3d Baskı ile Üretilen Nano Mof-abs ve Mof-pla Oluşan Maddelerin Kimyasal ve Mekaniksel Özellikleri

Abstract

Metal-organik kafes (MOF) yapılı bileşikler, tekrar eden birimlerden oluşan yapıları nedeniyle dolgu malzemesi olarak kullanılabilen fonksiyonel malzemelerdir. En yaygın olarak araştırılan MOF'lerden biri olan MOF-5, düz zincirli 1,4-benzendikarboksilik asit organik bağlayıcı ile birbirine bağlanan [Zn4O]6+ kümelerinden oluşur. Polilaktik asit (PLA), katkı maddesi üretimi için 3 boyutlu yazıcılarda yaygın olarak kullanılan temel polimerlerden birisidir. Bu çalışmada, mikrodalga ile desteklenmiş solvotermal yöntem kullanarak nano boyutlu MOF-5 sentezlenmiştir. 3D baskı filamentleri üretilmesi için, PLA'ye farklı oranlarda (%1, %2.5 ve %5) nano boyutlu MOF-5 katılmıştır. Hazırlanan nanokompozit filamentlerinin kimyasal ve mekanik özellikleri DSC, DMA ve eşzamanlı termal analiz (DSC/TGA) teknikleri kullanılarak incelenmiştir. Polimer nanokompozitlerde dolgu malzemesi dağılımını ve topaklanmayı gözlemlemek için taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. Saf PLA karşılaştırarak nanokompozitlerin termal ve mekaniksel stabilitesi oranla artmıştır.

Metal organic frameworks (MOFs) are functional materials that can be used as filling material due to their tunable structures. MOF-5, one of the most widely investigated MOFs, is comprised of [Zn4O]6+ clusters interconnected by linear 1,4-benzenedicarboxylate organic linkers. Polylactic acid (PLA) is one of the primary polymers widely being used in 3-D printers for additive manufacturing. In this study, nanosized MOF-5 was synthesized by using microwave-assisted solvothermal synthesis approach. Nanosized MOF-5 has been incorporated in the different ratio (%1, %2.5 and %5) into PLA to produce nanocomposite 3-D printing filaments. The chemical and mechanical properties of the nanocomposite 3D flaments have been investigated by DSC, DMA and simultaneous thermal analyzer DSC/TGA systems. Scanning electron microscopy (SEM) was used to evaluate for filler distribution and their agglomerates in polymer nanocomposites. Thermal and mechanical stability of nanocomposites increased relative to that of pure PLA structures.