikler ile yüzey kimyası ve morfolojisi saptandıktan sonra elektrokimyasal ve elektroanalitik uygulamaları yapılmıģtır. Materyal ve Metot Ġletken karbon allotropları ya da polipirol, poliaminofenol, poli(3,4 etilendioksitiyofen) gibi iletken polimerleri ve farklı metal nano parçacıklar içeren hem kimi yakıtların elektrokatalitik yükseltgenmeleri hem de kimi analitlerin seçimli ve duyar tayinleri için kompozit elektrotlar hazırlanmıģtır. Voltammetrik ölçümlerde üçlü elektrot sistemi kullanılmıģ.kompzit elektrotların kimyasal ve morfolojik yapılarının aydılatılmasında taramalı electron, geçiģli electron mikroskopları, atomic kuvvet mikroskobu, X-ıĢınları fotoelektron spektroskopisi, döngüsel voltammetri ve 186

233 elektrokimyasal empedans spektroskopisi kullanılmıģtır.eleketroanalitik uygılamalar için ise diferansiyel puls voltammetri tekniği kullanılmıģtır. TartıĢma Yakıt pillerinde kullanılabilecek yüksek katalitik etkinliğe sahip metal nano parçacık modifiye polimer kompozit elektrotlar geliģtirilmektedir. Bu amaçla farlı metal nano parçacıklar ile modifiye polimer (polipirol, poliamino fenol, politiyofen vb.) kompozit elektrotlar hazırlanarak borhidrür, aminoboran ve dimetil amino boranın elektrokatalitik yükseltgenmesi yanında oksijenin indirgenmesinin araģtırılmasında kullanılmıģtır. EĢ anlı elektrokimyasal biriktirme ile Platin-altın bimetalik modifiye poliaminofenol kompozit elektrot borhidrürün elektrokatalitik yükseltgenmesinde en yüksek etkinliğe sahip elektrot olarak saptanmıģtır. Bir baģka çalıģmada, amino boran ve dimetil amino boran için en yüksek katalitik etkinliği Au-Ag bimetalik modifiye poliaminofenol elektrot göstermiģtir. Oksijen elektrokimyasal davranıģı temiz enerjiüretim sistemleriiçin katot tepkimesi yönünden önemli olup, indirgemesi, elektrotmalzemesine bağlı olarak iki elektron ya da dört elektronun tek basamakta aktarılması ile yürür. Bu amaca yönelik olarak, polietilendioksitiyofen ardıģık olarak bakır ve nikel metal parçacıklar ile modifiye edilerek oksijenin elektrokatalitik indirgenmesinde kullanıldığında, diğer elektrotlara göre daha yüksek pik akım değerleri elde edilmiģtir. Bir baģka çalıģmada Pt-Au/PPAP kompozit elektrot da oksijenin indirgenmesine yüksek katalitik etkinlik göstermiģtir. Æok duvarlı karbon nanotüp ve Cu-Au nano parçacıklardan hazırlanmıģ kompozit elektrotlarda hem oksijenin indirgenme potansiyeli hem de akımı yönünden karģılaģtırıldığı diğer elektrotlara göre daha yüksek etkinliğe sahip oldukları saptamıģtır. Nano kompozit elektrotlar aynı zamanda çeģitli analitlerin karmaģık örnek ortamlarında seçimli ve duyarlı tayinlerine olanak sağlamaktır. Analitik uygulama amacıyla, Ag metal nano parçacık modifiye politiyofen kompozit elektrot hazırlanmıģ, kırmızı Ģarap örneklerinde seçimli ve duyar kafeik asit tayini yapılabilmiģtir. Ayrıca, Ni nano tel modifiye 187

234 poliaminofenol kompozit elektrot geliģtirilerekdikofolün elektrokimyasal davranıģı incelenmiģ ve toprak örneklerinde seçimli ve duyar dikofol tayini yapılabilmiģtir. Tüm kompozit elektrotların yapılarının aydınlatılmasında TEM, SEM, EDX XPS ve EĠS teknikleri kullanılmıģ, camımsı karbon elektrot yüzeylerinde polimer yapıların ve metal nano parçacıkların varlığı kanıtlanmıģtır. Sonuçlar Elektrokimyasal ve karakterizasyon çalıģmalarından, farklı çok sayıda nano kompozit elektrotlar hazırlanabilmiģ ve farklı yakıtların ve oksijenin elektrokatalitik tepkimelerine uygulanmıģtır. Anahtar Kelimeler: Kompozit elektrotlar, metal nano parçacık modifiye polimer elektrotlar. 188

235 IMPORTANCE OF COMPOSITE ELECTRODES IN ELECTROANALYTICAL APPLICATIONS ELEKTROANALĠTĠK UYGULAMA LARDA KOMPOZĠT ELEKTROTLARIN ÖNEMĠ a Yusuf Dilgin, b Zekerya Dursun, b Gürel NiĢli, b H. Ġsmet Gökçel, b Berrin Yenigül a Æanakkale Onsekiz Mart Univ., Science and Art Fac., Dep. of Chem Æanakkale/Turkey b Ege Univ., Science Fac., Dep.of Chem., Bornova- ABSTRACT Aim Ġzmir/Turkey ydilgin@yahoo.com Composite electrodes are consisted of at least one conductor material such as Ag, Au, graphite andone insulator material such as polystyrene, nujol, nafion, polyethylenglycol, cellulose acetate, epoxy, teflon, silicone etc.. Recently, many researchers have focused on the preparation and electroanalytical applications of composite electrodes due to their important functions such as stability, surface renewability, bulk modification, versatility, lower cost, sensitive and selective responses etc. The aim of this study is to emphasize the role and usability of composite electrodes in electroanalytical applications. Materials and Methods Various composite electrodes such as azin type dyes modified carbon based electrodes, molecular imprinted electrodes, semiconductor (metal oxide or CdS, ZnS) electrodes were prepared for the construction of electrochemical and photoelectrochemical sensor of various analytes. Cyclic voltammetric, differential puls 189

236 voltammetric and amperometirc experiments were carried out using Potentiostat/galvanostat with tradiational three electrode system. Discussion and Recommendations Studies on electrochemical and also photoelectrochemical sensor of some biologically and environmentally important molecules such as ascorbic acid, NADH, sulphide, pesticides etc. and also construction of photobiosensor for some compounds such as glucose etc. was described using composite modified electrodes. Constructed electrochemical and photoelectrochemical flow cells and photelectrochemical sensors in Flow Injection Analysiswere also presented. Results It can be concluded thatcomposites submit a good electrode material for the construction of electrochemical and photoelectrochemical sensors due to their important advantages as described above. Keywords: Composite electrode, electrochemicalsensor. ÖZET Amaç Kompozit elektrotlar Ag, Au, grafit gibi en az bir iletken material ve polistiren, nujol, nafyon, polietilen glikol, selüloz asetat, epoksi, Teflon, silicon gibi en az bir yalıtkan malzemeden oluģmaktadır. Kompozit elektrotların kararlılık, yüzey yenilenebilirliği, bulk modifikasyon, çok yönlülük, düģük maliyet, duyar ve seçici yanıtlar gibi önemli özelliklerinden dolayı Son zamanlarda birçok araģtırmacı bu elektrotların hazırlanması ve elektroanalitik uygulamalarına yönelmiģlerdir. Bu çalıģmanın amacı elektroanalitik uygulamalarda kompozit elektrotların rolu ve kullanılabilirliğini vurgulamaktır. 190

237 Materyal ve Metot ÆeĢitli analitlerin elektrokimyasal ve fotoelektrokimyasal sensör tasarımları için, azin türü boyar madde modifiye karbon bazlı elektrotlar, moleküler baskılı elektrotlar, yarıiletken (metal oksitler veya CdS, ZnS) modifiye elektrotlar gibi değiģik türden kompozit elektrotlar hazırlanmıģtır. Döngüsel voltammetrik, diferansiyel puls voltammetrik ve amperometrik deneyler geleneksel üçlü elektrot sistemli potansiyostat/galvanostat kullanılarak gerçekleģtirildi TartıĢma Kompozit modifiye elektrotlar kullanarak askorbik asit, NADH, sülfür, pestisitler gibi biyolojik ve çevresel açıdan önemli bazı moleküller için elektrokimyasal ve fotoelektrokimyasal sensörlerin ve aynı zamanda glukoz gibi bazı bileģiklerin biyosensör tasarımı üzerine gerçekleģtirilen çalıģmalar sunulmuģtur. Elektrokimyasal ve fotoelektrokimyasal akıģ hücreleri ve akıģa enjeksiyon analizde (flow injection analysis) fotoelektrokimyasal sensörlerden de bahsedilecektir. Sonuçlar: Yukarıda bahsedildiği gibi kompozitler, sergilediği önemli avantajları nedeniyle elektrokimyasal ve fotoelektrokimyasal sensor tasarımında iyi bir elektrot materyali özelliği sunmaktadır. Anahtar Kelimeler: Kompozit elektrot, elektrokimyasal sensor. 191

238 NOVEL APPROACHES, TRAINING AND REGULATIONS / YENİ YAKLAŞIMLAR, EĞİTİM VE MEVZUAT 192

239 RECENT DEVELOPMENTS ON STEM EDUCATION AND INVESTIGATION OF POLYMERIC COMPOSITE EDUCATION AT UNDER GRADUATE LEVEL STEM EĞĠTĠMĠNDEKĠ SON GELĠġMELER VE ÜNĠVERSĠTE DÜZEYĠNDE POLĠMERĠK KOMPOZĠT EĞĠTĠMĠNĠN ĠNCELENMESĠ Canan Nakiboğlu Balıkesir University, Chemistry Education Division, BALIKESĠR ABSTRACT STEM (science, technology, engineering and mathematics) educationis a new movement in education to help teachers and students understand how the academic disciplines of Science, Technology, Engineering and Mathematics impact their world and prepare them for the workforce of tomorrow. A well-prepared and innovative STEM workforce is crucial to the nation s health and economy. The engineering component of STEM education puts emphasis on the process and design of solutions. It has been advocated that engineering education has shifted away from treating the science of engineering and engineering design as different domains and is starting to integrate them (1). Engineering education encourages the integration of engineering research and education to accelerate technological and educational innovation and to improve the quality and diversity of engineering graduates entering the technical workforce. In this presentation, recent developments of STEM education in the world and Turkey are discussed. Although STEM education is very premature area in Turkey, STEM has a priority in more of the Administration s education efforts in the USA in recent years and they express that the improving STEM education will continue to be a high priority (2). In addition, it is indicated that STEM occupations are projected to grow faster than 193

240 the average for all occupations (3). Furthermore, STEM competencies are increasingly required for workers both within and outside specific STEM occupations.thus, design graduate education for tomorrow s STEM workforce is important. The occupations related to polymeric composites and especially nanocomposites can be accepted as STEM jobs.especially, nanoscience-based technologies have been reshaping the future of humankind and emerging at a breathtaking rate. Most of these developments require a confluence of disciplinary skills and include nanoscale science and engineering concepts that are missing from traditional compartmentalized undergraduate educational programs in STEM. An interdisciplinary environment is needed to train engineers and scientists effectively in the skills and knowledge required to make valuable contributions in the nanoscale revolutions (4). Polymeric composite materials is aresearch area that is in interaction with other closely related areas and constitutes the basis for production and determination of the function of advanced polymerbased composite materials and today s and tomorrow s structural components (5). For this reason, it is important to examine the engineering students knowledge about basic concepts of polymeric composite and closely related areas. In the second section of the study, students knowledge and the lecturers views about these concepts and polymeric composites teaching were investigated. The results obtained from the questionnaires analysis show that most of the students have struggles and misconceptions at the definition of basic concepts such as polymer, composite and polymeric composites. The reasons of these results are discussed and in the light of these findings, polymeric composite education is revised and recommendations are provided. Keywords: STEM Education,Polymeric Composites, Nanovomposites 194

241 ÖZET STEM (Fen, Teknoloji, Mühendislik, Matematik) eğitimi, öğretmen ve öğrencilerin fen, teknoloji, mühendislik, matematik gibi akademik alanların yaģamlarına nasıl etki ettiğini ve geleceğin iģ gücü için onları nasıl hazırladığını anlamalarına yardımcı olan eğitimdeki yeni bir harekettir. Ġyi yetiģmiģ ve yenilikçi STEM iģ gücü, ulusların sağlık ve ekonomisi için çok önemlidir. STEM eğitiminin mühendislik bileģeni, tasarım ve süreç çözümüne vurgu yapar. Mühendislik eğitiminin, mühendislik bilimi davranıģından, farklı alanlarla bütünleģmiģ mühendislik tasarımına kaydığı ifade edilmektedir (1). Mühendislik eğitimi, teknolojik ve eğitimsel geliģimi canlandıracak mühendislik araģtırmaları ve eğitimin entegrasyonu ile teknik iģgücüne katılacak mühendislik mezunlarının kalite ve farklılığının geliģtirilmesine destek verir. Bu sunumda Türkiye ve dünyadaki STEM eğitimine ait son geliģmeler mühendisliğin eğitimle bütünleģtirilmesini dikkate alarak tartıģılacaktır. Her ne kadar STEM eğitimi Türkiye de çok yeni bir alan olsa da, son yıllarda ABD de, hükümetin eğitim giriģimleri arasında önceliğe sahip olduğu ve bu önceliğin devam edeceği bizzat yetkililerce ifade edilmektedir (2). Bunun yanı sıra STEM mesleklerinin, tüm meslekler arasında en fazla büyüme hızına sahip olduğu öngörülmektedir (3). Ayrıca özel STEM mesleklerinin hem içinde hem dıģında çalıģanlar için STEM uzmanlığı giderek gerekli hale gelmektedir. Bu açıklamalardan, yarının STEM iģgücüne yönelik üniversite eğitiminin oldukça önemli hale geldiği söylenebilir. Polimerik kompozitler ve özellikle nanokompozitlerle ilgili meslekler de STEM meslekleri olarak kabul edilebilir. Nanobilime dayalı teknolojiler, insanlığın geleceğini yeniden Ģekillendirmekte ve olağan üstü bir hızla yayılmaktadır. Bu geliģmelerin çoğu, disiplinler arası becerilerin bir bileģimini gerektirir ve ayrı bölümlerden oluģan geleneksel üniversite eğitiminde eksik olan, nano düzeyde fen ve mühendislik kavramlarını içerir. Nano düzeyde değiģimlere önemli katkı sağlamada gerekli olan bilgi ve becerilerin 195

242 mühendis ve bilim insanlarının etkin bir Ģekilde eğitmesi için disiplinler arası bir çevreye gereksinim duyulur (4). Polimerik kompozit materyaller, modern polimerik kompozitlerin ve aynı zamanda bugünün ve geleceğin yapısal komponentlerinin iģlevlerinin belirlenmesi ve üretimi için temel oluģturan ve diğer alanlarla da yakından iliģkili bir araģtırma alanıdır (5). Bu nedenle, mühendislik öğrencilerinin polimerik kompositlerle ilgili temel kavramları ve onlarla iliģkili alanlar hakkındaki bilgilerini incelemek önemlidir. ÆalıĢmanın ikinci bölümünde, bu kavramlar ve polimerik komposit öğretimi ile ilgili öğrencilerin bilgileri ve öğretim üyelerinin görüģleri araģtırılmıģtır. Anketlerden elde edilen sonuçlar, öğrencilerin önemli bir kısmında polimer, kompozit, polimerik kompozit gibi kavramların tanımlanması ilgili zorluklar ve yanlıģ kavramalar olduğu belirlenmiģtir. Bu sonuçların nedenleri tartıģılarak, bu bulgular ıģığında polimerik kompozit eğitimi gözden geçirilecek, önerilerde bulunulacaktır. Anahtar kelimeler: STEM Eğitimi, Polimerik Kompozit, Nanokompozit Kaynakça: 1)Tate, D., Chandler, J. R., Fontenot, A. D., & Talkmitt, S. (2010). Matching pedagogical intent with engineering design process models for precollege education. Artificial Intelligence for Engineering Design, Analysis and Manufacturing, 24, )Federal 5-year Strategic Plan for STEM Education, 3)BLS-STEM job reports, Occupational Outlook Quarterly, Spring 2014, 4)Hensel, R., Edward, B., Shremshock, M., Carroll, L., Hornak, L., Jackson, K., Gannet, P., Cullison, A. And Barnhard, P. (2007). Introduction to Nanotechnology Design Course for Freshmen and Sophomores, Proceedings of American Society for Engineering Education North Central Section Conference at West Virginia Institute of Technology (WVUTech), March

243 5)General Curriculumfor Education at Post-Graduate level in Polymeric Composite Material. als.pdf 197

244 ÖZET TÜRKĠYE KOMPOZĠT SEKTÖRÜ 2014 YILI DEĞERLENDĠRMESĠ Ġsmail Hakkı Hacıalioğlu Kompozit Sanayicileri Derneği Ekonomik istikrar döneminde % 8 10 arasında büyüme göstererek Avrupa da 6. sıraya yerleģen Türk KompozitSektörü nün 2014 yılında % 4 5 civarında büyüdüğü tahmin edilmektedir. Böylelikle 2014 yılı sonunda KompozitSektörü nün toplam üretimi 245 bin tona ulaģmıģtır Yılında; özellikle dolar kurunun istikrarsızlığı, çevremizdeki ülkelerde yaģanan savaģ hali ve güven ortamı eksikliği ile ülkemizdeki seçim ortamından kaynaklanan belirsizlikler ve Türk ekonomisinin 2014 yılı büyüme oranının geçtiğimiz yıllara göre daha düģük gerçekleģmesi bu durumun ana nedenlerini oluģturmaktadır. Bütün bu faktörlere rağmen özellikle Otomotiv Sektörü, ĠnĢaat Sektörü, Spor Eğlence Sektörü, Rüzgar Enerjisi ve Mühendislik Plastikleri sektörlerine hitap eden kompozit sektöründeki büyüme oranı çift haneli rakamlara yaklaģırken, Denizcilik ve Boru Tank Altyapı Sektörlerindeki durgunluk sektörün ortalama büyüme oranını düģürmüģtür. Ġç piyasadaki daralma ve eksik üretimi ihracata yönelerek aģmaya çalıģan sektör, çevremizde yaģanan ve ülkemizi doğrudan etkileyen olağanüstü geliģmeler, Avrupa pazarlarındaki durgunluk, kurlardaki istikrarsızlık ve özellikle kompozit üretiminin temel girdilerinden biri olan doymamıģ polyester reçine fiyatlarını doğrudan etkileyen petrol fiyatlarındaki öngörülemeyen düģüģler sonucu uzun vadeli bağlantılar ve anlaģmalar yapma Ģansını bulmakta zorluklarla karģılaģmıģtır. Sektörün 2014 yılını 230 milyon AVRO civarında doğrudan ihracat ve bu rakama yakın bir ithalat ile tamamlaması beklenmektedir. 198

245 2015 Yılında ülkemizde yeni bir seçim atmosferine girilmesi, kurlardaki, petrol fiyatlarındaki ve hammadde fiyatlarındaki öngörülemeyen oynamalardan dolayı ekonomik büyümenin 2014 yılı seviyelerinde kalması halinde kompozit sektöründe yine 2014 yılı düzeyinde büyüme beklenmektedir. Bölgemizde istikrarın oluģması ve Avrupa da ekonominin canlanması söz konusu olması halinde üreticilerimizin ihracat performansı 2015 yılında daha da artacaktır. 199

246 POSTER PRESENTATIONS/ POSTER BİLDİRİLER 200

247 MECHANICAL, THERMAL AND -RAY SHIELDING PROPERTIES OF HDPE/BN/Gd 2 O 3 TERNARY NAOCOMPOSITES: EFFECTS OF PARTICLE CONCENTRATION HDPE/BN/Gd 2 O 3 ÜÇLÜ NANOKOMPOZĠTLERĠN MEKANĠK TERMAL VE -IġINI ZIRHLAMA ÖZELLĠKLERĠ: PARÇACIK KONSATRASYONUNUN ETKĠSĠ Oktay Baykara 1, A. Alchekh wis 2, ġ.gozde Ġrim 3, Fatih Kuluöztürk 4, Guralp Ozkoc 2, Ahmet Avcı 5,Mahmut Doğru 4 1 Fırat University, Fact.of Education, Science Education Dept., Elazığ/Turkey 2 Kocaeli University, Chemical Engineering Dept., Kocaeli/Turkey 3 Akdeniz University, Physics Dept., Antalya/Turkey 4 Bitlis Eren University, Physics Department, Bitlis/Turkey 5 Selcuk University, Mechanical Engineering Dept., Konya/Turkey obaykara@firat.edu.tr, guralp.ozkoc@kocaeli.edu.tr, wismounem@gmail.com gozde.aydemir@hotmail.com, faith.fizik@gmail.com, aavci@selcuk.edu.tr dogrum@gmail.com ABSTRACT Aim The particulate composites of high density polyethylene (HDPE) with nano-hexagonal boron nitride (hbn) and nano-gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ) can be a potential material for shielding neutron and gamma ( ) ray and possibly be used for structural materials for space-crafts, nuclear power-plants, and medical applications etc. The aim of this study is to investigate the mechanical, thermal and - ray shielding properties (e.g. the effect of the particle concentration 201

248 on gamma radiation absorption) of HDPE/hBN/Gd 2 O 3 of ternary nanocomposites. Materials And Methods Nano-size hexagonal boron nitride (hbn) was purchased from Bortek Company, Eskisehir/Turkey. Nano-gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ) was purchased from ABCR GmbH and Co., Germany. HDPE was a product of Sabic with an MFI of 20. As the compatibilizer, maleated polyethylene (Sigma-Aldrich, Germany) was used. The compounds were processed in a Xplore Instruments 15 cc microcompounder at 180 C barrel temperature, 80 rpm screw speed and 5 minutes residence time. The standard bars for mechanical test were prepared using a laboratory injection molder (Xplore 10 cc micro-injector). Mechanical properties were determined by tensile and impact tests. Thermal properties were measured via Differential Scanning Calorimeter (DSC) analysis. - ray absorption properties (or linear attenuation coefficients) of nanocomposites having different concentrations of nanoparticles were determined for gamma rays of different energies obtained from distinct radioactive point sources. Discussion And Recommendations The results of mechanical tests showed that the tensile properties of the composites were significantly affected by the addition of nanoparticles into HDPE matrix. Tensile modulus exhibited a remarkable improvement especially when the amount of Gd 2 O 3 increased. The %-elongation at break was found to be higher than that of neat matrix for some particular hbn/gd 2 O 3 combinations. Impact strength showed a slight decrease with increasing amount of filler. The usage of maleated-polyethylene in the composites affected the mechanical performance. The -ray shielding properties of composites improved with increasing nanoparticle content. 202

