Polipropilen kompozitlerin termoplastik elastomerler ile modifikasyonlarının mekanik özelliklerine etkisi - Balkan, Onur (My University, 2006)
i-PP/ cam küre ve i-PP/ vollastonit kompozitlerin stiren-(etilen-bütilen)-stiren (SEBS) termoplastik elastomeri ve bunun maleik anhidrid (MA) ile graft edilmiş türü (SEBS-g-MA) ile modifiye edilmesinin mekanik özellikler üzerindeki etkileri incelendi. Mekanik özelliklerin saptanmasında çekme, Izod darbe ve Shore sertlik deneyleri, ısıl özelliklerin belirlenmesinde DSC, moleküler yapıların incelenmesinde FT-IR analizleri, eriyik akış özelliklerinin belirlenmesinde MFI deneyleri yapıldı. Kırık yüzeylerin SEM görüntüleri ile morfolojik karakteristikler incelendi. Polipropilen matris içerisine elastomer ve/ veya rijid partiküllerin katılması, malzeme özelliklerini farklı yönlerde etkiledi. Polipropilene SEBS veya SEBS-g-MA katılması E-modülünü, akma mukavemetini ve sertliği düşürürken şekil değiştirme oranını ve darbe mukavemetini arttırarak malzemenin tokluk özelliklerini iyileştirdi. Kompozitlerde ise yaklaşık olarak ters sonuçlar alındı. Polipropilen matrise rijid partiküllerin katılması durumunda E-modulü ve sertlik arttı, buna karşın şekil değiştirme oranları düştü. Cam küre kompozitlerin E-modüllerindeki değişimlerin kE katsayısının ~1 değeri alması durumunda Einstein modeline uyduğu; akma mukavemetlerindeki değişimlerin a katsayısının ~1.7 değeri alması durumunda Nicolais, B parametresinin ~0.8 değeri alması durumunda Pukanszky modeline uyduğu görüldü. Bu modellere göre partiküller ile matris arasında adhezyonun olmadığı ve cam küre partiküllerinin takviye edici etki göstermediği anlaşıldı. Vollastonit kompozitlerde ise E-modülündeki artışın kE katsayısının ~10 değerini alması durumunda Einstein modeline uyduğu; akma mukavemetindeki artışın a katsayısının ~-0.4 değeri alması durumunda Nicolais, B parametresinin ~3.5 değerini alması durumunda Pukanszky modeline uyduğu görüldü. Bu modellere göre asiküler formda bulunan vollastonit partiküllerinin takviye edici etkiye sahip olduğu anlaşıldı. Darbe deneyleri sonucunda rijid partikül oranlarının arttırılması ile i-PP/ cam küre kompozitlerin darbe mukavemetleri azalırken volastonit kompozitlerin darbe mukavemetlerinin yüksek çıkması bu sonucu destekledi. Rijid dolgu maddeleri ile elastomerlerin polipropilen matris içerisinde fiziksel olarak karıştırılmasıyla elde edilen üçlü-kompozitlerin mekanik özelliklerinde denge sağlanmakla birlikte, SEBS-g-MA içeren kompozitlerde fazlar arasında adhezyonun yüksek olması nedeniyle akma ve darbe mukavemetlerinin yanı sıra sertlik özelliklerinin de iyileştiği tespit edildi. Vollastonit partiküllerin takviye edici özelliğe sahip olmasından dolayı (PP/ vollastonit)/ SEBS-g-MA kompozitlerde en yüksek mekanik performans elde edildi. SEM mikro-görüntülerinin incelenmesi sonucunda, kullanılan elastomer tipine bağlı olarak matris içerisinde iki tür faz yapısının mevcut olduğu görüldü. SEBS elastomerinin kullanılması halinde matris içerisindeki fazların birbirlerinden ayrı rasgele dağılmış oldukları gözlemlenirken, SEBS-g-MA elastomerinin kullanılması halinde elastomer fazın inorganik dolgu maddesi partikülleri ile etkileşime girerek partikülleri kapsüllediği görüldü. Çekirdek-kabuk morfolojisi olarak adlandırılan bu mikroyapıda, dolgu maddesi ile elastomer fazları arasındaki arayüzeylerde meydana gelen arayüzeysel etkileşimler FT-IR incelemeleri ile açıklandı.
Keywords: Plastikler_Polipropilen; Termoplastikler