The production, characterization and application of polymer based composites reinforced by nanoparticles

Abstract

Bu çalışmanın hedefi manyetik polimer nanokompozitlerin üretimi, karakterizasyonu ve uygulamasıdır. Bu yaklaşımla, baryum hegzaferrit tozları nanoboyutta toz elde etmek için sol-gel yöntemi ile üretilmiştir. Mn, Cu, Co, Sr ve Ni dopantlar, ham barium hegzaferrit içine fiziksel, kimyasal ve manyetik etkilerini incelemek için katılmıştır. Barium hegzaferrit tozlarını elde ettikten sonra polimer nanokompozitler brabender cihazı ile hazırlanmıştır. Yüksek sıcaklıkta tanelerin polimerin içinde homojen bir şekilde dağılması için sıcak pres işlemi 10 dk. 160 santigrat derece ve 5.5 MPa' da gerçekleştirilmiştir. Baryum hegzaferrit tozlarının termal davranışları Diferansiyel Termal Analiz- Termal Gravimetrik Analiz (DTA-TGA) ile incelenmiştir. Baryum hegzaferrit tozlarının ve polimer nanokompozitlerin. yüzey morfolojileri ve faz tanımlaması sırasıyla Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve X-Işını Kırınımı (XRD) ile yapılmıştır. Polimer nanokompozitlerin elastisite modülü ve sertlik gibi mekanik özellikleri Dinamik Ultra Sertlik (DUH) ile araştırılmıştır. Baryum hegzaferrit tozlarının ve polimer nanokompozitlerin manyetik özelliklerini ifade eden hysteresis eğrileri VSM ile elde edilmiştir. Sonuç olarak hegzagonal yapıdaki tozların çoğunlukla Sr katkısı ile elde edildiği bulunmuştur. Gelişmiş yapısal morfolojiye ilave olarak manyetik malzemelerin koersivite değerlerinin dopant elementleri ile düştüğü tespit edilmiştir. Ayrıca katkılı ve katkısız baryum hegzaferrit tozların sırasıyla koersivite değerleri 1381.8 oersted ve 500 oersted olduğu bulunmuştur. The objective of this study is to focus on production, characterization and application areas of magnetic polymer nanocomposites. With this approach barium hexaferrite powders having nano sized particles were firstly produced by sol-gel method. Mn, Cu, Co, Sr and Ni were doped to the raw materials to investigate the effects on the magnetic, physical and chemical properties of the dopants. After preparing barium hexaferrite powders, polymer nanocomposites were prepared with the brabender machine. Then they were cured in hot pres at 160 centigrate degree for 10 minutes in order to obtain highly powder dispersed nanocomposites. Thermal behavior of barium hexaferrite powders was evaluated using Differential Thermal Analysis- Thermal Gravimetry Analysis (DTA-TGA). The surface morphology and phase identification of barium hexaferrite powders and polymer nanocomposites was performed by scanning electron microscopy (SEM) and X-Ray Diffraction (XRD), respectively. Mechanical properties such as elasticity modules and hardness of the polymer nanocomposites were also investigated through Dinamic Ultra Hardness (DUH). Hysteresis loops of barium hexaferrite powders and polymer nanocomposites, which explain magnetic properties, were obtained from Vibrating Sample Magnetometer (VSM). As a results, it was found that hexagonal shaped powders were mostly obtained by doping Sr. In addition to improved structural morphology, it was determined that the coercivity of magnetic materials was decreased by adding doping elements. Coercivity values of undoped and doped barium hexaferrite powders were 1381.8 oersted and 500 oersted, respectively.