249 Keywords: radiation shielding materials; boron nitride; HDPE composites; mechanical properties Acknowledgement: This study is granted by The Scientific and Technological Council of Turkey (TUBITAK) (Project no: 231M500) ÖZET Amaç Nano hegzagonal bor nitrür (hbn) ve nano-gadolinyum oksit (Gd 2 O 3 ) dolgulu yüksek yoğunluklu polietilen (YYPE) kompozitleri, gama ( ) ve nötron ıģınlarının zırhlanması için potansiyel bir materyaldir.uzay araçları, nükleer güç santralleri ve sağlık uygulamaları gibi birçok uygulamada yapı materyalleri olarak kullanılabilirler. Bu çalıģmanın amacı; YYPE/hBN/Gd 2 O 3 üçlü nanokompozitlerinin, mekanik, termal ve ıģını zırhlama özelliklerini incelemek ve özellikle gama radyasyon soğrulması üzerine parçacık konsantrasyonunun etkilerinianlamaktır. Materyal Ve Metotlar Nano boyutlu hegzagonalbor nitrür (hbn), EskiĢehir/TÜRKĠYE de bulunan BORTEK Ģirketinden satın alınmıģtır. Nano Gadolinyum Oksit (Gd 2 O 3 ) ABCR GmbH Ģirketinden (Almanya) alınmıģtır. YYPE 20 MFI li Sabic in ürünüdür. UyumlaĢtırıcı olarak da maleik anhidrit aģılı polietilen (Sigma-Aldrich, Almanya) kullanılmıģtır. HarmanlarXplore Instrument firmasının ürettiği 15 cc mikroharmanlayıca da 180 C sıcaklık ve 80 rpm vida hızında üretilmiģlerdir. Alıkonma süresi herbir harman için 5 dakikadır. Standarttest çubuklarının üretilmesinin ardından mekanik özellikler çekme ve darbe testleri ilebelirlenmiģtir. Termal özellikler Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) analizi ile yapılmıģtır. Farklı konsantrasyonlarda nanoparçacık içeren nanokompozitlerin 203

250 gama ıģını soğurma özellikleri (veya lineer zayıflama katsayıları), farklı radyoaktif nokta kaynaklardan farklı enerjilerdeki gama ıģınları elde edilerek belirlenmiģtir. TartıĢma Ve Öneriler Mekanik testlerin sonuçları, kompozitlerin mekanik özelliklerinin YYPE matris içine nanoparçacıkların eklenmesiyle önemli bir Ģekilde etkilendiğini göstermiģtir. Gd 2 O 3 miktarı arttıkça çekme modülü belirgin bir Ģekilde geliģmiģtir. Özellikle bazı hbn/gd 2 O 3 karıģımlarının % uzama değerleri saf matrise göre çok daha yüksek olarak bulunmuģtur. Darbe mukavemeti, dolgu miktarının artmasıyla hafif bir azalma göstermiģtir. Kompozitlere maleik anhidrit aģılı polietilen ilavesi mekanik özellikleri etkilemiģtir. Kompozitlerin gama ıģınlarını zırhlama özellikleri, nanoparçacık miktarının artmasıyla geliģmektedir. Anahtar kelimeler: Radyasyon zırhlama materyali, bor nitrür, gadolinyum oksit, YYPE kompozitleri, mekanik özellikler TeĢekkür: Bu proje Türkiye Bilimsel ve Teknolojik AraĢtırma Kurumu(TÜBĠTAK) tarafından desteklenmiģtir (Proje No:213M500). 204

251 THERMAL AND MORPHOLOGICAL PROPERTIES OF NEW FLUORESCENT POLYURETHANES CONTAINING IMIDE LINKAGE ĠMĠD GRUBU ĠÇEREN YENĠ FLORESAN POLĠÜRETANLARIN TERMAL VE MORFOLOJĠK ÖZELLĠKLERĠ Ali Avcı, Kamil ġirin Celal Bayar University, Faculty of Sciences and Arts, Department of Chemistry, 45140, Manisa, Turkey ABSTRACT Aim Polyurethanes (PUs) are one of the important classes of polymeric materials which have various applications such as coatings, adhesives, construction, foams, and rubbers. They are becoming increasingly important as engineering materials. Unfortunately, the conventional PU is known to exhibit poor heat resistance that limits their applications. For example, their mechanical properties rapidly deteriorate above C and thermal degradation takes place at temperatures above 200 C. Researches focused on improving the thermal stability of PU have attempted in various ways. The most accepted approach for the improvement of thermal stability of PUs is a chemical modification in the structure by introducing thermally stable heterocyclic polymers such as polyimine, urea, and polyimide [1-2]. Imidemodified PU (polyurethane-imide, PUI), which is a type of organic polymer characterized by its outstanding sufficient flexibility and good mechanical characteristics. It also possesses remarkable heat resistance and excellent electrical and chemical durability properties and has been widely applied in aerospace and microelectronic industries at elevated temperatures [3-4]. 205

252 In this study, we synthesized new imide group containing polyurethanes using different diisocyanates. The synthesized polymers were characterized by using FT-IR and NMR techniques. TG-DTA technique was used to determine the stabilities of thermal degradation. DSC analyses of the PUIs were also carried out to determine the glass transition temperatures (T g ). The fluorescence spectra of synthesized polymers were carried out to determine the maximal emission-excitation intensities. The HOMO LUMO energy levels and electrochemical band gap values were obtained by using cyclic voltammetry (CV) measurements. Materials And Methods Synthesis procedure of the imide group containing polyurethanes is as follows: Diolmonomer(0.01 mol) was dissolved in 30 ml dry DMF and added into a 250 ml three-necked roundbottom flask which was fitted with condenser, magnetic stirrer, and inert gas supplier. Reaction mixture was heated up to 60 C and equivalent amount of diisocyanates TDI (0.01 mol), PDI (0.01 mol), and HDI (0.01 mol) were dissolved in 30 ml DMF, and added into the flask. Reactions were maintained for 6 h under Argon atmosphere, cooled at the room temperature, and kept for 24 h. The obtained PUIs were washed by methanol (2 x 50 ml), acetonitrile (2 x 50 ml), and distilled water (2 x 100 ml) to remove the unreacted components. The products were dried in a vacuum oven at 75 C for 24h [4,5]. Discussion And Recommendations Solubility test results indicate that the synthesized PUIs are soluble in polar organic solvents like DMSO and DMF. Electrochemical and optical properties of the synthesized PUIs were also investigated and it was found that the synthesized P-1 has lower band gaps than the others.pl spectra of the synthesized PUIs were obtained in DMSO solutions. P-1 had higher fluorescence effect when compared the others. All of the polymers can emit yellow 206

253 green light in solution. Also, TGA results showed that the PUIs derived from aromatic diisocyanates had relatively higher initial degradation temperatures as compared to aliphatic diisocyanate. They have between C onset temperature and above % 24 char at 1000 o C. Also, thermal degradation values show that PUIs have higher stability than conventional PU. Because of the fine thermal and fluorescence properties the synthesized polymers are potential candidates for thermally stable light-emitting materials.. Keywords: Thermally stable polyurethanes, fluorescence spectrum, electrochemical properties. ÖZET Amaç Poliüretanlar; kaplamalar, yapıģtırıcılar, yapı malzemeleri, köpükler ve kauçuk gibi çeģitli uygulama alanı olan polimerik materyallerin önemli sınıfından biridir. Mühendislik malzemesi olarak sürekli artan öneme sahiptirler. Ne yazık ki, geleneksel poliüretanlar düģük termal dayanıma sahiptirler. Mekanik özellikleri C nin üzerine çıkıldığında bozulur ve 200 C nin üzerine çıkıldığında ise termal olarak bozunurlar. AraĢtırmacılar poliüretanların termal kararlılığını artırmak için birçok çalıģma yapmıģlardır. Termal kararlılığı artırmanın en iyi yolu poliüretanın yapısına azometin, üre, epoksi, ve poliimid heterosiklik gruplar eklemektir [1,2] Organik polimerlerin bir çeģidi olan imid grubu ile modifiye edilen poliüretanlar (poliüretan-imidler), yeterli esneklik, iyi termal, mekanik ve elektriksel özelliklere sahiptirler. Aynı zamanda, olağanüstü ısı direnci, mükemmel elektriksel, kimyasal dayanımlarına sahiptirler. Bu özelliklerinden dolayı a uzay ve mikroelektronik endüstrilerinde yüksek sıcaklıklarda yaygınca uygulama alanı buluabilirler [3,4]. Bu çalıģmada, farklı diizosiyanat bileģikleri kullanarak imid grubu içeren polüretanlar sentezledik. Sentezlenen polimerler FT-IR 207

254 ve NMR teknikleriyle karakterize edildi. Termal kararlılıkları TG- DTA analiziyle, camsı geçiģ sıcaklıkları (Tg) ise DSC analiziyle tayin edildi. Floresans spektrumuyla maksimum emisyon-eksitasyon Ģiddetleri belirlendi. HOMO-LUMO enerji seviyeleri ve elektrokimyasal band boģlukları döngüsel voltametri ölçümleri sonucu elde edildi. Materyal Ve Metod Reaksiyonlar 250 ml lik reaksiyon balonlarında, argon gazı altında, 3 saat süre ile 70 C de geri soğutucu altında manyetik karıģtırıcıda sürekli karıģtırılarak 25 ml DMF de çözülmüģ diol bileģiklerinin (1x10-2 mol) ünün 15 ml DMF çözülmüģ 2,4-toluen diizosiyanat, 1,4-fenilen diizosiyanat, 1,6-hegzametilen diizosiyanat (1x10-2 mol) bileģikleri ile kondenzasyon reaksiyonu sonucu, Argon atmosferine, poli(üretan-imid) bileģiklerinin sentezi gerçekleģtirildi. Safsızlıkları uzaklaģtırmak için, elde edilen poliüretanlar metanol, asetonitril ve saf su ile yıkandı ve 75 C de 24 saat kurutuldu [4,5]. TartıĢma Ve Öneriler Æözünürlük testleri sonucu, sentezlenen poli(üretanimid)lerin DMSO ve DMF gibi polar organik çözücülerde çözündüğü görüldü. Poli(üretan-imid)lerin elektrokimyasal ve optiksel özellikleri araģtırıldı. Bunun sonucunda sentezlenen P-1 polimerinin diğer polimerlere göre daha düģük band boģluğuna sahip olduğu belirlendi. DMSO çözücüsünde gerçekleģtirilen floresans ölçümleri sonucunda P-1 polimerinin daha Ģiddetli floresans piki verdiği gözlendi. Ayrıca, sentezlenen bütün polimerlerin çözelti ortamında sarı-yeģil ıģık yaydığı görüldü. TG analizi sonuçlarına göre, aromatik diizosiyanatlardan elde edilen polimerlerin termal dayanımı daha yüksektir. Polimerler C arasında ilk bozunma sıcaklığına ve 1000 C de % 24 ün üzerinde kalıntıya sahiptirler. Sonuç olarak, elde edilen poli(üretan-imid)lerin termal kararlılığının geleneksel poliüretanlara göre daha iyi olduğu görülmektedir. Bu iyi termal ve floresans özelliklerinden dolayı, 208

255 polimerler termal yönden kararlı ıģık yayan materyallerde kullanım bulabilir. Anahtar kelimeler: Termal yönden kararlı poliüretanlar, floresans spectrum, elektrokimyasal özellikler. REFERENCES [1] Mehdipour-Ataei, S., Keshavarz, S. (2003)Polym. Int. 52: [2] Hajipour, A.R., Omidian, F. (2010) High Perform. Polym.22: [3] Mallakpour, S., Tirgir, F., Sabzalian, M.R. (2010) J. Polym. Environ. 18: [4] Chen, R., Cheng, Y., Chang, K.,(2009) J. Appl. Polym. Sci. 111: [5] Kaya, Ġ., Avcı, A., (2012) Mater. Chem. Phys.133:

256 THERMAL AND PHOTOPHYSICAL PROPERTIES OF NOVEL POLYIMIDES CONTAINING URETHANE GROUP ÜRETAN GRUBU ĠÇEREN YENĠ TÜR POLĠĠMĠDLERĠN TERMAL VE FOTOFĠZĠKSEL ÖZELLĠKLERĠ Ali Avcı, Kamil ġirin Celal Bayar University, Faculty of Sciences and Arts, Department of Chemistry, 45140, Manisa, Turkey ABSTRACT Aim Polyimides are high-performance polymers because of their high thermal stabilities, high transition temperatures, chemical resistance, insulating, and good mechanical properties. Therefore, polyimides have been widely used in many applications such as aerospace, microelectronics, optoelectronics industries.[1] The excellent properties of polyimides can be attributed to their rigid backbone and strong inter- and intra-molecular interaction (formation of charge transfer complex). Consequently, polyimides have poor solubility in organic solvents and rather high glass transition temperatures (Tg). This resulted in their poor processability and high processing temperature, which limited the further applications of polyimides. To overcome these limitations, many kinds of PIs have been synthesized so far [2,3]. Also, another class of polymers are poly(urethane-imide)s (PUIs). PUIs are including imide linkage in the main chain, and a lot of studies are carried out to understand their both chemical and physical properties. Moreover, their thermal stabilities have been studied so far. [4,5] But only a few studies have been reported on fluorescence and electrochemical properties of (PUIs) up till now 210

257 [6,7]. These properties of PUIs, thus, still need to research with new contributions. This study describes the synthesis of novel urethane group including polyimides and investigates their photophysical, thermal, electrochemical, and morphological properties. Materials And Methods Synthesis procedure of the imide group containing polyurethanes is as follows: Diolmonomer(0.01 mol) was dissolved in 30 ml dry DMF and added into a 250 ml three-necked round-bottom flask which was fitted with condenser, magnetic stirrer, and inert gas supplier. Reaction mixture was heated up to 60 C and equivalent amount of diisocyanates TDI (0.01 mol), PDI (0.01 mol), and HDI (0.01 mol) were dissolved in 30 ml DMF, and added into the flask. Reactions were maintained for 6 h under Argon atmosphere, cooled at the room temperature, and kept for 24 h. The obtained PUIs were washed by methanol (2 x 50 ml), acetonitrile (2 x 50 ml), and distilled water (2 x 100 ml) to remove the unreacted components. The products were dried in a vacuum oven at 75 C for 24h [8]. Discussion And Recommendations Electrochemical and optical properties of the synthesized PUIs were also investigated and it was found that the synthesized PUI-1 has lower band gaps than the others.pl spectra of the synthesized PUIs were obtained in DMSO solutions. PUI-1 had higher fluorescence effect when compared the others. All of the polymers can emit yellow green light in solution. Also, TGA results showed that the PUIs derived from aromatic diisocyanates had relatively higher initial degradation temperatures as compared to aliphatic diisocyanate. They have between C onset temperature and above % 25 char at 1000 o C. Also, thermal degradation values show that PUIs have higher stability than conventional PU.Because of the fine thermal properties the synthesized polymers are potential candidates for thermally stable materials. 211

258 Keywords:Photoluminescence properties, polyurethanes, polyimides, high performance polymers. ÖZET Amaç Poliimidler; yüksek termal kararlılıkları, camsı geçiģ sıcaklıkları, kimyasal dirençleri, yalıtkanlıkları ve iyi mekanik özelliklerinden dolayı yüksek performanslı polimerlerdir. Bu nedenle, uzay, mikroelektronik ve optoelektronik endüstrisinde yaygınca kullanılmaktadırlar [1]. Poliimidlerin bu mükemmel özellikleri sert ana zincirine ve molekül içi-moleküller arası güçlü etkileģime (yük transfer kompleksi) dayandırılmaktadır. Sonuç olarak, poliimidler organik çözgenler düģük çözünürlüğe ve oldukça yüksek camsı geçiģ sıcaklıklarına (T g ) sahiptirler. Buna bağlı olarak da, düģük iģlenebilirlik ve yüksek iģleme sıcaklığı poliimidlerin uygulamalarını sınırlandırmaktadır. Bu sınırlamaların üstesinden gelmek için Ģimdiye kadar çok çeģitli poliimid sentezi gerçekleģtirilmiģtir [2,3] Polimerlerin bir baģka sınıfı da poli(üretan-imid)lerdir. Poli(üretanimid)ler ana zincirinde imid grubu içerirler. Hem kimyasal hemde fiziksel özelliklerini anlamak için birçok çalıģma yapılmıģtır. Dahası, termal kararlılıkları çok defa çalıģılmıģtır [4,5]. Ancak, floresans ve elektrokimyasal özellikleri hakkında çok az sayıda çalıģma bulunmaktadır [6,7]. Bu nedenle, bu özelliklerini araģtırarak katkıda bulunmaya ihtiyaç bulunmaktadır. Bu çalıģmada, üretan grubu içeren yeni tür polimidlerin sentezi, fotofiziksel, termal, elektrokimyasal ve morfolojik özellikleri araģtırmıģtır. Materyal Ve Metod Reaksiyonlar 250 ml lik reaksiyon balonlarında, argon gazı altında, 3 saat süre ile 70 C de geri soğutucu altında manyetik karıģtırıcıda sürekli karıģtırılarak 25 ml DMF de çözülmüģ diol bileģiklerinin 212

259 (1x10-2 mol) ünün 15 ml DMF çözülmüģ 2,4-toluen diizosiyanat, 1,4-fenilen diizosiyanat, 1,6-hegzametilen diizosiyanat (1x10-2 mol) bileģikleri ile kondenzasyon reaksiyonu sonucu, Argon atmosferine, poli(üretan-imid) bileģiklerinin sentezi gerçekleģtirildi. Safsızlıkları uzaklaģtırmak için, elde edilen poliüretanlar metanol, asetonitril ve saf su ile yıkandı ve 75 C de 24 saat kurutuldu [4,5]. TartıĢma Ve Öneriler Poli(üretan-imid)lerin elektrokimyasal ve optiksel özellikleri araģtırıldı. Bunun sonucunda sentezlenen PUI-1 polimerinin diğer polimerlere göre daha düģük band boģluğuna sahip olduğu belirlendi. DMSO çözücüsünde gerçekleģtirilen floresans ölçümleri sonucunda PUI-1 polimerinin daha Ģiddetli floresans piki verdiği gözlendi. Ayrıca, sentezlenen bütün polimerlerin çözelti ortamında sarı-yeģil ıģık yaydığı görüldü. TG analizi sonuçlarına göre, aromatik diizosiyanatlardan elde edilen polimerlerin termal dayanımı daha yüksektir. Polimerler C arasında ilk bozunma sıcaklığına ve 1000 C de % 25 ün üzerinde kalıntıya sahiptirler. Sonuç olarak, elde edilen poli(üretan-imid)lerin termal kararlılığının geleneksel poliüretanlara göre daha iyi olduğu görülmektedir. Bu iyi termal özelliklerinden dolayı, polimerler termal yönden kararlı materyallerin üretiminde bulabilir. Anahtar kelimeler: Fotolüminesans özellikler, poliüretanlar, polimidler, yüksek performanslı polimerler. References [1] Serbezanu D, Vlad-bubulac T, Hamcıuc C, Aflori M. J. Polym. Sci. Pol. Chem. 2010;48: [2] Behniafar H, Ghorbani M. J. Appl. Polym. Sci. 2010;116: [3] Kausar A, Zulfiqar S, Ahmad Z, Sarwar MI. Polym. Degrad. Stab. 2010;95:

260 [4] Chattopadhyay DK, Mishra AK, Sreedhar B, Raju KVSN. Polym. Degrad. Stab. 2006;91: [5] Chen W, Chen C, Yan W, Yi C, Wu S, Yeung KWK, Xu Z. J. Appl. Polym. Sci. 2010;118: [6] Mishra AK, Chattopadhyay DK, Sreedhar B, Raju KVSN. J. Appl. Polym. Sci. 2006;102: [7] Yeganeh H, Shamekhi MA. Polymer. 2004;45: [8] Avci A, ġirin K, Designed Monom and Polym. 17, No. 4,

261 PREPARATION OF CARBON FILLED THERMOPLASTIC COMPOSITES AND INVESTIGATION OF THEIR ELECTROMAGNETIC WAVE SHIELDING PROPERTIES KARBON DOLGULU TERMOPLASTĠK KOMPOZĠTLERĠN HAZIRLANMASI VE ELEKTROMANYETĠK DALGA KALKANLAMA ÖZELLĠKLERĠNĠN ĠNCELENMESĠ Alper Kasgoz 1,,M. Begum Alanalp 1, Ali Durmus 1 1 Ġstanbul Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği, 34320, Avcılar, Ġstanbul, TÜRKĠYE 2 Yalova Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Polimer Mühendisliği Bölümü, 77100, Yalova, TÜRKĠYE. akasgoz@yalova.edu.tr, beguum_alanalp@hotmail.com, durmus@istanbul.edu.tr ABSTRACT Aim of the study Main goal of the study was to prepare carbon filled polymer composites consisting of different types of conductive carbon fillers and cyclo-olefin copolymer (COC) and investigate their thermal and mechanical properties, electrical conductivity and electromagnetic interference (EMI) shielding performances in the frequency range of 300 MHz-3 GHz depending on the geometry and amount of fillers. Materials and Method The COC used in this study was a commercial grade copolymer (Topas 8007) kindly donated by TOPAS. The carbon fillers employed in the study were carbon black (Ensaco 250), graphite (TIMREX KS75) and carbon fiber (AKSACA ). The samples were prepared by melt processing method in a lab-scale co-rotating twin screw extruder. 215

