The aim of this study was to increase the potential applications of poly(lactic acid) (PLA) by incorporating reactive functionalities with different nano-scale fillers. To investigate the effects of nanoclay types, five different organically modified nanoclays (Cloisites®15A, 25A and 30B and Nanofils®5 and 8) were used. Two elastomeric compatibilizers, ethylene-glycidyl methacrylate (E-GMA) and ethylene-butyl acrylate-maleic anhydride (E-BA-MAH), were added to the nanocomposites produced via melt compounding. The degree of clay dispersion was determined by the chemical compatibility between the polymer matrix and the modifier. Compatibility between C25A, C30B and E-GMA resulted in better dispersion and thus, enhanced tensile modulus and toughness. The network structure formed owing to the high reactivity of the epoxide group of GMA towards the PLA end groups resulted in high impact toughness and solid-like behavior in the melt state.Effects of filler loadings with different production methods (melt compounding and solution mixing) were investigated with expanded graphite (EG) as the filler. Filler loading was kept below 2 wt. % to minimize the dispersion problem and solvent usage. No significant changes were observed in filler dispersion in both methods. However, when E-GMA was added, melt compounded blends had phase separated matrix morphology and solution mixed blends had continuous matrix morphology. Significant decreases in ultimate tensile strength and elastic modulus, but increased strain at failure were observed for samples prepared by solution mixing. Enhancements in elastic behavior and complex viscosity of composites in the melt state are other remarkable outcomes of addition of E-GMA by the solution mixing method.

Bu çalışmanın amacı poli(laktik asit)'in, (PLA), muhtemel kullanım alanlarının reaktif fonksiyonel gruplar ile çeşitli nano-boyutlu dolgu malzemeleri kullanılarak arttırılmasıdır. Farklı kil tiplerinin malzeme özelliklerine etkisinin incelenmesi amacıyla organik olarak modifiye edilmiş beş farklı kil (Cloisitler ® 15A, 25A ve 30B, ve Nanofiller ® 5 ve 8) kullanılmıştır. Elastomerik yapıdaki iki farklı uyumlaştırıcı, etilen-glisidil metakrilat (E-GMA) ve etilen-bütil akrilat-maleik anhidrit (E-BA-MAH), eriyik karıştırma yöntemi ile üretilen nanokompozitlere eklenmiştir. Kil dağılımını belirleyen unsur polimer matrisi ile kil modifikasyonunun kimyasal uyumudur. C25A ve C30B ile E-GMA arasındaki polarite eşleşmesi bu killerin matris içinde daha iyi dağılması ve bunun sonucunda gerilim modülü ve tokluğunun artması ile sonuçlanmıştır. GMA içindeki epoksi grubunun polimer matrisinin fonksiyonel gruplarına olan yüksek reaktivitesi nedeniyle oluşan ağsı yapı, darbe dayanımı ve eriyik haldeki katı-benzeri davranışta artış ile sonuçlanmıştır. Dolgu malzemesi olarak tabaka aralıkları genişletilmiş grafit (EG) kullanımında nanokompozit üretim yöntemlerinin (eriyik karıştırma ve çözelti içinde karıştırma) etkileri araştırılmıştır. Malzeme içinde dağılım ve solvent kullanımı problemlerini en aza indirgemek için dolgu malzemesi yüklemesi ağırlıkça % 2'nin altında tutulmuştur. İki yöntem arasında dolgu malzemesi dağılımı açısından büyük değişiklik olmamıştır. Ancak, E-GMA eklendiğinde eriyik harmanlama yöntemi ile üretilen karışım ve nanokompozitlerde faz ayrışımlı morfoloji, çözelti içinde karıştırma ile hazırlananlarda ise kesiksiz (sürekli) morfoloji elde edilmiştir. Çözelti içinde karıştırma yöntemi ile hazırlanan numunelerin gerilme dayanımı ve modülünde önemli düşüş olmuş, ancak kopmadaki uzamada artış görülmüştür. Çözelti içinde karıştırma yöntemi ile hazırlanan kompozitlerin eriyik hallerinde elastik davranış ve viskozitede oluşan önemli artışlar göze çarpan bir diğer sonuçtur.