Köpük ekstrüzyon yöntemiyle nanopartikül takviyeli polimerlerin özelliklerinin geliştirilmesi

Abstract

Polimer malzemeler sahip oldukları geniş fiziksel, kimyasal, termal ve mekanik özelliklerden dolayı otomotiv, beyaz eşya, medikal uygulamalar gibi birçok farklı alanda kullanılmaktadır. Polimerlerin bu uygulama alanlarındaki performansını arttırmak amacıyla özelliklerinin iyileştirilmesi üzerine çalışmaların olduğu bilinmektedir. Bu bağlamda karşımıza ilk olarak polimer nanokompozit üretim teknolojileri çıkmaktadır. Polimer matrisli nanokompozitlerin üretiminde, nano boyuttaki katkının matris içinde homojen olarak dağıtılabilmesi, kompozitin özelliklerinin geliştirilmesi için oldukça önemlidir. Bu amaçla, uyumlaştırıcıların ve dispersantların kullanıldığı bilinmektedir. Yapılan bu tez çalışmasında polimer malzeme olarak sıklıkla kullanılan polipropilenin, nano montmorillonit katkısı ile mekanik özelliklerinin iyileştirilmesinde, literatürde sıklıkla kullanılan uyumlaştırıcı ve dispersantlar yerine, köpük ekstrüzyon yöntemi uygulanmıştır. Bu yöntemde kullanılan köpük ajanı ile montmorillonitin polimer matris içerisindeki dispersiyonun geliştirilmesi hedeflenmiştir. Tez çalışmasında, farklı konsantrasyonlardaki montmorilonitin (ağırlıkça %1, 3 ve 5), kimyasal köpük ajanın (ağırlıkça %0, 1 ve 2) malzemenin mekanik, morfolojik ve termal özellikleri üzerine etkileri incelenmiştir. Deneysel çalışmada, enjeksiyonluk kompozit granüllerin eldesi için ergiyik karıştırma metodu, köpük ajanı katkısı ile çift vidalı bir ekstrüderde gerçekleştirilmiştir. Bu granüllerin enjeksiyon kalıplanmasıyla çekme çubukları elde edilmiştir. Elde edilen numunelerin mekanik, termal ve morfolojik özellikleri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, ergiyik karışım metodu esnasında köpük ajanın kullanılması ile nanopartikülün dispersiyonunun arttığı ve buna bağlı olarakta mekanik özelliklerin iyileştiği gözlenmiştir. Özellikle %3 montmorillonit katkısında başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Köpük ajanının kullanılmadığı durumlarda ise topaklanmaya bağlı olarak kristalinitenin ve çekme dayanımının azaldığı gözlemlenmiştir. Dolayısıyla, köpük ekstrüzyon yöntemi esas alınarak polimer nanokompozit malzemenin özelliklerinin geliştirilebileceği görülmüştür.