262 Results and Discussion The aiming physical performances of samples were determined depending on the geometry and amount of filler by measuring the DC conductivity and electromagnetic interference shielding properties of samples. It was found that the electrical conductivity of samples enhanced with the increasing amount of fillers and this enhancement exhibited a drastic increase up to a particular amount of fillers called as the electrical percolation threshold. Conductivity results indicated that the percolation thresholds values of samples were found to be 15, 55 and 30 phr for the series of samples prepared with the CB, G and CF, respectively. It was also observed that higher conductivity values (0.01 s/cm) could be obtained by using the carbon fiber. On the other hand, it was observed that the electrical conductivity and SE values of samples could be improved by increasing amount of carbon fillers into the composition. It was determined that more than 90% of incident electromagnetic wave could be shielded by the carbon fiber based composites. Key words: Carbon, conductive composites, electromagnetic wave shielding Acknowledgments This study was supported by TUBITAK, The Scientific and Technological Research Council of Turkey, with the project number of 114M

263 ÖZET Amaç Bu çalıģmada farklı geometrik yapılara sahip iletken karbon dolgular ile termoplastik yapılı siklo-olefin kopolimer (COC) kullanılarak farklı bileģimlerde polimer kompozitlerin hazırlanması, dolgu geometrisi ve oranının kompozitlerin ısıl ve mekanik özellikleri, elektriksel iletkenlik ve 300 MHz-3GHz frekans aralığındaki elektromanyetik dalgaları perdeleme performanslarına etkilerinin incelenmesi amaçlanmıģtır. Materyal-Yöntem ÆalıĢmada polimer faz olarak, TOPAS firması tarafından 8007 ticari kodlu siklo-olefin kopolimeri (COC) kullanılmıģtır. Karbon dolgu olarak ise karbon elyaf (CF, AKSACA ), genleģtirilmiģ grafit (G, TIMREX KS75) ve karbon siyahı (CB, ENSACO 250G) kullanılmıģtır. Farklı oranlarda dolgu içeren kompozitler eriyik harmanlama yöntemi ile lab. ölçekli eģ yönlü çift vidalı ekstruder cihazında hazırlanmıģtır. TartıĢma ve Öneriler ÆalıĢmada öncelikle farklı miktarlarda dolgu içeren örneklerin doğru akım (DC) iletkenlikleri ve elektromanyetik dalga perdeleme etkinlikleri ölçülerek kompozitlerin hedef kullanım performansları dolgu türü ve oranına bağlı olarak incelenmiģtir. Kompozitlerin elektrik iletkenlik sonuçlarına göre bileģimdeki dolgu oranının artmasıyla iletkenliğin arttığı, belirli bir kritik dolgu oranı ile bu artıģın çok daha etkili olduğu gözlenmiģtir (elektriksel perkolasyon eģiği). Ölçülen iletkenlik değerlerinden yola çıkılarak küresel, tabakalı ve çubuksu geometriye sahip CB, G ve CF dolguları için perkolasyon değerlerinin sırasıyla 15, 55 ve 30 (phr) olduğu belirlenmiģtir. Ayrıca CF kullanılan örnek serilerinde daha yüksek iletkenlik değerinin (0.01 S/cm) elde edilebildiği tespit edilmiģtir. 217

264 Diğer yandan, karbon dolgu ilavesi ile örneklerin elektrik iletkenlik ve perdeleme etkinlik değerlerinin (PE) iyileģtiği gözlenmiģtir. Daha yüksek iletkenlik sağlanan CF serisi örneklerde dıģ ortamdan gelen bir elektromanyetik dalganın %90 dan fazlasının engellenebildiği tespit edilmiģtir. Anahtar Kelimeler: Karbon, Ġletken kompozit, Elektromanyetik dalga perdeleme TeĢekkür Bu çalıģma TÜBĠTAK (Türkiye Bilimsel ve Teknolojik AraĢtırma Kurumu) tarafından 114M081 kodlu proje ile desteklenmiģtir. 218

265 TESTOSTERONE IMPRINTED COMPOSITE POLYMER APPLIED ĠMPEDIMETRIC BIOSENSOR: PRELIMINARY STUDY TESTOSTERON MOLEKÜLÜ BASKILANMIġ KOMPOZĠT POLĠMERĠN BĠYOSENSÖR UYGULAMASI: ÖNÇALIġMA Alper Tolga Eker c,gözde AktaĢ b, Æağrı Altuğ a,emir ÖzçalıĢkan a, Sinan Akgöl a, Erhan Dinçkaya a, Adil Denizli d a: Ege Üniversitesi Fen Fakültesi Biyokimya Bölümü, Ġzmir b: Ġ.T.Ü. Fen-Edebiyat Fakültesi Polimer Bilimi ve Teknolojisi A.B.D., Ġstanbul c: Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Gıda Mühendisliği Bölümü, Ġzmir d: Hacettepe Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü, Ankara ABSTRACT alpereqer@hotmail.com Molecular imprinted composite polymers (MIP) are polymeric composite with high selectivity, may derivative with different type of biochemical, cheap and easy production process. MATrp (Methacrylamide tryptophan) is a composite polymer derivative of L- Tryptophan Methyl ester and Metachryl Chloride in cold media to form a cryogel. In literature, there are few study on steroid imprinted composite polymers; Lately, there is a few studies on MIP as extraction/purification materials, however, there are very less study that MIP on a biosensor. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS), is a novel electrochemical method with sensitivity and biosensor specific advantages. Testosterone, is a steroid male hormone of mammals and birds which has a formation of ketone (3 carbon), methyl (10 and 13 carbon), hydroxyl (17 carbon). Testosterone is a hydrophobic molecule with low aqueous solubility. Testosterone is produced at adrenal gland and Leiding cells of testicles, and mostly excreted by urine (%90) and has few metabolic effect on human metabolism, which of important 219

266 ones can be count as regulation of sexual behavior and regulation of carbohydrate metabolism via androgen metabolism. Conventional testosterone measurement are expensive, time consuming analyze with interference problematic of epimeric and other same molecular steroids. Thus, poster exhibits a preliminary studies of MIP used impedimetric biosensor system. Pre-studies shows that 10 ul MIP applied biosensor shows an optimum results at ph=5, 10 minutes incubation in 50 mm citrate buffer. Keywords: Testosterone, impedance biosensor, molecular imprinted composite polymers, ÖZET Moleküler baskılanmıģ kompozit polimerler seçiciliği yüksek üretimi basit ve hedef moleküle göre türevlendirilebilen yüksek yüzey alanlı polimerlerdir. MATrp (Metakrilamid Triptofan), bir polimer türevi olup L-triptofan metil ester ve metakrilol klorür ün soğuk ortamda reaksiyonu sonucu oluģturulur. Literatürde steroidlerin moleküler baskılanmıģ polimer (molecular imprinted polymer-mip) uygulamaları mevcuttur. Son zamanlarda biyolojik moleküllerin, MIP aracılığı ile saflaģtırma/uzaklaģtırma amacıyla kullanıldığı çalıģmalar mevcuttur, ancak MIP lerin literatürde biyosensör çalıģması olarak kullanıldığı çalıģma çok azdır. Elektrokimyasal impedans spektroskopisi(eis), elektrokimyasal bir yöntem olup sensör çalıģmalarında duyarlılığı ve diğer biyosensörlere özgü avantajları ile öne çıkan bir yöntemdir. Testosteron, memeliler ve kuģlarda erkek cinsiyet hormonudur. Steroid yapıda olan testosteron 3 numaralı karbonda keton, 10 ve 13 numaralı karbonda metil, 17 numaralı karbonda hidroksi grubu içermekte olup hidrofobik yapısı baskındır ve suda çözünürlüğü çok düģüktür. Steroid hormonların üretim yeri olan böbrek üstü bezinde ve testislerde Leiding hücrelerinde üretilir. Büyük oranda (%90) idrarla atılır ve çok çeģitli etkileri vardır. Bunların baģında cinsel istek ve androjen hormonu etkisi ile karbohidrat metabolizmasına etkisi gelir. 220

267 Konvansiyonel testosteron tayini pahalı ve zaman alan bir tayin olup epimerik ve benzeri farklanmalardan kaynaklanan diğer steroidlerden dolayı ölçümü zor bir moleküldür. Poster testosteron baskılanmıģ MATrp polimerinin impedans biyosensör uygulamasının karakterizasyonunu ve optimizasyonunu içermektedir. ÆalıĢmada bulunan ön bulgular 10 ul polimer uygulanmıģ biosensorün ph=5 de 10 dk 50 mm sitrat tamponunda inkübasyon sonrası optimum ölçümü verdiği bulunmuģtur. Anahtar kelimeler: Testosteron, impedans biosensörleri, moleküler baskılanmıģ kompozit polimer 221

268 PRODUCTION WITH GAS-ASISTED INJECTION MOULDING TECHNOLOGY IN THERMOPLASTIC BASED MATERIALS TERMOPLASTĠK ESASLI MALZEMELERDE GAZ ENJEKSĠYON TEKNOLOJĠSĠYLE ÜRETĠM Arzu Yalçın Melikoğlu 1, Sami Sayer 2, Özlem Kızılırmak Esmer 1 1 Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi,Gıda Mühendisliği Bölümü, Ġzmir-Türkiye 2 Ege Meslek Yüksek Okulu, Lastik ve Plastik Teknolojisi Bölümü- ABSTRACT Ġzmir-Türkiye arzuyalcin@gmail.com Today, composite materials produced from thermoplastic materials using the injection-moulding method are being used in a wide range of industries including the aviation industry, as well as automotive and household appliance and packaging industry. In recent years, in the production of thermoplastic parts, Gas-assisted Injection moulding Technology (GIT) is viewed as an innovative technology compared to other injection moulding methods since it improves the quality of parts, reduces cycle time, creates freedom of design and decreases mould lines. During the GIT-injection process, pressurised N 2 (Nitrogen) and/or CO 2 gases are directed into the plastic fragment, (within or from outside of the fragment), which is not yet solidified and a controlled cavity is formed and a plastic fragment is produced with the moulding at lower pressures. It has been reported that GIT reduces the weight of parts by 30% and the production cycle time by 40% in the production of products in different geometric shapes such as (1) door handles or foot pedals, (2) machinery in the shape of big lids and kitchen appliances, (3) thin- and thick-edged machine assembly frames and laptop lids from thermoplastic materials. In GIT, as part of the design and 222

269 moulding process, mechanical characteristics like rigidity and durability play an important role in decreasing dents stemming from standard wall thickness, gas pressure and material residue. Moreover, thermal and rheological properties of the raw material, process parameters like delay time and gas profile, position of the gas in the machine and insertion angle, geometrical category of the material are important parameters in defining product design criterion for GIT. In this study, GIT in the production of thermoplastic parts, areas of practice and its advantages and/or disadvantages with regard to the moulding process with conventional injection, are examined. ÖZET Günümüzde termoplastik malzemelerden enjeksiyon kalıplama yöntemiyle üretilen kompozit ürünler, uçak sanayinden, otomotiv, beyaz eģya ve ambalaj sanayine kadar geniģ bir alanda kullanım imkanı bulmaktadır. Son yıllarda özellikletermoplastik parça üretiminde; parça kalitesinin iyileģtirilmesi, çevrim süresinin azaltılması, tasarımda serbestlik ve malzeme birleģme çizgilerinin azaltılmasına olanak sağlayan Gaz Enjeksiyon Teknolojisi (Gas-assisted Injection molding Technology, GIT), diğer enjeksiyon kalıplama yöntemleri arasında yenilikçi bir teknoloji olarak değerlendirilmektedir. GIT, enjeksiyon ile kalıplama prosesinde henüz katılaģmamıģ olan plastik parçaya (parça içinden veya dıģından), basınçlı N 2 (Azot) ve/veya CO 2 gazıgönderilerek parça içinde kontrollü boģluk oluģması sağlanırken, daha düģük basınçlarda kalıplama ile plastik parça üretilir. Termoplastik malzemelerden;(1) tüp ve çubuk Ģeklindeki kapı kolları ve ayak pedalları, (2) büyük kapak Ģeklindeki makine yan kapakları ve mutfak ekipmanları, (3) ince ve kalın kesitli makina montaj çerçeveleri ve laptop kapakları gibi farklı geometrik yapılardaki parçaların üretiminde GIT nin kullanımının parça ağırlığını %30 oranında hafiflettiği, çevrim süresini de%40 oranında azalttığı belirlenmiģtir. GIT de parça ve kalıp tasarımı; üründen beklenen sertlik, mukavemet gibi makaniksel özelliklerin, parçada standart et kalınlığı, gaz basıncı veya malzeme birikmesinden kaynaklanan göçüklerin azaltılmasında 223

270 önemli rol oynamaktadır. Ayrıca hammaddenin termal ve reolojik özellikleri, gecikme süresi ve gaz profili gibi proses parametreleri, makinede gazın pozisyonu ve proses açısı, malzemenin geometrik kategorisi GIT de parça tasarım kriterlerinin belirlenmesiaçısından önemli parametrelerdir. Bu çalıģmada, termoplastik parça üretiminde GIT, uygulama alanları vegeleneksel enjeksiyon ile kalıplama prosesine göre avantaj ve/veya dezevantajlarının incelenmesi amaçlanmıģtır. 224

271 HEALTH AND SAFETY CONCERNS FOR NANO- BIOCOMPOSITE FOOD PACKAGĠNG-MĠGRATION NANO-BĠYOKOMPOZĠT GIDA AMBALAJ MATERYALLERĠNDE SAĞLIK VE GÜVENLĠK ENDĠġELERĠ-MĠGRASYON Özlem Kızılırmak Esmer, Arzu Yalçın Melikoğlu Ege Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Gıda Mühendisliği Bölümü, Ġzmir, TÜRKĠYE ABSTRACT In recent years, nano-biocomposites have become to be regarded as an innovative packaging materials, based on the new functional characteristics that improve food quality and safety, and have found new application potentials in the packaging sector. Nano-biocomposites are nano-hybrid biocomposites in which nano particles are added as a filling material to such biopolymer matrixes as plant- or animal-based polysaccharides, proteins and lipids. Adding nano particles as a filling material to biopolymers results in a nano-biocomposite material that maintains its biodegradable characteristics, overcoming the aspects that limit its use in the packaging sector. In particular, nano materials such as montmorillonite clay, Ag (Silver), ZnO (Zinc oxide) and TiO 2 (Titanium dioxide), as well as F 3 O 4 and F 2 O 3 (iron oxides), improve the barrier and mechanical properties of biopolymers, increasing their thermal resistance and giving antimicrobial property to food packaging. On the other hand, in commercial applications, the potential migration of nano particles when food comes into direct contact with the nano composite material is considered to be an important issue for consumer health; and it is known that this migration results in the transmission of nano material to the human body when this food is consumed. 225

272 In 2011, the European Food Safety Authority (EFSA) issued a memorandum highlighting uncertainties regarding the application of nanotechnology to food and feed, drawing attention to the safe consumption of these products. Furthermore, in European Union Commission Charter 10/2011/EU on the use of plastic objects and materials that are in contact with food, limits were defined regarding the use of nano materials and migration limits, and the use of carcinogenic, mutagenic or toxic material in food packaging was forbidden. In this study, an evaluation is made of the level of migration to food from nano biocomposite packaging material, taking into consideration total and specific migration limits. ÖZET Son yıllarda yenilikçi ambalaj materyalleri olarak değerlendirilen nano-biyokompozitler, yeni fonksiyonel özellikleri ile gıda kalitesi ve güvenliğinin geliģtirilmesinde ambalaj sektöründe potansiyel uygulama alanı bulmaktadır. Nano-biyokompozitler, bitkisel veya hayvansal kaynaklı polisakkaritler, proteinler ve lipitler gibi biyopolimer matrikslerin içerisine, nano partiküllerin, dolgu malzemesi olarak dahil edilmesiyle elde edilen, nano-hibrit biyokompozitlerdir. Biyopolimerlerin içerisine nano partiküller, dolgu malzemesi olarak eklenmekte ve bu Ģekilde elde edilen nano-biyokompozit materyalin, biyobozunur olma özelliği korunarak ambalaj malzemesi olarak kullanımını sınırlandıran zayıf yönleri iyileģtirilebilmektedir. Özellikle montmorillant kil, Ag (GümüĢ), ZnO (Æinko oksit), TiO 2 (Titanyum dioksit) ve F 3 O 4, F 2 O 3 (demir oksitler) gibi nano materyaller, biyopolimerlerin bariyer ve mekanik özelliklerini geliģtirilmekte, ısıl direncini arttırmakta ve gıda ambalajına antimikrobiyal özellik kazandırmaktadır. Ancak ticari uygulamalarda nano-biyokompozit malzemenin gıdaya direkt temas etmesi sonucu nano partiküllerin gıdaya migrasyon potansiyeli, tüketici sağlığı açısından önemli bir konu olarak değerlendirilmektedir. Nitekim nano-biyokompozit ambalaj materyalinden gıdaya migrasyon, bu gıdanın tüketilmesi sonucu nano 226

273 materyalin insan vücuduna geçiģine sebep olmaktadır yılında Avrupa Gıda Güvenliği Otoritesi (EFSA) birgenelgeyayınlayarak gıda ve yemde nanoteknolojik uygulamalardaki belirsizliğe ve bu ürünlerin güvenli kullanımına dikkat çekmiģtir. Ayrıca Gıda ile temas eden plastik madde ve malzemelere iliģkin 10/2011/EU sayılı Avrupa Birliği Komisyon Tüzüğünde, nano materyallerin kullanımına sınırlama getirilerek, migrasyon limitleri yeniden düzenlenmiģ ve kanserojenik, mutajenik, toksik maddelerin gıdaların ambalajlanmasında kullanımı yasaklanmıģtır. Bu çalıģmada; nano-biyokompozit ambalaj materyallerinden gıdaya migrasyonun, toplam ve spesifik migrasyon limitleri baz alınarak değerlendirilmesi amaçlanmıģtır. 227

274 THERMOPLASTIC POLYURETHANE / BARIUMMETABORATE COMPOSITE FILMS TERMOPLASTĠK POLĠÜRETAN / BARYUM METABORAT KOMPOZĠT FĠLMLER Betül Karadoğan, Zeynep Türk, Seyfullah MadakbaĢ Marmara University Faculty of Science and Letters Department of Chemistry, 34722, Kadikoy Istanbul b.karadogan@hotmail.com, zeynepcelik87@marun.edu.tr, smadakbas@marmara.edu.tr ABSTRACT Aim Composite materials are more widely used due to their low density, high stability and strength, high energy absorption behavior, and good fatigue performance. Polyurethane materials have recently begun to be used more often due to their superior mechanical and thermal properties, and advantages in the production process. With the increase usage of polyurethane materials, more studies are conducted on developing additives in order to improve it s thermal behavior and mechanical properties. Borates are used as flame retardant in a variety of materials. Boron prevents combustion by coating the burning material so as to interrupt its contact with oxygen. Barium metaborate is one of the main boron compounds that are used as flame retardants. For example, when PVC is burned it liberates HCl. When flame retardants such as barium metaborate, zinc borate, and boron phosphate are added to PVC, it reacts with the non-volatile boron compounds and prevents the release of harmful gases. This study examined changes in the thermal properties of thermoplastic polyurethane at different rates of doped barium metaborate. 228

275 Materials and Method Composite films, prepared in different proportions of doped barium metaborate in thermoplastic polyurethane, were characterized with Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Their surface morphology was evaluated with scanning electron microscopy (SEM). Their thermal properties were analyzed with thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). Results and Conclusions Composite films were obtained using different ratios of barium metaborate doped in thermoplastic polyurethane. Analysis of these films showed that, with the increased doped barium metaborate the thermal and mechanical properties of the composites developed. Key Words: Thermoplastic poliurethane, barium metaborate, composites ÖZET Amaç Kompozit malzemeler düģük yoğunlukta yüksek rijitlik ve mukavemete, yüksek enerji absorbsiyon davranıģına ve iyi bir yorulma performansına sahip oldukları için kullanımı gittikçe yaygınlaģmıģtır. Poliüretan malzemeler, üretim yöntemlerindeki avantajlar ve gösterdikleri üstün mekanik ve termal özelliklerden dolayı son zamanlarda daha çok kullanılmaya baģlanmıģtır. Poliüretan malzemelerin kullanım alanlarının artması ile ısıl davranıģı ve mekanik özelliklerini iyileģtirmek için, değiģik dolgu ve katkı maddelerinin eklenmesi çalıģmaları da önem kazanmıģtır. Boratlar, çeģitli malzemelerde alev geciktirici olarak kullanılmaktadır. Bor, yanan malzemenin üzerini oksijenle temasını kesecek Ģekilde kaplayarak yanmayı bastırır. Baryum metaborat yanmayı geciktirici olarak kullanılan baģlıca bor bileģiklerindendir. Örneğin, PVC yanarken HCl açığa çıkmaktadır. PVC ye alev 229

276 geciktirici olarak baryum metaborat, çinko borat ve bor fosfat katıldığı zaman bu gaz uçucu olmayan bor bileģikleri ile reaksiyona girerek zararlı gazların açığa çıkmasını engellemektedir. Bu çalıģmada termoplastik poliüretana farklı oranlarda baryum metaborat katkılaması yapılarak termal özelliklerindeki değiģim incelenmiģtir. Materyal-Yöntem Termoplastik poliüretana farklı oranlarda baryum metaborat katkılaması ile hazırlanan kompozit filmlerin kimyasal yapısı fourier transform infrared spektroskopisi (FTIR) ile karakterize edildi. Yüzey morfolojileri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelendi. Termal özellikleri ise termogravimetrik analiz (TGA) ve diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) ile incelendi. Sonuç ve TartıĢma Termoplastik poliüretana farklı oranlarda baryum metaborat katkılaması ile elde edilen kompozit filmlerin analiz sonuçları değerlendirildiğinde baryum metaborat katkısı ile orantılı olarak hazırlanan kompozitlerin termal ve mekanik özellikleri geliģtirilmiģtir. Anahtar Kelimeler: Termoplastik poliüretan, baryum metaborat, kompozitler 230

