Polistiren-Fosfin Oksit Modifiye Kil Nanokompozitleri

Abstract

Nanoteknoloji ve nanobilim kimya ile fizik bilimlerini bir araya getiren multidisipliner bir bilim alanıdır. Günümüzde bu alanda gerçekleştirilen çalışmalardan çoğu nano boyutta tanecikler içeren malzemeler hakkındadır. En yaygın çalışma alanı bulan nanokompozitler, en az bir bileşenini nano boyutta olduğu çok fazlı malzemeler olarak tanımlanırlar. Başta tıp, elektronik, tekstil, kataliz, bilişim ve uzay sektörleri olmak üzere oldukça yaygın ticari kullanım alanlarına sahiptirler. Bu uygulama alanları nano boyuttaki malzemelerin makro boyuttaki hallerine göre farklı özellikler göstermesine bağlı olarak artmaktadır. Bu çalışmanın temel amacı yanma geciktirici özelliği arttırılmış polimer-kil nanokompozitlerinin hazırlanmasıdır. Öncelikle montmorillonit kil (MMT) kuaternizeBis (3-aminofenil)-fenilfosfin oksit (BAPPO) kullanılarak sulu bir ortam içinde BAPPO katyonları ile kildeki Na+ iyonları arasındaki iyon değişimi reaksiyonu sonucunda modifiye edilmiştir. Polistiren-kil nanokompozitler, dağılmış kil ihtiva eden stirenin serbest radikal polimerizasyonu ile hazırlanmıştır. Elde edilen nanokompozitler, X-ışını difraksiyonu (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile karakterize edilmiştir. Kompozit içerisindeki nano-dolgu miktarının artışına bağlı olarak termal özelliklerdeki değişim termogravimetrik analizi (TGA) ve diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ile incelenmiştir. Nanokompozitlerin alev geciktirici özellikleri ise kısıtlayıcı oksijen indeksi (LOI) ve UL 94 testleri kullanılarak belirlenmiştir.

Nanotechnology and nanoscience are multidisciplinary fields that combines chemistry and physics. Nowadays, most of the studies conducted in this area, are about materials containing nano- sized particles. Nanocomposites that have widespread utilization are defined as multiphase materials where at least one of the phases has a dimension in the nano-scale. They have variety of commercial application fields such as medical, electronic, textile, catalysis, informatics and space sectors. Due to the fact that matter at the nano-scale has different properties as compared with macro-scale, these application fields are increasing. The main aim of this study is to preparation of polymer/clay nanocomposites with improved flame retardancy. Montmorillonite clay (MMT) was pre-modified using quaternized derivative of Bis(3-aminophenyl) phenyl phosphine oxide (BAPPO) via ion exchange between Na+ ions in the clay and BAPPO cations in aqueous medium. Polystyrene–clay nanocomposites were prepared by free radical polymerization of styrene containing dispersed clay. The resultant nanocomposites were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The effect of increased nanofiller loading in thermal properties of the nanocomposites was investigated by thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). Flame retardancy properties were investigated by Limiting Oxygen Index and UL 94 flammability test.