Thermal properties of nanofibrillated cellulose/PMMA/MMA/benzoyl peroxide-reinforced transparent epoxy nanocomposites

Abstract

This study presents the synergistic effects of nanofibrillated cellulose (NFC), polymethyl methacrylate (PMMA), methyl methacrylate (MMA), and benzoyl peroxide (BPO) additives on the thermal properties of nanocomposites. The nanocomposites were fabricated by the casting method through the incorporation of 1%, 3%, and 5% NFC, 0.05% PMMA and MMA, and 0.005% BPO into epoxy resin. The results of the thermal analysis indicate that the thermal stability, residue content, storage modulus (E′), loss modulus (E″), and tan delta (Tan δ) values of all reinforced nanocomposites significantly increased compared to the neat epoxy samples. The findings demonstrate that the nanocomposites containing 3% NFC, 0.05% PMMA and MMA, and 0.005% BPO exhibited superior thermal resistance and stability, along with the highest storage modulus, loss modulus, and tan delta values. Based on the obtained results, it was determined that a 3% NFC loading is the most optimal ratio for enhancing the thermal properties of sustainable transparent nanocomposites, making these materials suitable for advanced material applications.

Bu çalışma, nanofibril selüloz (NFC), polimetil metakrilat (PMMA), metil metakrilat (MMA) ve benzoil peroksit (BPO) katkı maddelerinin nanokompozitlerin termal özellikleri üzerindeki sinerjik etkilerini sunmaktadır. Nanokompozitler, epoksi reçine içerisine %1, %3 ve %5 oranında NFC ilavesi, %0.05 oranında PMMA ve MMA ilavesi ve %0.005 oranında BPO ilavesi katılarak döküm yöntemiyle üretilmiştir. Yapılan termal analizin sonuçları, tüm takviyeli nanokompozitlerin termal kararlılığının, kalıntı içeriğinin, depolama modülünün (E’), kayıp modülünün (E’’) ve tan delta (Tan δ) değerlerinin saf epoksili örneklere kıyasla önemli ölçüde arttığını göstermektedir. Bulgular, %3 NFC, %0.05 PMMA ve MMA ile %0.005 BPO içeren nanokompozitlerin üstün termal direnç ve kararlılık sergilediğini ve bu nanokompozitlerin en yüksek depolama modülü, kayıp modülü ve tan delta değerlerine sahip olduğunu göstermektedir. Elde edilen sonuçlara göre, sürdürülebilir şeffaf nanokompozitlerin termal özelliklerini iyileştirmek amacıyla özellikle %3 NFC yüklemesinin en uygun oran olduğu belirlenmiş ve yüklemenin bu malzemeleri ileri düzey malzeme uygulamaları için uygun hale getirdiği sonucuna varılmıştır.