277 COMPOSITE PLATES MANUFACTURED FROM COMMINGLED YARNS KARIġIM ĠPLĠKLERDEN ÜRETĠLEN TEK YÖNLÜ KETEN/POLĠPROPĠLEN KOMPOZĠT PLAKALARIN FĠZĠKSEL KARAKTERĠZASYONU Burcu Karaca Uğural 1, M.Özgür Seydibeyoğlu 2, Seçkin Erden 3, Levent Aydın 4, Esen Özdoğan 1 1 Ege University, Textile Engineering, Ġzmir- Turkey 2 Ġzmir Katip Æelebi University, Materials Science and Engineering, Ġzmir-Turkey 3 Ege University, Mechanical Engineering, Ġzmir- Turkey 4 Ġzmir Katip Æelebi University, Mechanical Engineering, Ġzmir- ABSTRACT Introduction Turkey burcu.karaca@ege.edu.tr Due to environmental awareness and regulations on green technologies, natural fibers have shown up in composite industry as alternative reinforcing materials for polymeric matrices. Flax fiber is the mostly utilized one among natural fibers for its relatively high specific strength and low density. Composite makers have been successfully manufacturing materials from flax fibers in the form of woven fabric with epoxy and polyester resins. But environmental problems due to disposal of thermoset composites redirected the research in especially automotive industry on natural fiber reinforced thermoplastic composites thanks to their recyclability. Within this scope, flax fibers have started to be used in 231

278 the form of either chopped fibers being fed into extrusion process of polymers or nonwoven mats stacked and molded with polymer films. However load bearing capacity of partly oriented short flax fibers is not enough to provide expected mechanical properties from composite structure. Recently approaches on manufacturing thermoplastic prepregs have become a research area to ease the alignment of fibers in any direction to provide better mechanical properties. In the present study, thermoplastic prepregs manufactured from commingled flax/polypropylene yarns were investigated in terms of the effect of the yarn design on distribution of fiber and voids. Aim The main goal of this study is to define the role of the design in the commingled yarns on physical characteristics of composite plates manufactured from flax/polypropylene prepregs. Material and Methods Different flax/polypropylene yarns were manufactured by either gathering the flax yarn and polypropylene yarns together or by commingling the flax slivers with polypropylene filament in a special design. Unidirectional prepregs, which were manufactured from these flax/polypropylene yarns, were then used to produce unidirectional composite plates via hot pressing. Fiber/matrix ratio in composite plates was determined by thermogravimetric analysis and chemical analysis. Optical microscopy and scanning electron microscopy were used to characterize the distribution of fiber/matrix and voids in composite plates. 232

279 Results and Discussions Despite the same production techniques and the same fiber/matrix ratio, distribution of fiber/matrix and voids in the composite plates were significantly different from each other. Since the distribution of fiber/matrix and voids is the key parameter for transmission of applied force in the structure and correspondingly the strength of composite plate, it is necessary to utilize special design yarns in order to obtain effective reinforcement and better mechanical properties. Keywords: flax/polypropylene commingled yarns, unidirectional thermoplastic prepreg, physical characterization ÖZET GiriĢ Æevre duyarlılığı ve yeģil teknolojilere yönelik yönetmelikler, doğal liflerin kompozit endüstrisinde polimerik matrislerin takviyesinde alternatif malzemeler olarak kullanımını gündeme getirmiģtir. Keten lifleri, nispeten yüksek özgül mukavemetleri ve düģük yoğunlukları ile doğal lifler arasında en çok kullanılanıdır. Dokuma kumaģ halinde keten lifleri ile epoksi veya polyester reçinelerden, çeģitli kullanım alanlarına yönelik kompozit malzemeler baģarıyla üretilmiģtir. Termoset kompozitlerin imha edilmesinden kaynaklanan çevresel problemler, otomotiv endüstrisindeki araģtırmaları geri dönüģebilir özellikteki doğal lif takviyeli termoplastik kompozitler üzerine yöneltmiģtir. Bu kapsamda kullanılan keten lifleri; ya çok kısa lifler halinde eriyik haldeki polimere eklenmekte veya keçe haline getirilmiģ yüzeyler halinde polimer filmler ile kalıplanmaktadır. Ancak kısmen yönlenmiģ kısa keten liflerinin yük taģıma kapasitesi, kompozit yapıdan beklenen mekanik özelliklerin sağlanması için yeterli olmamaktadır. 233

280 Son yıllarda, daha iyi mekanik özelliklerin sağlanabilmesi için liflerin herhangi bir yönde yönlenmesine olanak sağlayan termoplastik film kompozit (prepreg) yapıların üretilmesine yönelik yaklaģımlar üzerine çalıģılmaktadır. Bu çalıģmada; karıģım ipliklerden üretilen termoplastik film kompozitlerde, iplik tasarımının takviye lif ve boģluk dağılımı üzerine etkileri incelenmiģtir. Amaç ÆalıĢmanın ana amacı, keten/polipropilen prepreglerden üretilen kompozit plakaların fiziksel özelliklerine karıģım iplik tasarımının etkilerinin tespit edilmesidir. Materyal - Yöntem Keten iplik ve polipropilen ipliklerin bir araya getirilmesi veya keten lif Ģeritlerinin polipropilen filamentler ile farklı tasarımlarda bir araya getirilmesi sonucunda çeģitli keten/polipropilen karıģım iplikler üretilmiģtir. Bu karıģım iplikler ile üretilen tekyönlü film kompozitlerden (prepregler) sıcak presleme iģlemi ile tekyönlü kompozit plakalar üretilmiģtir. Kompozit plakalardaki lif/matris oranı termogravimetrik ve kimyasal analiz yöntemleri ile tespit edilmiģtir. Optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskop kullanımı ile kompozit plakalardaki lif/matris ve boģluk dağılımları gözlenmiģtir. Sonuçlar ve TartıĢmalar Kompozit plakaların üretim yöntemi ve lif/matris oranları aynı olduğu halde, lif/matris ve boģluk dağılımları birbirlerine göre önemli farklılıklar göstermiģtir. Kompozit malzemeye uygulanan yükün iletilmesini ve malzemenin dayanımını etkileyen önemli etkenlerden biri kompozit malzeme içyapısında lif/matris ve boģluk dağılımlarıdır. Özel tasarım ipliklerin kullanılması, etkili bir 234

281 güçlendirme ve daha iyi mekanik özelliklerin elde edilebilmesinde önemlidir. Anahtar Kelimeler: Keten/polipropilen karıģım iplikler, tek yönlü termoplastik film kompozitler (prepregler), fiziksel karakterizasyon 235

282 POLY (N-ISOPROPYLACRYLAMIDE) INTERPENETRATING NETWORKS REĠNFORCED WITH LAPONITE RD LAPONĠT RD ĠLE GÜÇLENDĠRĠLMĠġ POLĠ (N- ĠZOPROPĠLAKRĠLAMĠD) ĠÇ ĠÇE GEÇMĠġ AĞ YAPILARI Æiçek EndeĢav 1, Bestenur Yalçın 1,2, Candan Erbil 1 1 Istanbul Technical University, Chemistry Department 34469Istanbul/TURKEY 2 Bahcesehir University Faculty of Engineering and Natural Sciences, Molecular Biology and Genetics Department, Ġstanbul/TURKEY bestenur.yalcin@eng.bahcesehir.edu.tr, erbil@itu.edu.tr ABSTRACT Introductıon Nanoparticles ( d 25 nmand h 1 nm ) in Laponite RD, which is a synthetic layered silicatewith diskshaped, are used to improve the mechanical properties of poly(n-isopropylacrylamide) (PNIPAAm) hydrogels, a wellknown thermoresponsive polymer [1,2].The crosslinked materials containing both NIPAAm and Laponite RD (LP) would be suitable for biological applications because of their biocompatibilities, anti toxicities and volume phase transitions around physiological temperature. This study reports the synthesis of LP reinforced full interpenetrating networks (f-ipns) of PNIPAAm, to increase the compressive modulus as well as to improve the swelling/shrinking thermal response of traditional and composite PNIPAAm hydrogels. 236

283 Materıal-Method A series of sequential f-ipns of NIPAAm with 10 wt % of LP as inorganic multi crosslinker and with 2.50 x10-2 mol/l of N,N - methylenebisacrylamide (BIS) as organic tetrafunctional crosslinker was prepared. For comparison, composite NIPAAm/LP and traditional NIPAAm/BIS hydrogels were synthesized by free radical solution polymerization under nitrogen in distilleddeiyonized water at 25 o C. After polymerizations initiated with KPS (or KPS/TEMED), the f-ipns taken from tubes werelabeled as undried/unpurified, dried/unpurified and dried/purified. The Young moduli of both single PNIPAAm hydrogels and f-ipns were measured by uniaxial compression tests while their deswelling kinetics at 37 o C were studied by using image analysis system. (a) 237

284 (b) Figure 1: (a) NIPAAm-BIS/NIPAAm-LP (dried/purified); (b)nipaamlp/nipaam-bis (dried/unpurified) Results And Dıscussıon Figure 1 shows the strengths of NIPAAm-BIS/NIPAAm-LP and NIPAAm-LP/NIPAAm-BIS f-ipns during uniaxial compression tests at 25 o C. Their shrinking behaviours and compressive moduli at 37 o C were different from those of traditional-pnipaam and nanocomposite-pnipaam hydrogels. Some of the f-ipns displayed double network properties. Keywords: Poly(N-isopropylacrylamide), Layered silicate, Interpenetrating network 238

285 ÖZET GiriĢ Sıcaklığa duyarlı polimerlerin en yaygın üyesi olan poli(nizopropilakrilamid) (PNIPAAm) in mekanik özelliklerinin geliģtirilmesi için, sentetik tabakalı silikat olan Laponit RD nin disk Ģeklindeki (d 25 nm and h 1 nm) nano boyutlu parçacıklarıkullanılır [1,2]. NIPAAm ve Laponit RD yi (LP) birarada içeren çaprazbağlı malzemelerin, biyouyumlulukları, antitoksik özellikleri ve fizyolojik sıcaklık civarındaki hacim faz geçiģleri sebebiyle biyolojik uygulamalar için uygun olacakları düģünülmektedir. Bu çalıģma, hem geleneksel hem de kompozit PNIPAAm hidrojellerinin sıkıģtırma modülleri ile sıcaklığa bağlı ĢiĢme/büzülme davranıģlarını iyileģtirmek üzere, LP ile güçlendirilmiģ tam iç içe geçmiģ (f-ipns) PNIPAAm ağ yapılarının sentezini sunmaktadır. Materyal-Yöntem Ġnorganik çok fonksiyonlu çapraz bağlayıcı olarak ağırlıkça %10 LP ve organik dört fonksiyonlu çapraz bağlayıcı olarak 2.50 x10-2 mol/l N,N -metilenbisakrilamid (BIS) kullanılarak, NIPAAm in sıralı f-ipn leri sentezlendi. Kıyaslama amacıyla, kompozit NIPAAm/LP ve geleneksel NIPAAm/BIS hidrojelleri de, azot atmosferinde destile-deiyonize su içerisinde 25 o C da serbest radikal çözelti polimerizasyonu ile sentezlenmiģlerdir. Polimerizasyonların KPS (ya da KPS/TEMED) ile baģlatılmasının ardından, test tüplerinden alınan f-ipn ler kurutulmamıģ/saflaģtırılmamıģ, kurutulmuģ/saflaģtırılmamıģ ve kurutulmuģ/saflaģtırılmıģ olarak sınıflandırıldılar. Herbir PNIPAAm hidrojeli ile f-ipn lerin Young modülleri tek eksenli sıkıģtırma testleri ile belirlenirken, 37 o C daki büzülme kinetikleri görüntü analiz sistemi ile incelenmiģtir. 239

286 (a) (b) 240

287 ġekil 1: (a) NIPAAm-BIS/NIPAAm-LP (kurutulmuģ/saflaģtırılmıģ); (b)nipaam-lp/nipaam-bis (kurutulmuģ/saflaģtırılmamıģ) TartıĢma Ve Öneriler ġekil 1, NIPAAm-BIS/NIPAAm-LP ve NIPAAm-LP/NIPAAm-BIS f-ipn lerinin 25 o C da gerçekleģtirilen tek eksenli sıkıģtırma testleri sırasındaki dayanımlarını göstermektedir. Örneklerin büzülme davranıģları ve 37 o C deki sıkıģtırma modülleri karģılık gelen geleneksel-pnipaam ve nanokompozit-pnipaam hidrojellerinden farklıdır. Bazı f-ipn ler çift ağ yapı özellikleri göstermektedirler. Anahtar Sözcükler:Poli(N-izopropilakrilamid), tabakalı silikat, iç içe geçmiģ ağ yapı Referanslar [1] Haraguchi, K., Takehisa, T., Fan, S.,Macromolecules 2002, 35, [2] Ferse, B., Richter, S., Eckert, F., Kulkarni, A.,Papadakis, C. M., Arndt, K.F.,Langmuir 2008, 24,

288 INTERFACIAL ADHESION AND MECHANICAL PROPERTIES OF NANOCELLULOSE POLYPROPYLENE COMPOSITES REINFORCED MAPP AND FUSABOND E265 MAPP VE FUSABOND E265 KATKILI NANOSELÜLOZ- POLĠPROPĠLEN KOMPOZĠTLERĠNĠN ARAYÜZ ETKĠLEġĠMĠ VE MEKANĠK ÖZELLĠKLERĠ Ece Yakkan 1*, Tuğçe Uysalman 1, Metehan Atagür 1, Hilal Kara 1, Altan Yıldırım 2,Burcu Girginer 2, M. Özgür Seydibeyoğlu 1, Kutlay Sever 1 1 Materials Science and Engineering Department, Ġzmir Katip Æelebi University, Turkey 2 Farplas Auto Spare Parts Production, Imports and Exports Inc. 1 tugceuysalman@gmail.com, 1 eyakkan@gmail.com, 1 metehan26mmz@gmail.com, 1 hilal.kara.87@gmail.com, 2 a.yildirim@farplas.com, 2 b.girginer@farplas.com 1 seydibey@gmail.com, 1 kutlay.sever@ikc.edu.tr ABSTRACT Aim This study focused on manufacturing of nanocellulose polypropylene composites. Nanocellulose-polypropylene composites with and without coupling agent were manufactured by extrusion. MAPP (polypropylene grafted with maleic anhydride) and FUSABOND (FUSABOND E265) added the nanocellulose polypropylene composites with different weight percentage. Three different percentage were studied (1wt%, 2wt%,3wt%) for MAPP and FUSABOND (0,1wt%, 0,5wt%, 1wt%). Interfacial adhesion of polypropylene and nanocellulose were characterized by using ATR Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR-ATR) technique and Scanning Electron Microscopy (SEM). The mechanical 242

289 properties of nanocomposites were characterized by mechanical testing methods. Key words: nanocellulose, nanocellulose polypropylene composites, surface modification, extrusion Material and Method Cellulose nanofibrils (CNF) as slurries of approximately 2.8% solids were supplied by Process Development Center in The University of Maine.MAPP (polypropylene grafted with maleic anhydride) and FUSABOND (FUSABOND E265)were used for surface modification.heterophasic polypropylene copolymer Moplen 2000 HEXP (Tm=165oC, ρ=0.9 g/cm3, Melt flow rate (230oC/2.16 kg) =16g/10 min) produced by LyondellBasell Company, was used as the polymeric material. Nanocellulose reinforced composites with and without surface modification were produced by extrusion branded Labtech.Copolymer, nanocellulose and surface modification chemicals were mixed and feed to the extruder with 20 rpm. Zone temperatures of extruder were selected between the temperatures 190 o C and 220 o C. Screw speed is adjusted as 190 rpm. Interfacial adhesion of polypropylene and nanocellulose were characterized by using ATR Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR-ATR) technique and Scanning Electron Microscopy (SEM). The mechanical properties of nanocomposites were characterized by mechanical testing methods. Discussion This study is of great importance to examine the effect of different surface modifications. 243

290 ÖZET Amaç Bu çalıģmada nanoselüloz-polipropilen kompozitlerinin üretimi üzerinde durulmuģtur. Ekstrüzyon tekniği ile yüzey modifikasyonlu ve modifikasyonsuz nanoselüloz-polipropilen kompozitlerinin üretimi gerçekleģtirilmiģtir. MAPP (maleik anhidrid ile aģılanmıģ polipropilen) ve Fusabond (FUSABOND E265) ağırlıkça farklı oranlarda nanoselüloz-polipropilen kompozitlerinin içerisine ilave edilmiģitir. MAPP (%1, %2,%3) ve Fusabond (%0,1, %0,5, %1) için üç farklı oran denenmiģtir. ATR Fourier Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR-ATR) tekniği ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) görüntüleri kullanılarak polipropilen ve nanoselülozun ara yüzey yapıģma özellikleri çalıģılmıģtır. Nanokompozitlerin mekanik özellikleri mekanik test metodu ile karakterize edilmiģtir. Anahtar kelimeler:nanoselüloz, nanoselüloz takviyeli polipropilen kompozitleri, yüzey modifikasyonu, ekstrüzyon Materyal ve Yöntem Nanoselüloz Maine Üniversitesinden sağlanmıģtır.mapp (maleik anhidrid ile aģılanmıģ polipropilen) ve ticari bir birleģtirme ajanı olan FUSABOND E265 kullanılarak farklı konsantrasyonlarda yüzey modifikasyonu gerçekleģtirilmiģtir.lyondellbasell Company tarafından üretilen Heterofazik polipropilen kopolimeri Moplen 2000 HEXP (Tm=165oC, ρ=0.9 g/cm3, Eriyik akıģ hızı (230oC/2.16 kg) =16g/10 min) matriks malzemesi olarak kullanılmıģtır. Labtech markalı çift vidalı ekstrüder kullanılarak nanoselüloz katkılı kompozitler yüzey modifikasyonlu ve modifikasyonsuz olarak üretilmiģtir. Kopolimer,nanoselüloz ve yüzey modifikasyon kimyasalları karıģtırılıp 20 rpm ile ekstudere beslenmiģtir. Ekstruder cihazının sıcaklık zonları 190 o C ve 220 o C aralığında seçilmiģtir. Vida hızı 190 rpm olarak ayarlanmıģtır. 244

291 ATR Fourier Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR-ATR) tekniği ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) görüntüleri kullanılarak polipropilen ve nanoselülozun ara yüzey yapıģma özellikleri çalıģılmıģtır.nanokompozitlerin mekanik özellikleri mekanik test metodu ile karakterize edilmiģtir. TartıĢma Bu çalıģmafarklı yüzey modifikasyonunun etkisininin incelenmesi konusunda büyük önem taģımaktadır. 245

292 NATURAL FIBERS AS REINFORCED FOR COMPOSITE KOMPOZĠTLER IÇIN DOĞAL LĠF KULLANIMI Emel Ceyhun Sabir University of Cukurova,Department of Textile Engineering,Adana/TURKEY ABSTRACT More economical, lighter, more environmentally friendly composite can be produced as many purposes. Natural fibers have good prospective as reinforcements in polymer (thermoplastics, thermosets, and elastomers) composites[1]. Natural fibers used as reinforcement in composites; vegetable, animal and mineral fibers are grouped in three categories. Allplant fibers(cotton, flax, hemp, jute, etc.) consists of cellulose.animalfibers (hair, silk and wool) arecomposed of proteins[2]. Natural fibers held together by lignin and hemicellulose matrix composites as well be thought of cellulose fibrils. Basic components of natural cellulose fibers (a-cellulose), hemicellulose, lignin, pectin and waxes [3]. Reinforcing effect of cellulose natural fibers is related to the presence and crystallinity [4]. During the production of hydrophobic polymer composite merger problems; During use the moisture absorption is a major cause of the reduction in the strength of the composite [5]. The higher the percentage of cellulose fibers increases the strength and modulus values [5]. Fibrils of cellulose macromolecules form fibrils along the fiber axis. Linen, ramie and jute strength and toughness of the fiber is related to the angle between the axis and fibrils. This angle is smaller provides high mechanical properties [4].Hemicellulose comprises the support matrixes for cellulose microfibrils [3]. Ligninis hydrophilic and provides the strength to plants. The main challengein the chemistryof lignininthe fibers of 246

293 any method possible is that the removal of the existing lignin.pectin provides the flexibility to plants. Physical structure,microfibril angle,cell size and chemical composition of the natural fibers are the most important variables. Tensile strength and initial modulus of the fibers generally increases with increasing cellulose content. Determines the stiffness of the fibers open microfibrils.if microfibrils placed parallel to the fiber axis, fiber is will have stronger, inflexible structure high tensile strengths[3]. If a comparative examination of the conventional reinforced fibers; ramie, flax and jute fibers for composites consisting of is remarkable. These fibers have good mechanical properties, makes it possible to produce composite [4].Natural fibersfeel rough and provides good adhesion to the matrix in the composite structure. In the last few years the interest of researchers and engineers to equipments like fiber reinforced polymer increased. Composite materials (especiallyaramid,carbon and glass fiber reinforced composites), has becomethe dominant for aviation, entertainment, automotive, construction andthe sports industry. It is clear that natural fibers have significant advantages on glass fibers. Carbon dioxide indifference of natural fibers is particularly striking. Products obtained from the combustion of fossil components with a large amount of carbon dioxide emitted to the atmosphere. This phenomenon of the world's green house gases and climatic balance is considered to be the main reason for the change[6].the using of natural fiber reinforced composite helps to supports for green environment[1]. In this study, using of natural fiber as reinforced in composites is investigated becuse of the importance of green products and green production technologies. Physical and mechanical properties of reinforced natural fibers are given. 247

