Asidik ve basik pomza içeren polipropilen kompozitlerinin mekanik, fiziksel ve morfolojik özellikleri

Asidik pomza (AP) ve bazik pomza (BP), polipropilene (PP) eklenmeden önce silan bağlayıcı kullanılarak polimer matris ile uyumlu hale getirilmiştir. Bunun yanı sıra, maleik anhidrit aşılanmış PP (MA-g-PP) ile kompozitler hazırlanmıştır. Kompozitler, büyük ölçekli üretime en uygun yöntem olan eriyik karıştırma metodu ile laboratuvar ölçekli çift vidalı ekstruder kullanılarak üretilmiştir. Karıştırıcıdan çip formunda elde edilen PP kompozitler, enjeksiyonlu kalıplama tekniği ile şekillendirilmiştir. Hazırlanan kompozit numunelerinin mekanik dayanımları başta olmak üzere su emme testi ile dış hava şartlarında kullanımları incelenmiştir. Kompozitlere sırasıyla çekme testi, dinamik mekanik analiz (DMA) ve eriyik akış indisi testleri uygulanmıştır. Ayrıca pomza parçacıklarının polipropilen matris içinde dağılımını gözlemlemek için taramalı elektron mikroskobu (SEM) mikrografikleri incelenmiştir. Silan ile modifiye edilmiş asidik pomza, bazik pomza ve MA-g-PP ile hazırlanan kompozitlerin mekanik özelliklerinde iyileşmeler saptanmıştır. SEM mikrografikleri incelendiğinde; silanlanmış pomza içeren ve MA-g-PP matrisli kompozitlerde, pomza parçacıklarının polimer yüzeyleri ile uyumlu hale geldiğinden PP matris içerisinde iyi dağılım gösterdigi belirlenmiştir. Özellikle asidik pomza içeren kompozitlerin erime akış değerlerinde, PP ile kıyaslandığında belirgin bir değişme olmamıştır. Bu sonuç, büyük ölçekteki uygulamalarda pomzanın dolgu maddesi olarak eklenmesiyle polipropilenin işlenmesinde önemli bir sorunla karşılaşılmayacağı çıkarımını desteklemektedir.

Mechanical, physical and morphological properties of acidic and basic pomice containing polypropylene composites

Acidic pumice (AP) and basic pumice (BP) were compatibilised with the polymer matrix by using silane coupling agents before their addition into polypropylene (PP). In addition, composites with maleic anhydride grafted polypropylene (Ma-g-PP) were prepared. Composites were prepared by melt-blending method using lab-scale twin screw extruder which is the most suitable method for the large scale production. PP composites that obtained as chip form from the mixer were shaped with injection molding. Additionally to the mechanical properties of prepared composites, water absorption test of the composites were performed in order to investigate their outdoor usage conditions. Tensile test, dynamic mechanical analysis (DMA) and melt flow index tests were applied to composites, respectively. Furthermore, scanning electron microscopy (SEM) micrographs were examined for observation of the dispersion of pumice particles into polypropylene matrix. Improvements in mechanical properties of composites were obtained by using silane-modified acidic pumice, basic pumice and MA-g-PP. According to SEM micrographs, composites which contain silanized pumice and MA-g-PP exhibit better dispersion of pumice particles into PP matrix due to compatibilazition of particles with polymer surfaces. There were no remarkable changes observed for the melt flow values of especially acidic pumice containing composites as compared with PP. This results support the conclusion that the addition of pumice caused no obvious problem for the processibily of polypropylene in large scale applications.

