Publication: Düşük yoğunluklu polietilen ile poliamid-6 ve polistiren ile yüksek yoğunluklu polietilen polimer alaşımlarının mekanik,fiziksel ve morfolojik özelliklerinin incelenmesi
Abstract
Polimer alaşımları ve karışımları son yıllarda endüstiride kullanımı giderek artmakta ve bu nedenle cazip bir araştırma konusu olarak ilgi çekmektedir. Bu karışımların en önemli üstünlüğü, özelliklerinin kolaylıkla değiştirilebilmesine olanak sağlamasıdır. Endüstriyel malzemeler içerisinde, polimer alaşımları ve karışımlarının (PABs) önemi gittikçe artmaktadır. 1994 yılı rakamlarına göre Kuzey Amerika'da polimer alaşımları ve karışımlarının (PABs) üretimi, 1.000.000 ton civarında gerçekleştiği ve parasal değerinin yaklaşık 5.000.000.000 $ 'ın üzerinde olduğu gözlendi. Şu anda polimerlerin % 57'si karışım ve alaşım olarak kullanılmaktadır. Bu yüzyılın sonlarına doğru polimerlerin % 90'nının birbiriyle karışımının gerçekleştirilmesi hedeflenmektedir. Bu polimer alaşımları ve karışımlarının dünyadaki üretim dağılımı; %46'sı Kuzey Amerika, %34'ü Avrupa ve % 20'si ise Güneydoğu Asya'dır. Bu polimer alaşımları ve karışımları çok değişik sektörlerde geniş kullanım alanı bulmuştur. Bu kullanım alanları arasında ilk sırayı ulaşım sektörü almaktadır. Elektrik-elektronik endüstrisi, spor malzemeleri, bilgisayar parçaları, tıbbi aletler, ev gereçleri, tekstil uygulamaları, uçak parçaları, ofis elemanları ve gıda sektörü diğer kullanım alanları arasındadır. Polimerik malzemelerden geniş bir sıcaklık aralığında üstün mekanik özelliklere sahip bir karışım hazırlamak mümkündür. Bir çok karışımda sertlik ve sağlamlık arasında iyi bir dengenin kurulması istenir. Sert ve kırılgan malzemelerin sağlamlaştırılmasında iki yaklaşım ön plana çıkmıştır. Birinci yaklaşım, yeni homo ve kopolimerler sentezleyerek sağlam polimerler üretmektir. Bu yaklaşımdan hareketle yeni monomerler sentezlenmiş ve bunlardan Polikarbonatlar (PC), Polisülfonlar (PSU), Polieterketonlar (PEK) gibi polimerler elde edilerek uygulama alanına girmiştir. İkinci yaklaşım ise, karışım olarak ifade edilen iki polimer komponentinin, bir başka polimerik malzeme ilavesi ile mevcut polimerin modifiye edilmesi işlemidir. Bu komponentin görevi karışım içerisinde daha iyi bir dispersiyonun oluşmasına ve fazlar arasında adhezyonun artmasına katkıda bulunmaktır. İki polimer karışımında dispersiyonu arttıran bu tip kimyasal ajanlara uyuşmayı sağlayabilen (compatibilizer) maddeler denir. İkinci yaklaşım zaman almadığı ve prosesin ucuzluğu nedeni ile daha ekonomiktir. Bu çalışmada birbiriyle uyuşmayan LDPE ile PA6 blendine, uygun bir uyumluluk ajanı katılarak (EVA) uyuşabilir hale getirilmesi sağlandı. Bu uyumluluk ajanı, % 1, % 5 ve % 10 oranlarında kullanıldı. Karıştırma çift vidalı eksturüderde yapıldı. Homojen bir karışımın oluşup oluşmadığı DSC cihazı ile test edildi. Daha sonra bu dört farklı oranda karıştırılan LDPE/ PA6/ EVA polimer alaşımının, akma ve çekme mukavemeti, elastik modülü, % uzama, izot darbe direnci , sertlik, erime akış indeksleri (MFI) gibi mekanik ve fiziksel özellikleri tespit edildi ve farklı oranlardaki LDPE/ PA6/ EVA polimer alaşımının mekanik özelliklerine, kalıplanma esnasındaki enjeksiyon sıcaklığının, enjeksiyon basıncının ve kalıpta bekleme süresinin etkisi saptanmıştır. İkinci aşamada ise birbiriyle uyuşmayan PS ile HDPE blendine, uygun bir uyumluluk ajanı katılarak (SBS) uyuşabilir hale getirilmesi sağlandı. Bu uyumluluk ajanı, % 5 oranında kullanıldı. Karıştırma çift vidalı eksturüderde yapıldı. Homojen bir karışımın oluşup oluşmadığı DSC cihazı ile test edildi. Daha sonra PS/ HDPE/ SBS polimer alaşımının, akma ve çekme mukavemetleri, elastik modülü, % uzama, izot darbe direnci, sertlik, erime akış indeksleri (MFI) gibi mekanik ve fiziksel özellikleri tespit edildi. Sonuçta , EVA'ın ve SBS'in uyumluluğu arttırıcı malzemeler olmasının yanı sıra, karışımın mekanik özelliklerini de olumlu yönde arttırdıkları saptandı.