294 ÖZET Günümzde daha ekonomik, daha hafif ve daha çevre dostu kompozitler pekçok amaç için üretilebilir. Doğal lifler, polimer bazlı kompozitler için (termoplastik, thermoset ve elastomerler) takviye bileģen olarak bu amacı oldukça iyi bir Ģekilde yerine getirebilmektedir[1]. Doğal lifler (pamuk, keten, kenevir, jüt gibi) selülozdan oluģmasına rağmen, hayvansal kaynaklı lifler (kıl,ipek,yün gibi) proteinlerden oluģmuģtur. Bitkisel lifler köklerine bağlı olarak genelde sak, yaprak yada tohum lifleri olarak sınıflandırılır[2].doğal lifler lignin ve hemiselüloz matris tarafından bir arada tutulan oyuklu selüloz fibrillerinin kompozitleri olarak düģünülebilir[3]. Doğal liflerin temel bileģenleri selüloz(a-selüloz), hemiselüloz, lignin, pektin ve vakslardır. Takviye malzemesi olarak kullanılacak liflerin kompozit malzeme içinde gösterecekleri davranıģları anlamak liflerin kimyasal bileģenlerini anlamaktan geçer.doğal liflerin takviye etkisi selülozun varlığı ve kristalliği ile ilgilidir. [4].Bu nedenle tüm bitkisel lifler hidrofildir. Nem içeriği % arasındadır.kompozit üretimi sırasında hidrofob özellik polimerle birleģme probleminin; kullanım sırasında ise nem absorbsiyonu ile kompozitin mukavemetindeki azalmanın ana sebebidir.selüloz oranı arttıkça lifin mukavemet ve modül degerleri de artar [5].Selüloz makromoleküllerinin fibrilleri lif ekseni boyunca fibriller oluģturur.keten, rami ve jütün gibi liflerin dayanım ve sertliği lifin ekseni ve fibrilleri arasındaki açı ile iliģkilidir.bu açının küçüklüğü yüksek mekanik özellikler sağlar [4].Hemiselüloz oldukça hidrofiliktir, alkalide çözülebilir ve asitte kolayca hidroliz olabilir.hemiselüloz selüloz mikrofibrilleri için destekleyici matrislerden oluģur [3]. Lignin hem alifatik hem de aromatik bileģenler ile karmaģık bir hidrokarbon polimeridir. Lignin tamamen amorf ve hidrofiliktir.bitkilere sağlamlık veren bileģimidir.ligninin kimyasındaki temel zorluk, ligninin uzaklaģtırılmasının mümkün olmadığıdır.pektin ise heteropolisakkaritler için toplu bir isimdir.bitkilere esnekliği sağlarlar.fiziksel yapı, mikrofibriller açı, hücre boyutları ve liflerin kimyasal bileģimi doğal liflerin tüm özelliklerini belirleyen en önemli değiģkenlerdir.liflerin gerilim 248

295 dayanımı ve baģlangıç modülü genellikle selüloz içeriğinin artıģı ile artar.mikrofibriller lif lif eksenine sarmal olarak yerleģmiģse bitkisel lifler daha yumuģaktır.mikrofibriller lif eksenine paralel olarak yerleģmiģse lifler daha sağlam, esnek olmayan bir yapıya ve yüksek gerilim dayanımına sahip olacaktır [3].Selüloz ve geleneksel takviyeli liflerin karģılaģtırılmalı değerleri incelenirse; rami, keten ve jüt liflerinden oluģan kompozitler için dikkat çekicidir. Bu lifler iyi mekanik özellikler ile düģük özkütlenin birleģiminden oluģan kompozitleri üretmeyi mümkün kılar [4].Doğal liflerin yüzeyleri pürüzlüdür ve kompozit yapıdaki matrise iyi yapıģma sağlar.doğal liflerin spesifik mekanik özellikleri kompozitlerde kullanımları için büyük önem taģır [6].Son birkaç yılda araģtırmacılar ve mühendislerin ilgisi, tek parça metaryallerden lif takviyeli polimer metaryallerine doğru değiģmiģtir. Bu kompozit maddeler (özellikle aramid, karbon ve cam lif takviyeli kompozitler) havacılık, eğlence, otomotiv, inģaat ve spor endüstrilerinde baskın hale gelmiģtir. Fosil ürünlerden elde edilen bileģenlerin yanması ile karbondioksidin büyük bir miktarı atmosfere yayılır.bu olgunun sera gazına ve dünyanın klimatik dengesinin değiģmesinin temel nedeni olduğu düģünülmektedir [1].Doğal liflerin karbondioksite ilgisizliği (sera gazı) özellikle dikkat çekicidir. Bu çalıģmada, doga dostu üretimin önemi ve yeģil üretim teknolojilerinin önemi nedeniyle kompozitte doğal lif kullanımı araģtırılmıģtır.æalıģmada kompozitler için takviye özelliği taģıyan seçilmiģ doğal liflerin fiziksel ve mekanik özellikleri verilmiģtir. References [1] K Palani Kumar and A Shadrach Jeya Sekaran, Some natural fibers used in polymer composites and their extraction processes: A review, Journal of Reinforced Plastics and Composites, 2014, Vol. 33(20) [2] Riedel U,Nickel J.(1999),Natural Fibre Reinforced Biopolymers As Construction Materials New Discoveries,Die Angewandte Makromolekulare Chemie, Braunschweig 249

296 [3] John M.J,Ananadjiwala R.D.(2008),Recent Developments in Chemical Modification and Characterization of Natural Fiber- Reinforced Composites, InterScience [4] Bledzki A.K,Reihmane S, Gassan J.(1996),Properties and Modification Methods for Vegetable Fibers for Natural Fiber Composites, Journal of Applied Polymer Science [5] Karaduman Y,(2009), Doğal Lif Destekli Polimer Kompozit Malzemelerin Otomotiv Endüstrisinde Kullanımı, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü,Kayseri [6] Wambua P,Ġvens J,Verpoest I,(2003), Natural Fibres Can They Replace Glass in Fibre Reinforced Plastics,Elsevier,Leuven 250

297 SENSING OF INDOOR ACID VAPORS WITH NEW PH DYES IN POLYMERIC NANO FIBERS POLĠMERĠK NANOFĠBERLERDE YENĠ PH BOYALARIYLA ĠÇMEKANLARDAKĠ ASĠT BUHARLARININ ALGILANMASI Esra Kabak 1, Kadriye Ertekin 1, Ozlem Oter 1, Serpil Denizaltı 2,Engin Æetinkaya 2 Erdal Celik 3 1 Department of Chemistry, Faculty of Science, Dokuz Eylul University, Center for Fabrication and Application of Electronic Materials (EMUM), University of Dokuz Eylul, Kaynaklar, Buca, Izmir, Turkey 2 Department of Chemistry, Ege University, Department of Chemistry, Ege University,35100 Bornova, Izmir, Turkey 3 Center for Fabrication and Application of Electronic Materials (EMUM), University of Dokuz Eylul, Department of Metallurgical and Materials Engineering, University of Dokuz Eylul, Buca, Tinaztepe, Izmir, Turkey ABSTRACT esrakabak88@gmail.com, kadriye.ertekin@deu.edu.tr, ozlem.oter@deu.edu.tr, serpil.denizalti@ege.edu.tr, engin.cetinkaya@ege.edu.tr, erdal.celik@deu.edu.tr Recently, the chemical hygiene and safety is a significant subject in work places, thus, there is a great demand for the development of new methods for continuous monitoring of pollutants. In this study, we used newly synthesized two ph indicators 1, SDB and SDD for the sensing of acidic vapors especially produced in gold-jewellery sectors. It is well known that employees are extensively exposed to 251

298 these acid vapors which cause chronic and acute pulmonary disorders, reversible and irreversible alveoli damages. The employed dyes were encapsulated in ethyl cellulose and polymethyl methacrylate polymers and the sensing agents were produced both in form of nanofibrous materials and continuous thin films. The nanofibers were fabricated by electrospinning technique. 1 The emission, excitation and lifetime based spectrofluorimetric response of the sensors to ph and to different acidic vapors such as HCl, HNO 3 and H 2 SO 4 were evaluated. The sensing agents satisfied best the requirement of a distinguishable color change with naked eye when encapsulated in polymer films and fibers. The exploited ionic liquids and nanosilver particles in cocktails facilitated the fabrication of nano fibers providing an electrical conductivity in the polymer and enhanced the relative signal changes. Keywords: Optical Chemical Sensing, ph sensors, Nanofibers, Nanosilver Chemical Structures Of The Employed Dyes Figure 1 Figure 2 252

299 ÖZET Son zamanlarda iģyerlerinde kimyasal hijyen ve güvenlik önemli bir konudur ve buna bağlı olarak kirleticilerin sürekli izlenmesine yönelik yeni metotların geliģtirilmesin büyük ihtiyaç vardır. Bu çalıģmada ilk defa olarak sentezlenmiģ iki ph indikatörü olan SDB ve SDD boyalarını (Ģekil1-2) özellikle altın- mücevher sektöründe üretilen asidik buharların tayinine yönelik olarak kullandık. Bu yerlerde çalıģanların kronik ve akut pulmoner bozukluklara, geri dönüģümlü ve geri dönüģümsüz alveol hasarlarına yol açan asit buharlarına yoğun bi Ģekilde maruz kaldığı bilinmektedir. Kullanılan boyalar etil selüloz ve polimetil metakrilat polimerlerine hapsedildi ve sensör ajanlar nanofiber malzemeler ve sürekli ince filmler Ģeklinde hazırlandı. Nanofiberler elektro eğirme tekniğiyle oluģturuldu. Sensörlerin ph a ve hidroklorik asit, nitrik asit, sülfürik asit gibi farklı asidik buharlara yanıtı emisyon, eksitasyon ve floresans ömrü temelli spektroflorimetrik yanıt izlenerek değerlendirildi. Polimer filmlere ve fiberlere tutuklanmıģ sensör ajanların çıplak gözle ayırt edilebilir derecede renk değiģimi sağladıkları belirlendi. Kokteyl katkı maddesi olarak kullanılan iyonik sıvıların ve nano gümüģ taneciklerin polimer içindeki elektriksel iletkenliği arttırarak nanofiber üretimini kolaylaģtırdığı ve bağıl sinyal değiģimlerini arttırdığı gözlendi. Anahtar Kelimeler:Optik Kimyasal Sensör, ph sensörü, Nanofiber, NanogümüĢ Kullanılan Boyalar: ġekil 1 253

300 ġekil 2 References [1]Optical ph sensor based on spectral response of newly synthesized Schiff bases By: Hazneci, C; Ertekin, K; Yenigul, B; et al.dyes AND PIGMENTS Volume: 62 Issue: 1 Pages: Published: JUL 2004 [2]Piperno S, Lozzi L, Rastelli R, Passacantando M, Santucci S APPLIED SURFACE SCIENCE, , ,

301 DESIGN OF NEW NANOSILVER DOPPED POLYMERIC MEMBRANES FOR THE SENSING OF ACIDIC VAPORS IN WORKPLACES ĠġYERLERĠNDE BULUNAN ASĠDĠK BUHARLARIN TAYĠNĠ ĠÇĠN NANOGÜMÜġ ĠÇEREN POLĠMERĠK MEMBRANLARIN GELĠġTĠRĠLMESĠ Esra Kabak 1, Kadriye Ertekin 1, Ozlem Oter 1, Serpil Denizaltı 2,Engin Æetinkaya 2 Erdal Celik 3 1 Department of Chemistry, Faculty of Science, Dokuz Eylul University, Center for Fabrication and Application of Electronic Materials (EMUM), University of Dokuz Eylul, Kaynaklar, Buca, Izmir, Turkey 2 Department of Chemistry, Ege University, Department of Chemistry, Ege University,35100 Bornova, Izmir, Turkey 3 Center for Fabrication and Application of Electronic Materials (EMUM), University of Dokuz Eylul, Department of Metallurgical and Materials Engineering, University of Dokuz Eylul, Buca, Tinaztepe, Izmir, Turkey ABSTRACT esrakabak88@gmail.com, kadriye.ertekin@deu.edu.tr, ozlem.oter@deu.edu.tr, serpil.denizalti@ege.edu.tr, engin.cetinkaya@ege.edu.tr, erdal.celik@deu.edu.tr During the gold processing period, sulfuric acid and sulfates, nitric acid, hydrochloric acid, fluorine acid, boric acid, certain borates and acid mixtures such as king water are used intensively. Employees are exposed to these acid vaporswhich cause chronic and acute pulmonary disorders even in well-ventilated interiors. A worker 255

302 inhaling the acid mist during the day of operating conditions is faced to alveoli due to the exposed dosage. This effect can cause sometimes reversible sometimes to the point of the irreversible disease damage. Thus, there is a great demand for the development of low-cost, high-precision, long life, easy to use chemical sensors for indoor air quality measurements. In this study, a new polymer based nano fiber sensorwhich is based on the color change of the sensing agent when exposed to acid vapors was designed. The sensor response was investigated by visually and by absorption, steady state and time resolved fluorescence spectroscopy. The sensor material was composed of polymethyl methacrylate and/or ethyl cellulosepolymer, an ion axchange agent, plasticizer, sensor agent and some additives.the nanofibers were fabricated from the polymer cocktail by electrospinning technique. Electrospinning is a process by which polymer nanofibers can be formed by accelerating a charged polymer jet under a high voltage electric field. 2 The sensor agents were the ph indicators of SDA and SDC. 2 (figure1-2) Both dyes exhibited color changes which could be simply distinguished by the human eye, but also could be used as a dosimeter. The additives include green chemistry reagents; ionic liquids and nanosilver particles and are used for the first time in the design of a polymer based acid vapor sensor. Both additives modified the nanofiber structure, increased the diffusion of acid vapors through the membrane and enhanced the sensor response. Keywords: Optical Chemical Sensing, ph sensors, Nanofibers, Nanosilver Chemical Structures Of The Employed Dyes Figure 1 256

303 ÖZET Figure 2 Altın üretme sürecinde, sülfürik asit ve sülfatlar, nitrik asit, hidroklorik asit, florik asit, borik asit, bazı boratlar ve kral suyu gibi asit karıģımları yoğun olarak kullanılır. ÆalıĢanlar kronik ve akut pulmoner bozukluklara yol açan bu asit buharlarına iyi havalandırılmıģ ortamlarda bile maruz kalabilirler. ÆalıĢma koģulları sebebiyle gün boyunca asit buharları soluyan bir iģçi maruz kaldığı dozaja bağlı olarak alveoli riski ile karģı karģıyadır. Bu etki bazen geri dönüģü olan bazen ise olmayan hasarlara yol açabilir. Bütün bu sebeplerden dolayı iç hava kalitesinin ölçümü amaçlı düģük maliyetli, yüksek doğruluklu, uzun ömürlü, kullanımı basit kimyasal sensörlerin geliģtirilmesine ihtiyaç vardır. Bu çalıģmada polimer esaslı asit buharlarına maruz kaldığında duyarlı ajanın renk değiģimine dayalı bir nanofiber sensör geliģtirildi. Sensör yanıtı hem görsel olarak hem de absorpsiyon, durgun hal ve zaman çözümlemeli floresans spektroskopisi yöntemleriyle incelendi. Sensör materyali poli metil metakrilat ve/ veya etil selüloz polimer, iyon değiģtirici ajan, plastikleģtirici, sensör ajanı ve bazı katkı maddelerinden oluģmaktadır. Nanofiberler bu polimer kokteylinden elektro eğirme tekniğine göre oluģturulmuģlardır. Elektro eğirme, yüklü bir polimer jetin yüksek voltajlı elektrik alanda hızlandırılmasıyla uygulanan bir tekniktir. Sensör ajanları olarak ph indikatörü olan SDA ve SDC boyaları (Fig.1) kullanıldı. 1 Her iki boya da insan gözü ile basit b ir Ģekilde ayırt edilebilecek renk değiģimleri sergiledi. Aynı zamanda boyalarla dozimetre geliģtirmeye de yönelik uygun sonuçlar elde edildi. Katkı maddeleri olarak yeģil kimya reaktifleri olan iyonik sıvılar ve nanogümüģ 257

304 tanecikleri ilk defa olarak polimer temelli asit buharı sensörü tasarımında kullanıldı. Her iki katkı maddesi de nanofiber yapısına etki ederek asit buharlarının membran içerisine difüzyonunu ve buna bağlı sensör yanıtını arttırıcı etki gösterdi. Anahtar Kelimeler:Optik Kimyasal Sensör, ph sensörü, Nanofiber, NanogümüĢ ġekil 1 References ġekil 2 [1]Piperno S, Lozzi L, Rastelli R, Passacantando M, Santucci S APPLIED SURFACE SCIENCE, , , 2006 [2]Optical ph sensor based on spectral response of newly synthesized Schiff bases By: Hazneci, C; Ertekin, K; Yenigul, B; et al. DYES AND PIGMENTS Volume: 62 Issue: 1 Pages: Published: JUL

305 INVESTIGATION OF DRILLING OF GLASS FIBER REINFORCED POLYPHENYLENE SULPHIDE POLYMER MATERIAL: THRUST FORCES AND SURFACE DAMAGES CAM ELYAF KATKILI POLĠFENĠLEN SÜLFĠT POLĠMER MALZEMELERĠN DELĠNMELERĠNĠN ĠNCELENMESĠ: ĠTME KUVVETLERĠ VE YÜZEY HASARLARI Ferhat Yildirim 1, Murat Koyunbakan 1, Salih Hakan Yetgin 1, Osman Öztürk 2, Mustafa Aydin 3, Ali Ünüvar 2 1 Dumlupınar University, Simav Technical Educational Faculty, Simav/Kütahya/Turkey, 2 Selçuk University, Engineering Faculty, Konya/Turkey, 3 Dumlupınar University Engineering Faculty; Kütaya/ Turkey ferhat.yildirim@dpu.edu.tr,murat.koyunbakan@dpu.edu.tr, hakan.yetgin@dpu.edu.tr, osmanozturk@selcuk.edu.tr, Mustafa aydin@dpu.edu.tr; aunuvar@selcuk.edu.tr ABSTRACT Scope of Study Polymer materials are widely used in industries because of their low weight, high strength, thermal and electric resistance. Although they are usually produced on final product shape with injection molding, extrusion or melt molding processes, when the shape is complex or the product amount of less they require machining operations. The scope of this study is determining the drilling characteristics of % 40 glass fiber (GF) reinforced Poly Phenylene Sulfide (PPS) polymeric material which has high heat, chemical resistance and perfect mechanical performance. Drilling test was performed on by using different cutting speed, feed rate and drill tip angle parameter. Occurred thrust forces and surface damage was statistically analyzed and the best parameters detected for % 40 glass fiber reinforced PPS Polymer. 259

306 Material and Design Drilling tests was performed on dry conditions and thrust was measured by dynamometer. Also occurred damages on the inlet and outlet surface after drilling test, displayed by using optical microscope. Deformation factors were calculated from the inlet and outlet surface damage visual analyses. 6 mm diameter carbide drill with three different tip angle (100; 118; 140 o ) and three different cutting speed (40; 60; 80 m/min.) and feed rate values (0.05; 0.1;0.2 mm/rev.) were selected as experimental parameters. Drilling operations were performed on MAZAK CNC Machining Center. CNC machining center, designed experimental device setup and drilled specimen were given in the Figure 1.a, b and c above. a b c Figure 1.a) CNC machining center, b) Experimental setup, c) Drilled specimen. The obtained drilling thrust forces, surface roughness values and the deformation factors statistically analyzed by analyses of variance and Taguchi L 9 orthogonal series. At the end of the study the optimum 260

307 drilling parameters and drill tip angles were determined for drilling of % 40 glass fiber reinforced PPS polymer material. Discussion and Results According to the obtained results the feed rate is the most efficient parameter on the surface roughness. Lower feed rate values give a better surface quality. The best results in terms of thrust forces and inlet/outlet deformation factors obtained by the use of small drill tip angle (100 o ). The anisotropic structure of the material is significantly efficient on the quality of drilling performance. Feed rate is another efficient parameter on the drilling quality. Lower feed rate values gives better deformation results on the inlet surface, on the other hand higher feed rate values gives the better deformation results on the outlet surfaces. Taguchi L 9 orthogonal array is used effectively about determining the best parameters and it can be use on the other operations which include a lot of operations parameter. Keywords: Drilling, Glass fiber, Machining, Polymer, Taguchi Analyses. ÖZET Yürütülen bu çalıģma kapsamında içerisinde % 40 oranında cam elyaf bulunan PPS polimerinin itme kuvvetleri ve yüzey hasarları açısından delinme karakteristikleri deneysel ve istatistiksel olarak incelenmiģtir. Enjeksiyon makinesinde delme deneyleri için plaka halinde üretilen malzemeler daha sonra 6 mm çapında üç farklı açıda karbür matkap (100; 118; 140 o ) kullanılarak yine üç farklı ilerleme (0.05; 0.1; 0.2 mm/dev.) ve kesme hızında (40; 60; 80 m/dk.) delme deneylerine tabii tutulmuģlardır. Deney parametreleri Tablo 1 de verilmiģtir. CNC iģleme merkezinde (ġekil 1 ve ġekil 2) yapılan delme iģlemine ait kuvvet değerleri dinamometre ile alınmıģ, delik yüzeylerinin yüzey pürüzlülükleri ölçülmüģ, optik mikroskop yardımıyla giriģ çıkıģ yüzeylerindeki deformasyon görüntülenerek deformasyon faktörleri hesaplanmıģtır. Son olarak L 9 ortogonal deneysel dizisi kullanılarak Taguchi analizi ile parametrelerin optimizasyonu sağlanmıģtır. 261

308 Tablo 1. Deney parametreleri. Deney Parametreleri Kesme Hızı (m/dk) Ġlerleme (mm/dev) 0,05 0,10 0,20 Uç Açısı (derece) ġekil 1. CNC iģleme merkezi. 262

309 Sonuçlar ġekil 2. Deney düzeneği. Bulunan sonuçlara göre itme kuvvetleri ve giriģ/çıkıģ deformasyon faktörleri açısından en uygun sonuçlar en küçük uç açısı olan 100 o ile yapılan deneylerde elde edilmiģtir. Yüzey pürüzlülüğüne en fazla etkisi olan faktör ise kesme hızı olarak bulunmuģtur. Anahtar Kelimeler: Cam elyaf, Delme, ĠĢlenebilirlik, Polimer, Taguchi Analizi. 263