PDF

___

S. Kıralp, G. Özkoç, S. Erdoğan, P. Çamurlu, M. Doğan ve T. Baydemir, “Modern çağın malzemesi plastikler,” ODTÜ Yayıncılık, Ankara, Türkiye, pp.20-25, 2006.
G. Akovalı, “Handbook of composite fabrication,” Rapra Technology, Shawbury, UK, pp.3-11, 2001.
M. Xanthos, “Functional fillers for plastics,” Wiley VCH, Weinheim, Germany, pp.12-18, 2005.
N. Elmastaş, “Türkiye Ekonomisi için önemi giderek artan bir maden: Pomza (sünger taşı),” Journal of International Social Research, vol.5(23), pp.197-206, 2012.
B. Varol, “Pomza sektör raporu,” T.C. Ahiler Kalkınma Ajansı, 2014.
M.D. Brasier, R. Matthewman, S. McMahon and D. Wacey, “Pumice as a remarkable substrate for the origin of life,” Astrobiology, vol.11(7), pp.725-735, 2011.
S. Yazıcıoğlu, E. Arıcı and T. Gönen, “Pomza taşının kullanım alanları ve ekonomiye etkisi,” F.Ü. DAUM Dergisi, vol.1,pp.118-123, 2003.
B. Han, Z. Sun, Y. Chen, F. Tian, X. Wang and Q. Lei, “Space charge distribution in low-density polyethylene (LDPE)/Pumice composite,” Proceedings of the 9th International Conference on Properties and Applications of Dielectric Materials, Harbin, China, July 19-23, 2009.
P. Jayakrishnan and M.T. Ramesan, “Synthesis, characterization and properties of poly (vinyl alcohol)/chemically modified and unmodified pumice composites,” Journal of Chemical and Pharmaceutical Sciences, Crystallography: Special Emphasis on Applications in Chemistry, vol.1, pp. 97-104, 2016.
M.T. Ramesan, A. George, P. Jayakrishnan and G. Kalaprasad, “Role of pumice particles in the thermal, electrical and mechanical properties of poly(vinyl alcohol)/poly(vinyl pyrrolidone) composites,” Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, vol.126(2), pp.511–519, 2016.
K. Yılmaz, A. Akgoz, M. Cabuk, H. Karaagac, O. Karabulut and M. Yavuz, “Electrical transport, optical and thermal properties of polyaniline–pumice composites,” Materials Chemistry and Physics, vol.130(3),pp.956–961, 2011.
A. Gök, F. Göde and B.E. Türkaslan, “Synthesis and characterization of polyaniline/pumice (PAn/Pmc) composite,” Materials Science and Engineering B, vol.133(1- 3),pp. 20–25, 2006.
R. Akkaya, “Uranium and thorium adsorption from aqueous solution using a novel polyhydroxyethylmethacrylate-pumice composite,” Journal of Environmental Radioactivity, vol.120,pp.58-63, 2013.
A.E. Sahin, Y. Yildiran, E. Avcu, S. Fidan and T. Sinmazcelik, “Mechanical and thermal properties of pumice powder filled PPS composites,” Proceedings of the 3rd International Congress APMAS2013, Antalya, Turkey, April 24-28, 2013.
D. Metin, F. Tihminhoglu, D.Balköse and S. Ülkü, “The effect of interfacial interactions on the mechanical properties of polypropylene/natural zeolite composites,” Composites Part A-Applied Science and Manufacturing, vol.35(1), pp. 23-32, 2004.
G.A. Öktem and T. Tincer, “Preparation and characterization of perlite‐filled high‐density polyethylenes. I. Mechanical properties,” Journal of Applied Polymer Science, vol.54(8),pp.1103- 1114, 1994.
J.Z. Liang, L. Zhou, C.Y. Tang, C.P. Tsui and F.J. Li, “Melt flow behavior in capillary extrusion of nanometer calcium carbonate filled PCL biocomposites,” Polymer Testing, vol.31, pp.149- 154, 2012.
A. Ariffin, S.S. Jikan, M.S.F. Samsudin, Z.M. Ariff and Z.A.M. Ishak, “Melt elasticity phenomenon of multicomponent (talc and calcium carbonate) filled polypropylene,” Journal of Reinforced Plastics and Composites, vol.25(9),pp.913-923, 2006.
Ü. Tayfun, M. Doğan and E. Bayramlı, “Polyurethane elastomer as a matrix material for short carbon fiber reinforced thermoplastic composites,” Anadolu Üniversitesi Bilim Ve Teknoloji Dergisi A-Uygulamalı Bilimler ve Mühendislik, vol.18(3), pp.682-694, 2017.
R. Brown, “Handbook of Polymer Testing- Physical Methods,” Rapra Technology, Shawbury, UK, 1999.
Y. Kanbur and Ü. Tayfun, “Polipropilen/huntit kompozitlerinin mekanik, fiziksel ve morfolojik özellikleri,” Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, vol.21(5),pp.1045-1050, 2017.