The use of polymer alloys and blends in industry has been incressing in recent years, and therefore they have drawn considerable attention as an interesting research topic. The biggest advantage of these blends is that they allow alterations of their properties. Among the industrial materials, the importance of polymer alloys and blends (PABs) is growing day by day. According to the 1994 figures in North America, the amount of production of PABs is around 1.000.000 ton and the value of this production is nearly 5.000.000.000 $. At the moment 57 % of the polymers is used as blends or alloys. Until the end of this century, the realisation of the blending of 90 % of the polymers are targeted. The distribution of Worldwide production of polymer alloys and blends are as follows: 46 % North America, 34% Europe and 20 % South East Asia. These polymer alloys and blends have found wider application areas in various sectors. The main application area is transport industry. Electric-electronics industry, sporting equipment , computer components, medical devices, household items, textile applications, aircraft components, office equipment and food industry are among the other application areas. It is possible to prepare a mixture of polymeric materials that can have superior mechanical properties over a wide temperature range. In most cases, a good balance between hardness and toughness must be estabkished . There are two approaches in toughening of hard and brittle polymeric materials. One of these is to synthesize new homo and copoymers in order to obtain tough polymers. In this approach new monomers have been synthesized and new polymers have been produced from these monomers such as Polycarbonates (PC), Polysulphones (PSU) and Polyetherketons (PEK) and also have been put into application as engineering plastics. In the second approach, which is expressed as blending, an existing polymer is modified by adding a second polymeric component. These chemical agents, which enhance the dispersion in a mixture of two polymers, are called compatibilizer substances. This second approach is more economical as it reguires less time and cheaper process. In this study, an incompatible blend of LDPE and PA6 has been compatibilized by the addition of a suitable compatibilizer agent (EVA). This compatibilizer agent was used in the following ratios: 1%, 5% and 10%. Mixing was carried out in a twin screw extruder. Differential Scanning Calorimetry (DSC) eguipment was used to test the homogeneity of the mixture. Mechanical and physical properties such as tensile strength, elasticity modulus, % elongation, yield strenght, izod impact strength, hardness, melt flow index of these LDPE/ PA6/ EVA polymer alloy wiht four different mixing ratios have been tested. We have explored the effect of processing conditions, which are injection temperature, pressure and dwell time in the mold, on the mechanical properties of LDPE/ PA6/ EVA polymer alloys of various mixing ratios. And also, an incompatible blend of PS and HDPE has been made compatible by the addition of a suitable compatibilizer agent (SBS) in the second stage. The amount of compatibilizer agent was 5 %. Again mixing was carried out in a twin screw extruder. Differential Scanning Calorimetry (DSC) equipment was used to test the homogeneity of the mixture. Mechanical and physical properties such as tensile strength, elasticity modulus, % elongation, yield strenght, izod impact strenght, hardness, melt flow index of these PS/ HDPE/ SBS polymer alloys have been tested. It was found that the addition of EVA and SBS to polymer mixtures enhanced the mechanical properties of the resultant polymer alloys specially toughness. Therefore it can be concluded that EVA and SBS are suitable compatibilizers of LDPE/ PA6 and PS/ HDPE systems respectivel
The use of polymer alloys and blends in industry has been incressing in recent years, and therefore they have drawn considerable attention as an interesting research topic. The biggest advantage of these blends is that they allow alterations of their properties. Among the industrial materials, the importance of polymer alloys and blends (PABs) is growing day by day. According to the 1994 figures in North America, the amount of production of PABs is around 1.000.000 ton and the value of this production is nearly 5.000.000.000 $. At the moment 57 % of the polymers is used as blends or alloys. Until the end of this century, the realisation of the blending of 90 % of the polymers are targeted. The distribution of Worldwide production of polymer alloys and blends are as follows: 46 % North America, 34% Europe and 20 % South East Asia. These polymer alloys and blends have found wider application areas in various sectors. The main application area is transport industry. Electric-electronics industry, sporting equipment , computer components, medical devices, household items, textile applications, aircraft components, office equipment and food industry are among the other application areas. It is possible to prepare a mixture of polymeric materials that can have superior mechanical properties over a wide temperature range. In most cases, a good balance between hardness and toughness must be estabkished . There are two approaches in toughening of hard and brittle polymeric materials. One of these is to synthesize new homo and copoymers in order to obtain tough polymers. In this approach new monomers have been synthesized and new polymers have been produced from these monomers such as Polycarbonates (PC), Polysulphones (PSU) and Polyetherketons (PEK) and also have been put into application as engineering plastics. In the second approach, which is expressed as blending, an existing polymer is modified by adding a second polymeric component. These chemical agents, which enhance the dispersion in a mixture of two polymers, are called compatibilizer substances. This second approach is more economical as it reguires less time and cheaper process. In this study, an incompatible blend of LDPE and PA6 has been compatibilized by the addition of a suitable compatibilizer agent (EVA). This compatibilizer agent was used in the following ratios: 1%, 5% and 10%. Mixing was carried out in a twin screw extruder. Differential Scanning Calorimetry (DSC) eguipment was used to test the homogeneity of the mixture. Mechanical and physical properties such as tensile strength, elasticity modulus, % elongation, yield strenght, izod impact strength, hardness, melt flow index of these LDPE/ PA6/ EVA polymer alloy wiht four different mixing ratios have been tested. We have explored the effect of processing conditions, which are injection temperature, pressure and dwell time in the mold, on the mechanical properties of LDPE/ PA6/ EVA polymer alloys of various mixing ratios. And also, an incompatible blend of PS and HDPE has been made compatible by the addition of a suitable compatibilizer agent (SBS) in the second stage. The amount of compatibilizer agent was 5 %. Again mixing was carried out in a twin screw extruder. Differential Scanning Calorimetry (DSC) equipment was used to test the homogeneity of the mixture. Mechanical and physical properties such as tensile strength, elasticity modulus, % elongation, yield strenght, izod impact strenght, hardness, melt flow index of these PS/ HDPE/ SBS polymer alloys have been tested. It was found that the addition of EVA and SBS to polymer mixtures enhanced the mechanical properties of the resultant polymer alloys specially toughness. Therefore it can be concluded that EVA and SBS are suitable compatibilizers of LDPE/ PA6 and PS/ HDPE systems respectivel