310 INVESTIGATION OF MECHANICAL PROPERTIES OF COMPATIBILIZER AND NANOCLAY FILLED PP POLYMER UYUMLAġTIRICI VE NANO-KĠL KATKILI PP POLĠMERĠNĠN MEKANĠK ÖZELLĠKLERĠNĠN ĠNCELENMESĠ Salih Hakan Yetgin 1, Hüseyin Ünal 2,Ferhat Yıldırım 1 1 Dumlupınar University, Simav Technical Education Faculty, Department of Mechanical Education, KUTAHYA, 2 Sakarya University, Technology Faculty, Department of Metallurgical and Materials Engineering, SAKARYA, shyetgin@gmail.com ; ferhat.yildirim@dpu.edu.tr, unal@sakarya.edu.tr ABSTRACT Purpose In this study, instead of conventional additives/fillersby the addition of low amounts of nanoclay and compatibilizer additives was used to improve mechanical properties of neat polypropylene (PP). Material and Methods Nanoclay and compatibilizer filled polymer nanocomposites granules were produced usingcompound extruder. Polymer nano composites are obtained by adding 2.5wt% and 5wt% nanoclay and 10wt%PP-g-MA to the neat polypropylene polymer.produced materials and their abbreviationsare given in Table1. Aftereach productextruded and passed through acooling unit. And-then, polymer nanocompositesgranules was obtained with cutting apparatus. Polymer nanocomposites granules are molded by injection molding machine. Tensile, impact, density and hardness tests were performed for determining of effects of PP-g-MA 264

311 compatibiliser and nanoclay on mechanical and physical properties of PP polymer. Dispersion of nanoclay in PP polymerwere determined with X-rayDiffraction(XRD) analysis. Table 1. The materialsproducedin the experimentsand their abbreviations Materials Polypropylene PP+2.5%nanocaly PP+5%nanoclay PP+10%PP-g-MA+2.5%nanoclay PP+10%PP-g-MA+5%nanoclay Conclusions and Recommendations Abbreviation PP PP-2.5nk PP-5nk PP-U-2.5nk PP-U-5nk A result of, elongation at breakincreasedwhile tensile strengthand impactstrengthdecreased with filled nanoclay to PP polymer. Keywords: PP, Nanoclay, Compatibiliser, Mechanical properties. ÖZET Amaç Bu çalıģmada, geleneksel katkı/dolgu malzemeleri yerine düģük miktarlarda nano-kil ve uyumlaģtırıcı katkılar ilave edilerek katkısız polipropilen (PP) polimerinin mekanik özellikleri geliģtirilmeye çalıģılmıģtır. Materyal Metot Nano-kil ve uyumlaģtırıcı katkılı polimer nanokompozit granüller compound ekstrüzyon makinesi kullanılarak üretilmiģtir. Polipropilen polimerine %2.5 ve %5 oranlarında nano-kil ve %10 oranında PP-g-MA katılarak polimer nanokompozitler elde edilmiģtir. Üretimi yapılan malzemeler ve kısaltmaları Æizelge 1'de verilmiģtir. Her bir ürün, ekstrüze edildikten sonra soğutma ünitesinden geçirilecek ve granül kesme aparatı yardımıyla polimer 265

312 nanokompozit granüller elde edilmiģtir. Polimer nanokompozit granüller enjeksiyon kalıplama makinesi ile kalıplanmıģtır. PP-g- MA uyumlaģtırıcı ve nano-kil katkıların PP polimerinin mekanik ve fiziksel özelliklerine etkilerini belirlemek için çekme, darbe, sertlik ve yoğunluk testleri uygulanmıģtır. PP nanokompozitlerdeki, nanokil dağılımı X-Ray kırınım difraktometresi (XRD) ile belirlenmiģtir. Çizelge 1. Deneylerde üretilen malzemeler ve kısaltmaları Malzeme Polipropilen PP+%2.5nanokil PP+%5nanokil PP+%10PP-g-MA+%2.5nanokil PP+%10PP-g-MA+%5nanokil Kısaltma PP PP-2.5nk PP-5nk PP-U-2.5nk PP-U-5nk TartıĢma ve Öneriler ÆalıĢma sonucunda, PP polimerine ilave edilen nano-kil çekme dayanımını artırırken kopma uzaması ve darbe dayanımını azaltmıģtır. Anahtar Özellikler Kelimeler: PP, Nano-kil, UyumlaĢtırıcı, Mekanik 266

313 USINGPOLYMERICFLEXIBLEMAGNETICMATERIAL PRODUCTIONWASTETONERPOWDER ATIK TONER TOZLARININ ESNEK POLĠMEĠRK MANYETĠK MALZEME ÜRETĠMĠNDE KULLANILMASI Fuat Æelik ¹, Kerim Günay ¹, Berna Tosun ¹, M. Faruk Ebeoğlugil ¹ Dumlupınar Üniversitesi, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği BölümüKütahya, Turkey ABSTRACT This flexible working waste toner deformable under magnetic field using a magnetic powder and produced a flexible polymeric material having high magnetic performance. In this study,waste toner powder, oil and oleic acid were used. XRD and XRF analyzes of the waste toner in the powder was performed and was found to be of valuable elements. In this study,20% -40% by weight fat and5% to 10% oleic acidwas stirredfor 20 seconds. Then this mixturewasadded30%- 45% magnetic particles with15%-30% oil were added and incubated for 15 minutes at room temperature, stirred for 60 seconds. Hold the mixture started to gel phase and liquid in the mixtureis greater than the output surface. The surface was removed from the liquid mixture. The extrusion process to obtain a dense structure was removed from the mixture more fluid. The mixture obtained in the last step was subjected to kneading so as to have a flexible structure. The experiments results produced EPMM ferromagnetic VSM was measured and was found to be soft ferromagnetic material. Keywords: FlexiblePolymers, Magnetic Materials, oleic acid 267

314 ÖZET Bu çalıģmada atık toner tozları kullanılarak manyetik alan altında Ģekil değiģtirebilen esnek ve yüksek manyetik performansa sahip esnek polimerik manyetik malzeme üretildi. Bu çalıģmada atık toner tozları, yağ ve oleik asit kullanıldı. Atık toner tozlarının XRD ve XRF analizleri yapıldı ve içerisinde değerli elementlerin olduğu tespit edildi. Bu çalıģmada, ağırlıkça %20 ile %40 arasında yağ ve %5 ile %10 arasında oleik asit 20 saniye boyunca karıģtırıldı. Daha sonra bu karıģıma %30 - %45 manyetik parçacıklar ile %15- %30 yağ ilave edildi ve 60 saniye boyunca karıģtırılıp 15 dakika oda sıcaklığında bekletildi. Bekletilme aģamasında karıģım jelleģmeye baģladı ve sıvının fazlası yüzeye çıktı. Yüzeye çıkan bu sıvı karıģımdan uzaklaģtırıldı.sıkma iģlemi ile sıvının fazlası karıģımdan uzaklaģtırıldı ve daha yoğun bir yapı elde edildi. Son aģamada elde edilen karıģımın esnek bir yapıya sahip olması için yoğurma iģlemine tabi tutuldu. Yapılan deneyler sonucu üretilen EPMM ferromanyetik VSM ölçümü yapıldı ve yumuģak ferromanyetik malzeme olduğu tespit edildi. Anahtar Kelimeler: EsnekPolimer, ManyetikMalzeme, Oleikasit 268

315 MOLECULAR IMPRINTED COMPOSITE POLYMER BASED BIOSENSOR APPLICATIONS MOLEKÜLER BASKILANMIġ KOMPOZĠT POLĠMERLERĠN BĠYOSENSÖR UYGULAMALARI Gözde AktaĢ b, Alper Tolga Eker c, Merve YaĢar, Özge Uysal d, Zeynep Æelik a, Emir ÖzçalıĢkan a, Æağrı Altuğ a, Erhan Dinçkaya a, Sinan Akgöl a, a: Ege Üniversitesi Fen Fakültesi Biyokimya Bölümü, Ġzmir b: Ġ.T.Ü. Fen-Edebiyat Fakültesi Polimer Bilimi ve Teknolojisi A.B.D., Ġstanbul c: Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Gıda Mühendisliği Bölümü, Ġzmir d: Ġzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Fen Fakültesi Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü, Ġzmir e: Uludağ Üniversitesi Fen Fakültesi Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü, Bursa ABSTRACT Molecular imprinted composite polymers (MIP), are desirable polymerics structures due to high surface area and high selectivity based on different interaction mechanism with biochemicals. Molecular recognition rely on receptor substrate complex. Molecular imprinting proceeds to increase selectivity with prepolymerize with a biochemical compounds, then polymerize to produce composite polymers to apply specific space for biomolecules. Polymerization occurs in 3 steps: pre-complexation, polymerization and removal of imprinted molecules. 269

316 Definition of biosensors at "International Union of Pure and Applied Chemistry" (IUPAC) is tools for optic, thermal or electrically signal production of biological response of a chemical. Systems of biosensors produces an electronic signals which depends on concentration of aimed analytic. Those signals may come from any difference as proton concentration, gas exhaust or oxidation of chemicals like ammoniac or oxygen, light absorption or diffraction, mass difference, heat difference. Due to signal transformer, chemical response transforms to current, potential, heat difference, light absorbtion or mass signals as piezoelectric. Moreover, signals may amplify, proceed or store. In theory, a biosensor may be obtained by composition of receptor and its transducer. All in all, this poster study is included a review of different composite polymer applied different biosensor types application. Keywords: Molecular imprinted composite polymer, biosensor ÖZET Moleküler baskılanmıģ kompozit polimerler, yüksek yüzey alanı ve yüksek seçiciliklerinden dolayı tercih edilen, biyokimyasalların farklı etkileģim yöntemleri uygulanarak tutunmasını sağlayan polimerik yapılardır. Moleküler tanıma, reseptör ve substrat arasında ki komplekse dayanmaktadır. Moleküler baskılama iģleminde, bir biyokimyasal molekülün ön polimerizasyonu ile seçiciliği artırılmıģ kompozit kullanılan polimerizasyon iģlemi içerir ve yapay ligand bölgeleri iģlemi gören spesifik boģluklar üretilir. Polimerizasyon iģlemi ön-kompleksleģme, polimerizasyon, ve kalıp moleküllerin uzaklaģtırılmasına dayanmaktadır. Biyosensörlerin "International Union of Pure and Applied Chemistry- Uluslararası Temel Ve Uygulamalı Kimya Birliği " (IUPAC) tarafından yapılan tanımı, "Kimyasal bir bileģiğe karģı verilen biyolojik yanıtı optik, termal ya da elektriksel sinyallere dönüģtüren cihazlar" Ģeklindedir. Bir biyosensör, biyolojik algılayıcı elementin seçiciliği ile hedef analitin konsantrasyonuyla orantılı bir 270

317 Ģekilde sinyal üretebilen dönüģtürücünün birleģiminden oluģan bir cihazdır ve bu sinyal proton konsantrasyonundaki değisimden, amonyak ve oksijen gibi gazların salınması yada yükseltgenmesi, ıģık emisyonu, absorbsiyon yada reflektans, ısı emisyonu, kütle değiģimi ve bunun gibi değiģimlerden kaynaklanır. Sinyal dönüģtürücünün yardımıyla akım, potansiyel, sıcaklık değiģimi, ıģığın absorbsiyonu yada elektrokimyasal, termal, optik olarak piezoelektrik anlamda kütle artıģıyla ölçülebilir forma dönüģtürülür. Sinyal ayrıca ileriki analizler için güçlendirilebilir, iģlenebilir yada depolanabilir. Prensipte herhangi bir reseptör herhangi bir dönüģtürücü ile birleģtirilip iģleyen bir biyosensör üretilebilir. Poster çalıģması farklı kompozit polimerlerin kullanıldığı değiģik biosensör tiplerindeki çalıģmalar hakkında derleme çalıģmasıdır. Anahtar kelimeler: biyosensör, moleküler baskılanmıģ kompozit polimer 271

318 THE EFFECTS OF NANOPARTICLE SHAPE ON THE CRYSTALLIZATION KINETICS OFPOLY(BUTYLENE SUCCINATE) BASED NANOCOMPOSITES POLĠ(BÜTĠLEN SUKSĠNAT) NANOKOMPOZĠTLERĠNDE PARTĠKÜL ġeklġnġn KRĠSTALĠZASYON KĠNETĠĞĠNEETKĠLERĠ S. Filizgök, M. Kodal, G. Özkoç * Kocaeli University, Department of Chemical Eng., Ġzmit/Kocaeli selen.filizgok@csb.gov.tr, mehmet.kodal@kocaeli.edu.tr, guralp.ozkoc@kocaeli.edu.tr ABSTRACT Aim In recent years, the development of biodegradable polymers has attracted a great deal of interest due to increasing environmental pollution. Among the biodegradable polymers, aliphatic polyesters are the most promising materials to be considered as high performance eco-friendly biodegradable plastics. Poly(butylene succinate) (PBS) is one of these biodegradable aliphatic polyesters widely employed owing to its relatively low production cost and easy process-ability. The lower barrier properties and relatively lower mechanical properties of PBS can be improved by incorporating nanoparticles such as carbon nanotubes (CNT) or carbon black (CB). On the other hand, addition of these nanoparticles affects the crystallization of PBS since it is a semicrystalline polymer. The aim of this study is to investigate the effects of particle shape on non isothermal crystallization kinetics of PBS/CNT and PBS/CB nanocomposites. 272

319 MaterialsAndMethod PBS, unmodified CNT and N330 type CB were purchased from Reverdia (Holland), Nanocyl and Cabot, respectively. PBS nanocomposites were prepared via melt blend technique using a twin screw extruder operated at a rotor speed of 100 rpm at 170 C for 3 min. Carbon nanotube and carbon black with loading of wt% were used as carbon based nanoparticles for nanocomposites preparation. Thermal analysis of the samples was carried out using differential scanning calorimetry (DSC). Polarized optical microscopy (POM) was also used in order to observe the spherulitic morphology during isothermal crystallization for PBS and nanocomposites. The morphology and the nanofiller distribution in the PBS matrix were investigated by scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Avrami, Ozawa and the combined Avrami-Ozawa were used to analyze the overall non-isothermal crystallization kinetics of both neat PBS and PBS nanocomposites. Discussion And Recommendations Melt crystallization kinetics revealed that carbon based nanoparticle addition enhanced the crystallization rate of PBS. In the case of the nanocomposite samples, the size of the spherulites is smaller due to the higher number of nucleating sites within the sample. Thus, nucleation density has increased and the heterogeneous nucleating effect due to the nanoparticles is strong. On the other hand carbon nanotube nanoparticles are found to be more effective nucleating agent than carbon black. Keywords: Poly(butylene succinate), carbon nanotubes, carbon black, non-isothermal crystallization 273

320 ÖZET Amaç Son zamanlarda, çevre kirliliğinin artması nedeniyle biyobozunur polimerlerin geliģtirilmesi oldukça ilgi çekmektedir. Biyobozunur polimerler arasında, alifatik polyesterler yüksek performanslı, çevre dostu, biyobozunur plastikler olarak kabul edilen en umut verici malzemelerdir. Poli(bütilen suksinat) (PBS) göreceli olarak düģük üretim maliyetine, iyi termal ve mekanik özelliklere ve kolay iģlenme yeteneğine sahip olması nedeniyle en yaygın kullanılan biyolojik alifatik polyesterlerden biridir. Özellikle mekanik özellikler ve gaz bariyer özelliğinin geliģtirilmesi amacıyla dolgu maddeleri ile takviye edilen PBS, yarı kristalin bir malzeme olduğundan dolgu malzemelerinin kullanımı kristalizayon davranıģını da etkilemektedir.bu çalıģmanın amacı; partikül Ģeklinin PBS/CNT ve PBS/CB nanokompozitlerinin izotermal olmayan kristalizasyon kinetiğine etkisini incelemektir. Materyal Ve Yöntem Poli(bütilen suksinat) Reverdia (Hollanda) firmasından temin edilmiģtir. Karbon karası ve karbon nanotüpler ise sırsıyla Cabot ve Nanocyl firmalarından satın alınmıģtır. PBS nanokompozitler, eriyik harmanla tekniği ile çift vidalı bir laboratruvar ekstruderinde (Xplore Instruments, 15 cc mikroharmanlayıcı) 3 dakika boyunca 170 C de 100 rpm dönme hızında karıģtırılmıģtır. Nanokompozitlerin hazırlanması için karbon esaslı nanopartiküller (CB ve CNT) ağırlıkça % yükleme oranında kullanılmıģtır.örneklerin termal analizi Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) kullanılarak gerçekleģtirilmiģtir. Saf PBS ve nanokompozitlerin izotermal kristalizasyon sırasında sferulitik morfolojisi Nikon marka polarize bir optik mikroskop (POM) kullanılarak gözlemlenmiģtir. Kompozitlerim faz morfolojleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile, termal kararlılıkları termogravimetrik analiz (TGA) ile ve kimyasal yapıları ve Fourier dönüģümlü Kızılötesi Spektrometresi (FTIR) ile incelenmiģtir.saf PBS ve PBS nanokompozitlerin izotermal olmayan kristalizasyon 274

321 çalıģmaları için Avrami, Ozawa ve birleģtirilmiģ Avrami - Ozawa modelleri kullanılmıģtır. TartiĢma Ve Öneriler PBS e karbon esaslı nanopartiküllerin eklenmesi PBS in kristalizasyon kinetiğini olumlu yönde etkilemiģtir.örneklerin içerisindeki çekirdeklenme bölgelerinin sayısı artmıģ, buna bağlı olarak sferulit boyutları küçülmüģtür. Diğer yandan karbon nanotüp nanopartiküllerin karbon siyahından daha etkili çekirdeklenme ajanı olarak davrandığı belirlenmiģtir. Kinetik modellerden elde edilen kinetik parametreler tek tek ve bir arada değerlendirilmiģtir. Anahtar Kelimeler: Poli(bütilen suksinat), karbon nanotüpler, karbn karası, izotermal olmayan kristalizasyon kinetiği TeĢekkür: Bu çalıģma Kocaeli Üniversitesi tarafından desteklenmektedir. 275

322 PRODUCTION OF NANOCOMPOSITE POLYSTYRENE/POSSMICRO-BEADS NANOKOMPOZĠT POLĠSTĠREN/POSS MĠKROKÜRELERĠN ÜRETĠMĠ SeyhanBoyacıoglu, GizemTurgut, AysunYildirim, OzgeYogurtcu, Nilay Tuccar Kilic, Mehmet Kodal and Guralp Ozkoc KocaeliUniversity, Chemical Engineering Department, Kocaeli, 41380, Turkey ABSTRACT Aim Polystyrene micro-beads have found widespread applications such as coatings, electronics, microelectronics, biomedicals, and information technology recently. Polymeric micro-beads can be produced by solvent evaporation, sedimentation, emulsion polymerization and dispersion polymerization.among them, dispersion polymerization provides narrower particle size distribution. On the other hand, chemically functional nanoparticles have high potential to modify the properties of the nanoparticles such as chemical affinity, surface porosity, surface area, magnetic properties, luminescence, etc. Polyhedral oligomericsilsesquioxanes (POSS) are new type of nanoparticles that provide hybrid properties between organic and inorganic compound having versatile chemical functionalities. The aim of this study isto investigate the effects of synthesis parameters of nanocomposite polystyrene/poss micro-beadson the micro-bead size distribution, their shapesand micro-bead surface properties. 276

323 Materials And Method Reagent grade styrene (Merck), initiator (benzoylperoxide, BPO, Sigma-Aldrich), ethyl alcohol (Merck) and surfactants were purchased. Four different POSS types were purchased from Hybrid Plastics (USA). Nanocompositepolystyrene/POSSmicro-beads were produced by dispersion polymerization technique in a 100 ml threenecked flask. The temperature was kept constant and the reaction medium was continuously stirred.at the end of polymerization period, the micro-beads were separated from the dispersion medium by means of centrifuge. The supernatant was decanted and the precipitatewas freeze-dried. Micro-beads were characterized by means of gel permeation chromatography (GPC), optical microscope, ESCA and FTIR. Discussion And Suggestion It was seen that the polarity of the dispersion medium was very critical to obtain the desired size distribution of the micro-beads. Inclusion of the nanoparticles affected the particle size distribution and particle shape. In addition, depending on the POSS type, surface character of the nanoparticles differed. Keywords: nanocomposite micro-beads, dispersion polymerization, polystyrene ÖZET Amaç Polistirenmikro-küreler, kaplama, elektronik, mikroelektronik, biyomedikal, biliģim teknolojisi gibi oldukça geniģ uygulama alanına sahiptir. Polimerikmikro-küreler çözücü buharlaģtırma, sedimentasyon, emülsiyon polimerizasyonu, dispersiyon polimerizasyonu gibi yöntemler ile elde edilebilmektedir.diğer yöntemlere göre daha geniģ partikül boyut dağılımı elde edildiğinden genellikle metod olarak dispersiyon polimerizasyonu seçilmektedir.kimyasal olarak fonksiyonelnanopartiküller 277

324 bağlandığı yapıdakimyasal yatkınlık, yüzey gözenekliliği, yüzey alanı, manyetik özelliği, lüminesans vb. özellikleri modifiye edebilmektedir. Polihedraloligomeriksilseskuioksanlar (POSS) çok yönlükimyasal fonksiyonelliğe sahip olmalarından dolayı organik ve inorganik bileģen arasında hibrit özellik sağlayan yeni nanopartikül çeģitlerindendir. ÆalıĢmanın amacı, nanokompozitpolistiren/ POSS mikro-küre sentez parametrelerinin (dispersiyon ortamı, baģlatıcı deriģimi, POSS çeģidi ve bileģimi, vb.) mikro-küre boyut dağılımına, mikrokürenin Ģekline ve mikro-küre yüzey özelliklerine etkilerinin incelenmesidir. Materyal Ve Yöntem Stiren (Merck), baģlatıcı (benzoil peroksit, BPO, Sigma-Aldrich), farklı POSS çeģitleri (HybridPlastics, USA), etil alkol (Merck) ve yüzey aktif maddeleri tedarikçilerinden temin edilmiģtir. Nanokompozitpolistiren/POSS mikro-küreler dispersiyon polimerizasyonu ile 100 ml üç boyunlu balonda elde edilmiģtir. Sıcaklık sabit tutulmuģ olup reaksiyon ortamı sürekli karıģtırılmıģtır. Polimerizasyon sonlandırıldıktan sonra mikro-küreler dispersiyon ortamından santrifüj edilerek ayrılmıģtır. Süpernatantdekante edilmiģtir ve çöken kısım dondurularak kurutulmuģtur. Mikroküreler jel geçirgenlik kromatografisi (GPC), optik mikroskop, ESCA ve FTIR ile karakterize edilmiģtir. TartıĢma Ve Öneriler Dispersiyon ortamının polaritesinin, istenen mikro-küre boyut dağılımının elde edilmesinde son derece önemli olduğu görülmektedir. Ġlave olarak nanopartiküller, partikül boyut dağılımını ve partikül Ģeklini etkilemiģtir. Ayrıca POSS çeģidine bağlı olarak nanopartiküllerin yüzey özellikleri değiģiklik göstermiģtir. Anahtar kelimeler: nanokompozit mikro-küreler, dispersiyon polimerizasyonu,polistiren 278

