Yüzeyleri Modifiye Edilmiş Bor Atıklarının Polimer Kompozitlerde Etkilerinin Araştırılması

Yıl 2018, Cilt: 7 Sayı: 2, 279 - 288, 01.08.2018

Atilla Evcin , Süleyman Akpınar

Öz

Bor işletme tesisleri atıklarından borun
tekrar kazanılmasına, çevreye zarar vermeden depolanmasına ve seramik, yapı vb.
sektörlerde kullanımına yönelik günümüzde önemli araştırmalar ve çalışmalar
yapılmaktadır. Bor atıklarını değerlendirmede en uygun strateji atık içindeki
borun tekrar kazanılmasına müteakip kil içerikli malzemenin uygun sanayilerde
kullanılmasıdır. Böylece hem atık durumda bulunan bu potansiyel kaynaklar ülke
ekonomisine kazandırılmış olmakta hem de çevre kirliliğinin önüne
geçilmektedir.

 

Polimer, pigment ve su bazlı boya üretiminde
dolgu maddesi olarak kullanılan, yüksek yüzey enerjisine ve polaritesine sahip
hidrofilik özellikteki kaolen, kalsit, talk, mika wollastonit vb. gibi çoğu
inorganik oksitler yüzey kimyaları değiştirilerek söz konusu ortamlarda
kullanılabilmektedir. Bu oksitlerin yüzeyindeki hidrofilik türler, yağ asidi ve
türevleri, yüzey aktif maddeler, reçineler, çeşitli organo metalik bileşikler,
titanat ve silan gibi çeşitli organik yüzey değiştirici maddeler ile parçacık
yüzeyindeki hidroksil gruplarının miktarını azaltarak hidrofobik türlere dönüştürülebilir.

 

Bu çalışmada, Kırka bor atıklarının
içerisinde bulunan bor oksitleri değerlendirmek amacı ile yüzeylerinin stearik
asit ile modifiye edilerek polimer kompozitlerde dolgu maddesi olarak kullanım
imkânı araştırılacaktır. Yüzey modifikasyonu sonrası bor atıklarının yüzeyleri
hidrofobik karakterde olacağından polimer içerisinde homojen bir şekilde
dağılımı sağlanacaktır. Bu kapsamda; yüzeyleri modifiye edilen bor atıklarının
polimer yapısına farklı oranlarda ilavesi nihai malzeme özellikleri üzerindeki
etkilerinin araştırılması hedeflenmektedir. Bor atıklarının, su içerisinde %
0.5, 1 ve 2 oranlarında çözündürülmüş stearik asit ile 30 dk sürelerde manyetik
karıştırıcıda karıştırılarak kaplanması ile elde edilen modifiye tozlar,
ıslatılabilirlik testi ile karakterize edilmiş ve neticesinde en yüksek
hidrofobikliğin elde edildiği koşullar belirlenmiştir. Bu koşullarda hazırlanan
tozlar silikon polimeri içerisine % 1-5 oranlarında ilave edilerek hazırlanan
örnekler üzerinde yapılan testler neticesinde bor atıklarının yüzey
modifikasyonu sonrasında polimer yapısında kullanılabilirliği ve polimer
özelliklerine etkileri araştırılmıştır.

Anahtar Kelimeler

Bor atığı, Yüzey modifikasyonu, Stearik asit

Kaynakça

• Ding, H., Lu, S., Deng, Y., Du, C.X. (2007), Mechano-activated surface modification of calcium carbonate in wet stirred mill and its properties, Trans. Nonfer. Met. 318 Soc. China 17, 1100-04.
• Ding, H., Zhou, H., Zheng, Y.X., Wang, M.M. (2013), "Effect of sodium stearate on grinding behaviour of calcium carbonate in wet stirred mill", Mat. Research Innovations, 17, 292–296.
• Ding, H., Lu, S.C., Du, G.X. (2011), Surface modification of wollastonite by the mechano-activated method and its properties, International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, Vol.18, No.1, 83–88.
• Gilbert M., Petiraksakul P. and Mathieson I. (2001), Characterisation of stearate-stearic acid coated fillers, Materials Science and Technology, Vol. 17, 1472-1478.
• Gilbert, M., Sutherland, I., Guest, A. (2000), Characterization of coated particulate fillers, Journal of Materials Science, 35, 391–397.
• Hou, X., Ding, H., Liang, Y., Zheng, Y.X., Yang, Z.D., Luo, H.N. (2013), Mechanism of surface hydrophobicity modification of wollastonite powder, Mater. Res. Innov, 17, 260–266.
• Jeong S.B., Yang Y.C., Chae Y.B., Kim B.G., (2009), Characteristics of the treated ground calcium carbonate powder with stearic acid using the dry process coating system, Materials Transactions, Vol. 50, No. 2, pp. 409-414.
• Lefebvre G., Galet L., Chamayou A. (2011), Dry coating of talc particles: Effect of material and process modifications on their wettability and dispersibility, Particle Technology and Fluidization, Vol. 57, No. 1, 79-86.
• Li, Y., Weng, W. (2008), Surface modification of hydroxyapatite by stearic acid: characterization and in vitro behaviours, Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 19, 19–25.
• Liu W., Xie Z., Yang X., Wu Y., Jia C., Bo T., Wang L., (2011), Surface Modification Mechanism of Stearic Acid to Zirconia Powders Induced by Ball Milling for Water‐Based Injection Molding, Journal of American Ceramic Society, Volume94, Issue5, 1327-1330
• Mihajlovic S.R., Vucinic D.R., Sekulic Z T., Milicevic S.Z., Kolonja B.M. (2013), Mechanism of stearic acid adsorption to calcite, Powder Technology, 245, 208–216.
• Mihajlovic, S., Sekulic, Z., Dakovic, A., Vucinic, D. (2009), Surface properties of natural calcite filler treated with stearic acid, Ceramics – Silikáty 53 (4), 268–275.
• Otles M.S. (2008), Modification of surface properties of biopowders by dry particle coating”, PhD Thesis, Université de Toulouse, INPT.
• Ouabbas Y., Chamayou A., Galet L., Baron M., Thomas G., Grosseau P., Guilhot B. (2009), Surface modification of silica particles by dry coating: characterization and powder ageing, Powder Technology 190, 200–209.
• Yoğurtcuoğlu, E., Uçurum M. (2011), Surface modification of calcite by wet-stirred ball milling and its properties, Powder Technology 214, 47–53.
• Yoshihara, I., Pieper, W. (1999), Hybridization technology for surface modification of powders without binders, Swiss Pharma 6, 21.
• Yusoff, S.M., Ahmad, M.S.B., Akil, H.M., Ariffin, K.S,. Ariffin, A. (2010), Contact angle of untreated-treated kaolin and its correlation with the mechanical properties of PP–kaolin composites, Journal of Reinforced Plastics and Composites, 29(23), 3442–3449.
• Zhang, F., Zhang, H., Su, Z. (2007), Surface treatment of magnesium hydroxide to improve its dispersion in organic phase by the ultrasonic technique, Appl. Surf. Sci., 253, 7393–7397.
• Zhang, Y., Fang, F., Wang, C., Wang, L., Wang, X., Chu X., Li, J., Fang, X., Wei, Z., Wang, X. (2014), Hydrophobic modification of ZnO nanostructures surface using silane coupling agent, Polymer Composites, Vol.35, No. 6, 1204–1211.
• Zhou, X., Fan, Z., Jin, D., Qiu, H., Yang, J. (2013), Comparative study of the modification of mineral powder by titanate and stearic acid and preliminary investigation for their mechanism, Journal of Materials and Applications, 29–32.