325 EFFECT OF COLEMANITE ON THERMAL AND MINERALOGICAL PROPERTIES OF TRADITIONAL MULLITE/ZIRCONIA COMPOSITE GELENEKSEL MULLĠT/ZIRKONYA KOMPOZĠTĠN TERMAL VE MĠNERALOJĠK ÖZELLĠKLERĠNE KOLEMANĠT ĠN ETKĠSĠ Aydın H. 1*, Gören R. 1 1 Dumlupınar Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü, KÜTAHYA, Türkiye. hediye.aydin@dpu.edu.tr ABSTRACT Mullite (3Al 2 O 3.2SiO 2 ) is important both in traditional and advanced ceramics. Although multi-phase ceramic materials were always used, nowadays composite materials have an important industrial and technological development, to enlarge the designing capability of the manufacturer in properties and behaviors. Reaction sintering of alumina and zircon is an easy and inexpensive route to obtain homogenous composites. In this study, mullite/zirconia composites were synthesized by reaction sintering from zircon, kaolinite and alumina mixtures having colemanite additions (wt. % 7). Prepared mixtures were sintered at 1450, 1500 and C temperatures for 5 hrs. These two mixtureswere compared using DTA and XRD analyses. Colemanite addition reduces the fragmentation temperature of zircon and enables mullite/zirconia composite synthesis at much lower temperatures compared mixtures that did not contain colemanite. Keywords:Traditional mullite/zirconia composite, reaction sintering 279

326 THE OPTIMIZATION OF DRILLING PARAMETERS OF SURFACE MODIFIED GLASS FIBER REINFORCED PLASTICS VIA TAGUCHI METHOD YÜZEYĠ MODĠFĠYE EDĠLMĠġ CAM ELYAF TAKVĠYELĠ KOMPOZĠTLERĠN DELME PARAMETRELERĠNĠN TAGUCHĠ METODUYLA OPTĠMĠZASYONU Ġlknur ÆavuĢoğlu 1, Mustafa Æakır 2 * Marmara Üniversitesi Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu Makine ve Metal Teknolojileri Bölümü Kadıköy/Ġstanbul; ** Marmara Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Metalürji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü Kadıköy/Ġstanbul; ilknur@marmara.edu.tr, mcakir@marmara.edu.tr ABSTRACT Aim In the competitive world today, increasing importance of conservation of energy have directed designers and engineers into search for light and mechanically high resistant material when choosing material. Glass Fiber Reinforced Plastics (GFRP) is polymer based materials made of reinforced with fiber glass. GFRPs are strong and light, showing resistance characteristics similar to metallic materials. Furthermore, the rates of the density of strength of materials are higher in comparison to metallic material. Therefore, their use has been increasing in aviation industry, wind power plant and marine applications every passing day. Assembly based process stages are used especially in aviation industry and wind power plant. In order to assemble, making a hole by drilling or CNC milling are common methods. So as to manufacture products in the required quality in making a hole in the GFRP, it is necessary to optimize cutting performance and conditions. This study aims at evaluating delamination factor in the GFRP. 280

327 Materials Methods Here, evaluation of delamination factor is done through Taguchi design of experiment method, 3 factor 4 level L18 matrix various cutting parameters. Depending on cutting speed, feed rate and whether the tip is covered or not of the surface modified GFRP, it is drilled and it is determined at which parametric values this material is produced at the required quality. Discussion and Suggestion According to pre-determined matrix depending on Taguchi DoE, carrying out as few experiments as possible, the optimum values in which the delamination is minimum are determined. Consequently, with these values in all sectors use of free of damage and delayed damage will be achieved. Key words: Glass Fiber Reinforced Plastic, processing, Taguchi Method ÖZET Amaç Günümüz rekabet ortamında enerji tasarrufunun önem kazanması, tasarımcı ve mühendisleri malzeme seçiminde hafif ve mekanik dayanımı yüksek malzeme arayıģına yöneltmiģtir. Cam elyaf takviyeli kompozitler (Glass Fibre Reinforced Plastic- GFRP) cam elyafı ile güçlendirilmiģ kompozitten yapılmıģ polimer esaslı malzemelerdir. Cam elyaf takviyeli kompozitler güçlü ve hafif olup, bazı metal malzemelere yakın dayanım özelliklerini gösterirler. Ayrıca bu malzemelerin mukavemet yoğunluk oranları metalik malzemelere göre daha yüksektir. Dolayısıyla, uçak sanayi, rüzgâr enerji santrali ve denizcilik uygulamalarında kullanımı her geçen gün artmaktadır. Özellikle uçak sanayi ve rüzgâr enerji santrallerinde birleģtirme esaslı iģlem basamakları yer almaktadır. BirleĢtirmenin yapılabilmesi için matkap veya CNC frezeler ile delik delinmesi yaygın bir iģlemdir. Cam elyaf takviyeli 281

328 kompozitlerin delinmesinde istenilen kalitede ürün üretmek için, kesme performansı ve Ģartlarını optimize etmek gereklidir. Bu çalıģmada cam elyaf takviyeli malzemenin deliminasyon faktörü değerlendirmesini yapılmak amaçlanmıģtır Materyal-Yöntem Burada Taguchi deney tasarımı yöntemine göre hazırlanmıģ 3 faktörlü 4 seviyeli L18 matrisiyle değiģik kesme parametrelerinde deliminasyon faktörü değerlendirmesi yapılmıģtır. Yüzeyi modifiye edilmiģ cam elyaf takviyeli kompozitin kesme hızı, ilerleme oranı ve delme ucunun kaplamalı/kaplamasız olmasına göre delinip istenen kalitede üretiminin hangi parametre değerleri ile sağlandığının tespit edilmiģtir. TartıĢma ve Öneriler ÆalıĢmanın Taguchi deney tasarımı ilkelerine göre hazırlanmıģ matrislere göre düzenlenmesiyle az sayıda denemeler yapılarak deliminasyonun en az olduğu optimum değerler tespit edilmiģtir. Bu sayede bu değerler ile tüm bu sektörlerde hasarsız ve geç hazara uğrayacak kullanımlar sağlanabilecektir. Anahtar Kelime: Cam elyaf takviyeli kompozit, iģlenebilirlik, Taguchi metodu 282

329 EFFECT OF HEAT TREATMENT TIME ON FRICTION AND WEAR IN THE PRODUCTION OF BRAKE PADS WITH POLYMER MATRIX POLĠMER MATRĠSLĠ FREN BALATASI ÜRETĠMĠNDE ISIL ĠġLEM SÜRESĠNĠN SÜRTÜNME VE AġINMAYA ETKĠSĠ K. Banu Sugözü, Behçet Dağhan Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya * Selçuk Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği, ABSTRACT Purpose Konya banusugozu@gmail.com Investigations have been made to improve the braking performance with regard to manufacturing parameters and composition of brake pads with polymer matrix. The purpose of this study is to investigate effect of heat treatment time on friction and wear in the production of brake pads with polymer matrix. Materials and Methodology Ingredient of brake pads with polymer matrix (%); phenolic resin 15, steel wool 10, brass particles 4, graphite 10, copper powder 15, cashew dust 8, barite 35 and Al 2 O 3 3. These ingredients were mixed for 10 minutes. Then the mixture was put into 25,4 mm diameter mold for pre-forming under pressing at the pressure of kpa. The samples with the same content were produced in kpa pressure, at 150 o C temperature in 10 minutes hot pressing time, in different heat treatment time such as 2 (S-2), 4 (S-4) and 6 (S-6) hours at 180ºC temperature. Friction and wear tests were carried out using wear test device shown in the figure. 283

330 Results and Discussion AĢınma test cihazı (Wear test device) The sample produced by waiting in oven for 4 hours (S-4) demonstrated the best friction performance. Keywords: Brake pads with polymer matrix, Friction, Wear ÖZET Amaç Frenleme performansını arttırmak amacıyla gerek balata malzemesi kompozisyonları gerekse balata üretim parametreleri baz alınarak birçok çalıģma yapılmıģtır. Bu çalıģmada, polimer matrisli fren balata üretim parametrelerinden olan ısıl iģlem süresinin balata performansına etkisinin deneysel çalıģmalarla gözlemlenmesi amaçlanmıģtır. Materyal ve Yöntem Polimer matrisli fren balata numunelerinin içeriği (% kütlesel); fenolik reçine 15, çelik yünü 10, prinç talaģı 4, grafit 10, bakır 15, maun cevizi 8, barit 35 ve Al 2 O 3 3 olarak belirlenmiģtir. Homojen bir karıģım elde etmek için bu malzemeler 10 dakika boyunca karıģtırılmıģtır. KarıĢtırma iģleminden sonra numuneler 25,4 mm çapında dairesel bir kalıpta kpa basınçta sıkıģtırılarak ön Ģekillendirme verilmiģtir. Daha sonra kpa basınç, 150 C 284

331 sıcaklık ve 10 dakika süreyle sıcak presleme iģlemine tabi tutulan aynı bileģime sahip numuneler, 180ºC sıcaklıkta 2 (S-2), 4 (S-4) ve 6 (S-6) saat farklı ısıl iģlem sürelerine göre üretilmiģtir. Üretilen numunelerin sürtünme ve aģınma testleri Ģekilde gösterilen fren balata test cihazında yapılmıģtır TartıĢma ve Öneriler En iyi sürtünme performansını S-4 kodlu 4 saat fırında bekletilerek üretilen balata numunesi göstermiģtir. Anahtar Kelimeler:Polimer matrisli fren balatası, Sürtünme, AĢınma 285

332 EFFECT OF HOT-PRESSING PRESSURE ON THE FRICTION PERFORMANCE OF POLYMERIC COMPOSITE MATERIALS POLĠMERĠK KOMPOZĠT MALZEMELERDE SICAK PRESLEME BASINCININ SÜRTÜNME PERFORMANSINA ETKĠSĠ K. Banu Sugözü, Ġlker Sugözü Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya * Mersin Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Otomotiv Mühendisliği, ABSTRACT Purpose Mersin banusugozu@gmail.com The produce of polymeric composite friction materials consist of steps like mixing, cold and hot-pressing and heat treatment. The purpose of this study is to investigate effect of hot-pressing pressureon friction performance in the production of polymeric composite materials. Materials and Methodology Ingredient of polymeric composite friction materials (%); phenolic resin 15, steel wool 10, brass particles 4, graphite 10, copper powder 15, cashew dust 8, barite 35 and Al 2 O 3 3. These ingredients were mixed for 10 minutes. Then the mixture was put into 25,4 mm diameter mold for pre-forming under pressing at the pressure of kpa. The samples with the same content were produced at 150ºC temperature in three different pressure such as 8000, and kpa for 10 minutes hot pressing time. Friction and wear tests were carried out using pin-on-disc type wear test device. 286

333 Results and Discussion Optimum hot pressing pressure was determined as 8000 kpa for high coefficient of friction. Keywords: Polymeric composite materials, Wear, Friction ÖZET Amaç Polimerik kompozit sürtünme malzemelerinin üretimi; karıģtırma, soğuk ve sıcak presleme (kalıplama) ve ısıl iģlem basamaklarından oluģur. Bu çalıģmanın amacı; polimerik kompozit malzemelerin üretiminde sıcak presleme basıncının sürtünme performansına olan etkisini araģtırmaktır. Materyal ve Yöntem Polimerik kompozit sürtünme malzemelerinin içeriği (% kütlesel); fenolik reçine 15, çelik yünü 10, prinç talaģı 4, grafit 10, bakır 15, maun cevizi 8, barit 35 ve Al 2 O 3 3 olarak belirlenmiģtir. Daha sonra malzemeler 10 dakika boyunca karıģtırılmıģtır. KarıĢtırma iģleminden sonra numuneler 25,4 mm çapında dairesel bir kalıpta kpa basınçta sıkıģtırılarak ön Ģekillendirme verilmiģtir. Daha sonra aynı içerikli numuneler 180 C sıcaklıktaki piģirme kalıbında 8000, ve kpa gibi üç farklı basınç uygulanarak 10 dakika piģirilmiģtir. Üretilen numunelerin sürtünme ve aģınma testleri pin-on-disk tipi aģınma test cihazında yapılmıģtır. TartıĢma ve Öneriler Yüksek sürtünme katsayısı için en iyi sıcak presleme basıncı 8000 kpa olarak belirlenmiģtir. 287

334 INVESTIGATION OF EFFECT OFHOT PRESSING TIME ON BRAKING PERFORMANCE IN THE PRODUCTION OF BRAKE PADS WITH POLYMER MATRIX POLĠMER MATRĠSLĠ FREN BALATASI ÜRETĠMĠNDE SICAK PRESLEME SÜRESĠNĠN FRENLEME PERFORMANSINA ETKĠSĠNĠN ARAġTIRILMASI ABSTRACT Purpose K. Banu Sugözü, Ahmet Akdemir Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya * Selçuk Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği,Konya banusugozu@gmail.com Materials properties of composite brake pads vary greatly depending on manufacturing parameters. In this study, effect of hot pressing time on braking performance was investigated. Materials and Methodology Ingredient of polymeric composite friction materials (%); phenolic resin 15, steel wool 10, brass particles 4, graphite 10, copper powder 15, cashew dust 8, barite 35 and Al 2 O 3 3. These ingredients weremixed for 10 minutes. Then the mixture was put into25,4 mm diameter mold for pre-forming under pressingat the pressure of 10000kPa.The samples with the same content were produced at 150 o C temperature in kpa pressurein three different hot pressing time such as 7, 12 and 17 minutes.the wear, hardness, density and friction characteristics of the produced samples were investigated. 288

335 Results and Discussion Consequently, in the production of polymeric composite friction material, 12 minute hot pressing time gave positive results for the coefficient of friction and wear values. Keywords: Brake pad, Wear, Friction materials ÖZET Amaç Genel olarak kompozit fren balata malzeme özelliklerinin üretim parametrelerine bağlı olarak büyük ölçüde değiģtiği yapılan çalıģmalar ile kanıtlanmıģtır. Bu çalıģmada polimer matrisli fren balata üretim parametrelerinden olan sıcak presleme süresinin frenleme performansına etkileri araģtırılmıģtır. Materyal ve Yöntem Polimerik kompozit sürtünme malzemelerinin içeriği (% kütlesel); fenolik reçine 15, çelik yünü 10, prinç talaģı 4, grafit 10, bakır 15, maun cevizi 8, barit 35 ve Al 2 O 3 3 olarak belirlenmiģtir. Daha sonra malzemeler 10 dakika boyunca karıģtırılmıģtır. KarıĢtırma iģleminden sonra numuneler 25,4 mm çapında dairesel bir kalıpta kpa basınçta sıkıģtırılarak ön Ģekillendirme verilmiģtir.daha sonra aynı içerikli numuneler 150 C sıcaklıktaki piģirme kalıbında kpa basınç uygulanarak 7, 12 ve 17 dakika gibi farklı sürelerde bekletilerek piģirilmiģtir.üretilen balataların aģınma, sertlik, yoğunluk ve sürtünme karakteristikleri incelenmiģtir. TartıĢma ve Öneriler Sonuç olarak, polimerik kompozit sürtünme malzemelerinin üretiminde 12 dakikalık sıcak presleme süresi sürtünme katsayısı ve aģınma değerleri için olumlu sonuç vermiģtir. Anahtar Kelimeler: Frenbalatası, AĢınma,Sürtünme malzemesi 289

336 THE EFFECT TO BRAKING PERFORMANCE OF COLD PRESSING PRESSURE IN THE PRODUCTION BRAKE PADS WITH POLYMERIC COMPOSITE FRICTION MATERIALS POLĠMERĠK KOMPOZĠT SÜRTÜNME MALZEMELERĠ ĠLE BALATA ÜRETĠMĠNDE SOĞUK PRESLEME BASINCININ FRENLEME PERFORMANSINA ETKĠSĠ K. Banu Sugözü, Behçet Dağhan Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya * Selçuk Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği, ABSTRACT Purpose Konya banusugozu@gmail.com Investigations have been made to improve the braking performance with regard to manufacturing parameters and composition of brake pads with polymer matrix. The purpose of this study is to investigate effect of cold pressing pressure on braking performance in the production of polymeric composite friction materials. Materials and Methodology Ingredient of polymeric composite friction materials (%); phenolic resin 15, steel wool 10, brass particles 4, graphite 10, copper powder 15, cashew dust 8, barite 35 and Al 2 O 3 3. These ingredients were mixed for 10 minutes. Brake lining samples with the same content were produced in three different cold pressing pressure such as 8000, and kpa and 10 minutes in the hot pressing, at 150 C temperature and in kpa pressure. Friction and wear tests were carried out using pin-on-disc type wear test device shown schematically in figure. 290

337 Results and Discussion Optimum cold pressing pressure was determined as 8000 kpa for high coefficient of friction. Keywords: Brake lining, Friction, Wear ÖZET Amaç Frenleme performansını arttırmak amacıyla gerek balata malzemesi kompozisyonları gerekse balata üretim parametreleri göz önüne alınarak birçok çalıģma yapılmıģtır. Bu çalıģmada, polimer matrisli fren balata üretim parametrelerinden olan soğuk presleme basıncının frenleme performansına etkisinin araģtırılması amaçlanmıģtır. Materyal ve Yöntem Polimerik kompozit sürtünme malzemelerinin içeriği (% kütlesel); fenolik reçine 15, çelik yünü 10, prinç talaģı 4, grafit 10, bakır 15, maun cevizi 8, barit 35 ve Al 2 O 3 3 olarak belirlenmiģtir. Daha sonra malzemeler 10 dakika boyunca karıģtırılmıģtır. Aynı içeriklere sahip balata numuneleri 8000, ve kpa gibi üç farklı soğuk presleme basınçlarında ve kpa basınç, 150 C sıcaklıkta,

338 dakika sıcak presleme süresinde üretilmiģtir. Üretilen numunelerin sürtünme ve aģınma testleri Ģekilde Ģematik olarak gösterilen pin-ondisk tipi aģınma test cihazında yapılmıģtır. TartıĢma ve Öneriler Yüksek sürtünme katsayısı için en iyi soğuk presleme basıncı 8000 kpa olarak belirlenmiģtir. Anahtar Kelimeler: Fren balatası, Sürtünme, AĢınma 292

339 EFFECT OF POWDER MIXING TIME TO FRICTION PERFORMANCE IN THE PRODUCTION OF POLYMERIC COMPOSITE MATERIALS POLĠMERĠK KOMPOZĠT MALZEMELERĠN ÜRETĠMĠNDE TOZ KARIġTIRMA SÜRESĠNĠN SÜRTÜNME PERFORMANSINA ETKĠSĠ K. Banu Sugözü, Necati Ataberk Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya * Necmettin Erbakan Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, ABSTRACT Purpose Makine Mühendisliği, Konya banusugozu@gmail.com Brake lining materials consist of production process that contains mixing metal or nonmetallic materials that very fine powder, preforming and hot-pressing. The purpose of this study is to investigate effect powder mixing time on friction performance in the production of polymeric composite materials. Materials and Methodology Mixing time is effective to provide the homogeneity of composite materials. In this study, braking performances of samples prepared in three different mixing times such as 5, 10, 15 minutes were carried out experimentally and the effects of mixing time on performance were determined using pin-on-disc type wear device. Powder mixing device is shown in figure. 293

340 Powder mixing device (Toz karıģtırma cihazı) Results and Discussion Consequently, in the production of polymeric composite friction material, 10 minute mixing time gave positive results for the coefficient of friction and wear values. Keywords: Powder metallurgy, Friction, Wear ÖZET Amaç Fren balata malzemeleri çok ince tozlar halindeki metal veya metal dıģı malzemelerin karıģtırılması, ön Ģekillendirme ve sıcak presleme iģlemlerini kapsayan üretim prosesinden oluģmaktadır. Bu çalıģmanın amacı; polimerik kompozit malzemelerin üretiminde toz karıģtırma süresinin sürtünme performansına olan etkisini araģtırmaktır. Materyal ve Yöntem Kompozit malzemelerde homojenliğin sağlanmasında karıģtırma süresi etkili olmaktadır. Bu çalıģmada, 5, 10 ve 15 dakika gibi üç farklı karıģtırma süresinde hazırlanan balata numunelerinin frenleme performansları deneysel olarak incelenmiģ ve karıģtırma süresinin sürtünme performansına etkisi pin-on-disk tipi aģınma cihazı kullanılarak belirlenmiģtir. Tozları karıģtırmak için kullanılan cihaz Ģekilde gösterilmiģtir. 294

341 TartıĢma ve Öneriler Sonuç olarak, polimerik kompozit sürtünme malzemelerinin üretiminde 10 dakikalık karıģtırma süresi sürtünme katsayısı ve aģınma değerleri için olumlu sonuç vermiģtir. Anahtar Kelimeler: Toz metalurjisi, Sürtünme, AĢınma 295

342 THE MANUFACTURE OF LIGNOCELLULOSIC MATERIAL FILLED POLYSTYRENE BASED COMPOSITES ENJEKSĠYON KALIPLAMA YÖNTEMĠYLE LĠGNOSELÜLOZĠK DOLGU MADDESĠ KATKILI POLĠSTĠREN ESASLI KOMPOZĠTLERĠN ÜRETĠLMESĠ Kadir Karakus 1, Fatih Mengeloglu 1,2, Belgin Seker 1, Ġbrahim Kılıc 1 1 Kahramanmaras Sutcu Imam University, Faculty of Forestry, Department of Forest Industry Engineering, Kahramanmaras, Turkey 2 Kahramanmaras Sutcu Imam University, Graduate School of Natural and Applied Science, Material Science and Engineering, Kahramanmaras. karakus@ksu.edu.tr,fmengelo@ksu.edu.tr, sekerbelgin_80@hotmail.com, ibrahim_kilic_25@hotmail.com ABSTRACT In this study, the effects of different lignocellulosic filler (wood flour and wheat straw) on the mechanical properties of polystyrene based composites were determined. Polystyrene as thermoplastic polymer, Turkish red pine (Pinus brutia Ten.) and wheat straw flour as filler and polystyrene-block-poly(ethylene-ran-butylene)-blockpolystyrene-graft-maleic anhydride (SEBS-MA) as additive. The samples of polystyrene based composite were manufactured using 88 tones pressure capacity injection molding machine. The mechanical properties (tensile, flexural and impact strength) of composites were conducted in accordance with ASTM standard. Also scanning electron microscopy (SEM) was determined on tested samples. According to test results the addition of lignocellulosic filler loading into polystyrene matrix reduced tensile strength, flexural strength and elongation at break. On the other hand, with the addition of lignocellulosic filler loading, tensile and flexural 296

343 modulus were increased. In the case of additive loading, tensile strength, tensile modulus, flexural strength and flexural modulus were reduced but elongation at break were improved. When filler types were compared, polystyrene composites produced with wood flour provided better tensile modulus and flexural strength while composites manufactured with wheat straw flour provided better impact strength values. All manufactured groups provided necessary values required by the ASTM D 6622 standards. With this study, the potential use of Turkish red pine (Pinus brutia Ten.) and wheat straw flour in the manufacture of polystyrene based composites was shown. Key words:polystyrene/ wheat straw / wood flour/mechanical properties / injection molding. ÖZET Bu çalıģmada polistiren esaslı kompozitlerin mekanik özellikleri üzerine farklı lignoselülozik dolgu maddelerinin (odun unu ya da buğday sapları) etkileri belirlenmiģtir. Termoplastik polimer olarak polistiren kullanılırken, lignoselülozik dolgu maddesi olarak kızılçam odun unu, buğday sapı unu ve katkı maddesi olarak ise polystyrene-block-poly (ethylene-ran-butylene)-block polystyrenegraft-maleic anhyride (SEBS-MA) kullanılmıģtır. Polistiren esaslı kompozit örnekleri 88 ton kapasiteli enjeksiyon makinesi kullanılarak üretilmiģtir. Kompozit örneklerin mekanik özellikleri (çekme, eğilme ve darbe direnci) ASTM standartlarına uygun olarak gerçekleģtirilmiģtir. Aynı zamanda örneklerin morfolojik özellikleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) yardımıyla belirlenmiģtir. Test sonuçları incelendiğinde polistiren matris içerisine lignoselülozik dolgu maddelerinin eklenmesi ile çekme, eğilme ve kopmada uzama değerleri azaldığı tespit edilmiģtir. Polistiren içerisine lignoselülozik dolgu maddelerinin eklenmesi ile çekme ve eğilmede elastikiyet modüllerinin arttığı görülmüģtür. Katkı maddesinin eklenmesi ile çekme direnci, çekmede elastikiyet modülü ve eğilme direnci, eğilmede elastikiyet modülü azalmıģtır fakat kopmada uzama değerinin arttığı bulunmuģtur. Lignoselülozik dolgu maddesinin tipi 297

344 karģılaģtırıldığında kızılçam odun unu ile üretilen polistiren esaslı kompozit örneklerin daha iyi çekme direnci ve eğilmede elastikiyet modülü değerlerine sahip olduğu buğday sapı unu ile üretilen örneklerin ise daha iyi darbe direncine sahip olduğu tespit edilmiģtir. Üretilen bütün örneklerin ASTM D 6662 standardında istenilen değerlerin üzerinde olduğu bulunmuģtur. Bu çalıģma ile polistiren esaslı kompozitlerin üretilmesinde kızılçam odun unu ve buğday sapı unlarının değerlendirilebileceği gösterilmiģtir. 298

345 EFFECTS OF HYDROXYL-POSS ON THE NON- ISOTHERMAL CRYSTALLIZATION KINETICS OF PLASTICIZED PLA HĠDROKSĠL POSS UN PLASTĠKLEġTĠRĠLMĠġ PLA NANOKOMPOZĠTLERĠN ĠZOTERMAL OLMAYAN KRĠSTALĠZASYON KĠNETĠĞĠNE ETKĠSĠ Mehmet Kodal, Hümeyra ġirin, Güralp Özkoç Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği Bölümü, Ġzmit/Kocaeli ABSTRACT Aım Poly(lactic acid) (PLA) is the most widely used biodegradable polymer among the others as a result of its relatively better physical properties, full-scale commercial production and availability from renewable resources such as potato, corn and wheat [1]. PLA has high elastic modulus and low toughness and elongation at room temperature due to its relatively high glass transition temperature. Although PLA is a promising bioplastic, it exhibits an extremely slow crystallization during non-isothermal processes such as extrusion and injection molding, which limits its usage.it has been shown that organically functionalizednanofillerscould improve the crystallization behavior of plasticized PLA [2].Alternative to the conventional nanofillers, poly(hedraloligomericsilsesquioxane) (POSS) nanoparticles have a high potential to increase the crystallization rate of PLA since they have flexible chemical and physical hybrid properties with a reasonably lower price. In the current study, for the first time in the literature, it was aimed to investigate the non-isothermal crystallization behavior of 299

346 hydroxyl functionalized POSS (T-POSS) reinforced plasticized PLA via differential scanning calorimeter (DSC) by applying different crystallization kinetics models.besides, thermodynamic work of adhesion approach was adopted using the experimentally determined surface energiesin order to investigate the interfacial interactions between POSS particles and plasticized PLA. For this purpose a non-reactive POSS type, octaisobutyl-poss (O-POSS) was also used as the control. Materials And Methods A twin screw microcompounder (15 ml, Xplore Instruments) was used to prepare PLA based nanocomposites having different POSS loading levels (1, 3, 7,10 wt%). Poly(ethylene glycol) (PEG, 8000 g/mol) was used as a plasticizer. PEG content was kept constant at 10 wt%. The barrel temperature of microcompounder was set to 180 C. The compounds were blended at a screw speed of 100 rpm and mixing time of 3 min. At the end of this period, the extrudate was taken by changing the position of the valve to guide the polymer through the die. The pellets obtained from the microcompounder were compression molded into thin films at 180 C in order to obtain the samples for kinetics studies. Non-isothermal crystallization behaviour of PLA/PEG/T-POSS nanocomposites were evaluated from common kinetic models such as Avrami, Combined Avrami-Ozawa and Kissinger by using the thermal data obtained from differantial scanning calorimetry (DSC).A polarizing optical microscope (Nikon LV100 POL) equipped with a Linkam THMSE 600 hot stage was used to investigate the spherulitic morphology of the neat and plasticized PLA.Contact angle measurements were performedto evaluate thedispersiveand acid base interactions between PLA/PEG and POSS types. 300

347 Discussion And Recommendations The non-isothermal crystallization kinetics and spherulitic morphology of PLA, PLA/PEG, T-POSS and O-POSS based PLA/PEGnanocomposites were investigated with DSC and POM. The results indicated that both POSS particles increased the crystallization rate of plasticized PLA by acting as a nucleating agent. O-POSS was found to be better nucleating agent with respect to T-POSS due to the fact that it exhibited better dispersion and better interfacial adhesion as supported by thermodynamic adhesion measurement. POM results showed that the nucleating density was higher in the plasticized PLA/POSSnanocomposites compared to PLA/PEG and neat PLA. In addition, crystallization stage begins at higher temperatures upon cooling in the presence of POSS particles.a strong correlation was obtained between interfacial chemistry and the nucleation rate in plasticized PLA/POSS nancomposites. Key words: Poly(lactic acid), POSS, non-isothermal crystallization kinetic, thermodynamic adhesion AcknowledgementThis study is granted by TUBITAK (Project No: 11M514) ÖZET Amaç Poli(laktik asit) (PLA), nispeten iyi olan fiziksel özellikleri, ticari olarak üretilebilmesi ve patates, mısır ve buğday gibi yenilenebilir kaynaklardan elde edilebilmesi nedeniyle en sık kullanılan biyobozunur polimerdir [1]. PLA, kısmen yüksek olan camsı geçiģ sıcaklığı nedeniyle oda sıcaklığında yüksek modül, düģük tokluk ve uzama özelliklerine sahiptir. PLA ümit vaat eden bir biyoplastik olmasına karģın enjeksiyonlu kalıplama ve ekstrüzyon gibi izotermal-olmayan proseslerde oldukça yavaģ bir kristallenme davranıģı göstermektedir. Bu durum ise PLA nın kullanım alanını kısıtlamaktadır. Organik fonksiyonel gruplara sahip olan nano katkı 301

348 malzemeleri plastikleģtirilmiģ PLA nınkristalizasyon davranıģını iyileģtirebilir [2]. Konvensiyonelnano katkı maddelerine alternatif olarak, kısmen düģük olan fiyatları ve esnek fiziksel ve kimyasal özellikleri nedeniylepoli(hedraloligomeriksilseskuiokzan) (POSS) nano-tanecikleripla nınkristalizasyon hızını artırma potansiyeline sahiptirler. Bu çalıģmada, literatürde ilk defa,hidroksil fonksiyonel grubu içeren POSS (T-POSS) ile güçlendirilmiģ plastikleģtirilmiģ PLA nın izotermal-olmayan kristalizasyon davranıģı araģtırılmıģtır. Bu amaçla diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) ile elde edilen verilerden farklı kinetik modeller çalıģılmıģtır. Bunun yanında, plastikleģtirilmiģ PLA ve POSS tanecikleri arasındaki arayüzey etkileģimlerini araģtırmak için deneysel olarak elde edilen yüzey enerjileri kullanılarak termodinamik yapıģma iģi belirlenmiģtir. Bu amaçla, reaktif olmayan bir POSS türü, oktaizobütil POSS (O- POSS), kontrol malzemesi olarak kullanılmıģtır. Materyal Ve Yöntem Farklı yükleme oranlarında (%1, 3, 7, 10) POSS içeren PLA temelli nanokompozitler15 ml hacme sahip Xplore marka bir çift vidalı harmanlayıcıda hazırlanmıģtır. Bu çalıģmada plastikleģtirici olarak poli(etilen glikol) (PEG, 8000 g/mol) kullanılmıģtır. PEG içeriği kütlece %10 olarak baz alınmıģtır. Mikro-harmanlayıcının kovan sıcaklığı 180 C dir. Örnekler 100 rpm vida hızında, 3 dakika boyunca karıģtırılmıģtır. Bu periyod sonunda elde edilen pelletler ince film elde etmek için 180 C de preslenmiģtir. Avrami, birleģtirilmiģ Avrami-Ozawa ve Kissinger gibi modeller kullanılarak diferansiyel taramalı kalorimetri analizleri ile (DSC, DSC 1 Star MettlerToledo) PLA/PEG/T-POSS nanokompozitlerinin izotermal olmayan kristalizasyon davranıģı incelenmiģtir. Bununla birlikte, bir polarize optik mikroskop (POM, Nikon LV100 POL) kullanılarak kristal morfolojisi gerçek zamanlı olarak incelenmiģtir. PLA/PEG ve POSS türleri arasındaki dispersif ve asit-baz 302

349 etkileģimlerini belirlemek için temas açısı ölçümleri gerçekleģtirilmiģtir. TartıĢma Ve Öneriler PLA, PLA/PEG, T-POSS ve O-POSS temelli PLA/PEG nanokompozitlerinin izotermal olmayan kristalizasyon kinetiği ve sferulitik morfolojisi DSC ve POM ile belirlenmiģtir. Sonuçlar POSS taneciklerinin bir çekirdeklenme ajanı gibi davranarak plastikleģtirilmiģ PLA nınkristalizasyon hızını artırdığını göstermiģtir. O-POSS taneciklerinin T-POSS a kıyasla daha iyi bir çekirdeklenme ajanı olduğu tespit edilmiģtir. Bu durum O-POSS un PLA/PEG matrisinde daha iyi dağılmasından ve termodinamik yapıģma ölçümleri ile de destelendiği üzere daha iyi bir arayüzey etkileģimi göstermesinden kaynaklanmaktadır. POM analiz sonuçları, saf PLA ve PLA/PEG ile kıyaslandığında PLA/PEG nanokompozitlerindeçekirdeklenme yoğunluğunun daha fazla olduğunu göstermiģtir. Bununla birlikte, POSS tanecikleri varlığında soğutma esnasında kristallenmenin daha yüksek sıcaklıklarda baģladığı gözlemlenmiģtir. PlastikleĢtirilmiĢ PLA/PEG nanokompozitlerindearayüzey kimyası ve kristalizasyon hızı arasında kuvvetli bir korelasyon olduğu belirlenmiģtir. Anahtar kelimeler: PLA, POSS, izotermal-olmayan kristalizasyon kinetiği, termodinamik yapıģma TeĢekkür: Bu çalıģma TÜBĠTAK tarafından 111M514 numaralı proje ile desteklenmektedir. Kaynaklar / References 1- SORRENTINO A.,Gorrosi G., Vittoria V., Trends in FoodScience&Technology, 18, 84-95, (2007). 2- LEEJ. H.,JeongY. G., Journal of Applied Polymer Science,115, , (2010). 303

350 PRODUCTION AND CHARACTERIZATION OF TPU NANOCOMPOSITES REINFORCED WITH CLAY MINERALS WHICH HAVE DIFFERENT MICROSTRUCTURES FARKLI MĠKROYAPIYA SAHĠP KĠL MĠNERALLERĠ KATKILI TPU NANOKOMPOZĠTLERĠNĠN ÜRETĠMĠ VE KARAKTERĠZASYONU Metehan Atagür 1, Tuğçe Uysalman 1, Hilal Kara 1, Ece Yakkan 1, M. Özgür Seydibeyoğlu 1, Uğur Malayoğlu 2 1 Materials Science and Engineering Department, Ġzmir KatipÆelebi University, Turkey 2 Metallurgical and Materials Engineering Department, DokuzEylülUniversity, Turkey 1 metehan26mmz@gmail.com, 1 tugceuysalman@gmail.com 1 hilal.kara.87@gmail.com, 1 eyakkan@gmail.com 1 seydibey@gmail.com, 2 ugur.malayoglu@deu.edu.tr ABSTRACT Aim In this study, three different Turkish natural clays were namely Sepiolite, Halloysite and Montmorillonite were characterized and utilized in TPU (thermoplastic polyurethane) matrix. TPU composites have been produced by using twin-screw extruder. The structural characterization of polymer/clay nanocomposites were evaluated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM). The interactions between clay and polymer were also determined by ATR Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR-ATR). The thermal properties of polymers and nanocomposites were determined by thermogravimetric Analysis (TGA). The mechanical properties of nanocomposites were 304

351 characterized by tensile testing and Dynamic Mechanical Analysis (DMA). Key Words: polymer/clay nanocomposites, natural clays, Sepiolite, Halloysite, Montmorillonite, twin-screw extruder, Thermoplastic Polyurethane (TPU) Introduction Clay is the most common mineral used in nanocomposites production due to its layered structure and easy dispersion in convenient medium. Nanoclay could substantially enhance the mechanical properties of the composites and for that reason it attracts attention from academic and industrial sectors. Interaction between nanoclay and surrounding matrix is quite important. Material and Method Sepiolite, Halloysite and Montmorillonite were obtained from EczacibasiEsan Company in Turkey. Sepiolite had microfibers is a natural clay mineral magnesium hydrosilicate belonging to the group sepiolite- palygorskite while Montmorillonite s chemical structure is composed of the aluminum hydrosilicates. The halloysite clay mineral is composed of two-layered sheet. Nanoclay reinforced composites produced by using Polycaprolactonecopolyester based TPU coded as D11H95S (density: 1.19 g/cm 3, melting point: 215 o C, hardness: 94A, tensile strength: 47 MPA, elongation at break: %478) produced with twinscrew extruder at zone temperatures between (215 o C-225 o C) and screw speed is adjusted as 190 rpm. The structural characterization of polymer/clay nanocomposites were evaluated by XRD analysis and SEM. The interactions between clay and polymer were also determined by FTIR-ATR. The thermal properties of polymers and nanocomposites were determined by TGA Analysis. The mechanical properties of 305

352 nanocomposites were characterized by tensile testing and DMA analysis. Discussion This study carried out is of great importance in order to determine the properties of nanoclay reinforced TPU composites produced with the help of twin-screw extruder and to examine the effect of different clay structures to composites properties. ÖZET Bu çalıģmada, Türkiyenin üç farklı doğal kil minerali olan Sepiyolit, Haloysit ve Montmorilonit TPU (termoplastik poliüretan) matris içinde kullanılmıģ ve karakterize edilmiģtir. TPU ve kil kompozitleri çift vidalı ekstrüder kullanılarak üretilmiģtir. Polimer/kil nanokompozitlerinin yapısal karakterizasyonu X-ıĢını difraksiyonu (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiģtir. Ayrıca, Polimer ve kil arasındaki etkileģimler ATR Fourier DönüĢümü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR-ATR) ile belirlenmiģtir. Polimerlerin ve nanokompozitlerin ısıl özellikleri ısıl kütle kaybı analizi (TGA) ile belirlenmiģtir. Nanokompozitlerin mekanik özellikleri çekme testi ve Dinamik Mekanik Analiz (DMA) ile karakterize edilmiģtir. Anahtar Kelimeler: Polimer/kil nanokompozitleri, doğal killer, sepiyolit, halloysit, Montmorillonit, çift vidalı ekstruder, termoplastik poliüretan (TPU) GiriĢ Kil, tabakalı yapısından ve uygun ortamda tabakaların kolay disperse olmasından dolayı nanokompozit elde edilmesinde en çok kullanılan mineraldir. Kil sanayiden ve akademik sektörden büyük ilgi görmektedir. Nanokil içerisine katıldığı kompozitin özelliklerini önemli ölçüde arttırabilir. Nanokil ve matris arayüzey etkkileģimi oldukça önemlidir. 306

353 Materyal Metot Sepiyolit, Halloysit and Montmorillonit EczacıbaĢı Esan Ģirketinden temin edilmiģtir. Sepiyolit, mikroliflere sahip, sepiyolit- paligorskit grubuna ait doğal magnezyum hidrasilikat kil minerali iken Montmorillonite in kimyasal yapısını alüminyum hidroksilikatlar oluģturmaktadır. Halloysit ise iki katmanlı tabakalardan oluģan bir kil mineralidir. Ürün kodu D11H95S olan polikaprolakton kopolyester bazlı TPU (yoğunluk: 1.19 g/cm 3, erime sıcaklığı: 215 o C, sertlik: 94A, çekme dayanımı: 47 MPA, kopma uzaması: %478) kullanılarak üretilen kil katkılı kompozitlerin üretimleri ekstruder cihazında sıcaklık zonları 210 o C ve 225 o C aralığında ve vida hızı 190 rpm olacak Ģekilde ayarlanarak gerçekleģtirilmiģtir. Polimer/kil nanokompozitlerinin yapısal karakterizasyonu XRD ve SEM ile incelenmiģtir. Ayrıca, Polimer ve kil arasındaki etkileģimler FTIR-ATR ile belirlenmiģtir. Polimerlerin ve nanokompozitlerin ısıl özellikleri TGA ölçümleri ile belirlenmiģtir. Nanokompozitlerin mekanik özellikleri çekme testi ve DMA analizi ile karakterize edilmiģtir. TartıĢma Bu çalıģma çift vidalı ekstruder yardımı ile üretimi gerçekleģtirilen nanokil katkılı TPU kompozitlerinin özelliklerinin belirlenmesi ve farklı yapıdaki kil katkılarının kompozit özelliklerine olan etkisinin incelenmesi büyük önem arz etmektedir. 307

354 CORRELATING CRYSTALLIZATION KINETICS AND RHEOLOGICAL PROPERTIES OF POLYETHYLENE USING A NEW RHEO-NMR SETUP Mürüvvet Begüm Özen, Karl-Friedrich Ratzsch, Volker Räntzsch, Manfred Wilhelm* Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Institute for Chemical Technology and Polymer Chemistry (ITCP) Engesserstraße 18, 76131Karlsruhe, Germany begum.ozen@kit.edu, Manfred.Wilhelm@kit.edu Key Words: Rheo-NMR, Crystallization, Polyethylene Aim Polyethylene (PE) along with its respective copolymers constitutes more than 30% of the worldwide plastics productionof 300 million tons per year and is used in a variety of consumer products.crystallization of PE plays an important role in industrial processing and strongly affects the mechanical and barrier properties of the final product.the aim of this work is to investigate for the first time the crystallization kinetics of PE via aunique Rheo-NMR combination. Material and Method Our newly developed unique Rheo-NMR setup is a combination of a self-built low field permanent magnet in a commercial rheometer and is a technique for investigating preshear and shear induced crystallization of polyolefins. The crystallization kinetics of PE were examined via this new combined Rheo-NMR method. 308

355 Figure 1. Illustration of the new combined Rheo-NMR method. Discussion and Recommendations PE results in a widerange of physical properties suitable for applications by employing thermoplastic processing such as melt spinning, film blowingor injection moulding. During thermoplastic processing, orientation of polymer chains due to flow under supercoolingcauses shear-induced crystallization and affects the final crystallinity [1]. Molecular parameters such as molecular weight, molecular weight distribution,and the amount and length of branching strongly influence the flow behaviour, which then strongly affects the crystallization and final mechanical properties [2]. Processing conditions including the cooling rate and instrument operation parameters also play a crucial role in the sensitivity of the polymer crystallization to deformation.our unique Rheo-NMR combination can simultaneously make a full rheological characterization (G, G, LAOS, I 3/1, FT-Rheology)while monitoring the development of the crystallinity [3]. Results The new combined Rheo-NMR method was used to investigate for the first time the crystallization kinetics of PE. This technique provides insitu correlation of macroscopic mechanical properties and microscopic 309