ÇEKİRDEKLENDİRİCİ AJANLAR, UYUMLAŞTIRICILAR VE ANTİOKSİDANLARIN GERİ DÖNÜŞTÜRÜLMÜŞ POLİPROPİLEN ÜZERİNDEKİ ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

Year 2021, Volume: 8 Issue: 14, 1 - 22, 30.06.2021

Eray Erem , Tolga Gökkurt

Abstract

Plastikler, hidrolitik ve biyolojik etkilere karşı yüksek direnç gibi üstün özelliklere sahip ve düşük fiyatları sebebiyle dünyamızın vazgeçilmez bir parçası olan malzeme grubudur. Genellikle kullan-at durumunda bulunan plastiklerin birçoğu geri dönüşüm/geri kazanım süreçlerinin eksikliği ile bir araya geldiğinde muazzam derece çevre kirliliği oluşturmaktadır. En çok kullanılan plastik türlerinden biri olan polipropilen (PP), mükemmel kimyasal ve nem direnci, yüksek mekanik özellikler, düşük yoğunluk ve iyi işlenebilme gibi özelliklere sahiptir. Bu çalışmada, geri kazanılmış PP’nin dayanıklılığını arttırmak, uygulama aralığını genişletmek ve özellikle otomotiv sektörü gibi yüksek darbe mukavemetinin büyük önem arz ettiği sektörlerde kullanımını yaygınlaştırmak amacıyla fonksiyonel katkılar kullanılmıştır. Bu amaçla, tek vidalı geri dönüşüm ekstrüderi kullanılarak granül haline getirilmiş üretim sonrası çocuk bezi ve ambalaj atıkları kullanılmıştır. Geri kazanım sırasında malzemenin mekanik özellikleri kayma gerilmeleri, maruz kaldığı sıcaklık, termal ve oksidatif bozunmalar yüzünden yüksek oranlarda kayıplar yaşamaktadır. Böylece malzemenin kırılganlaşmasına, kararlılığının azalmasına, yüzey özelliklerinin kötüleşmesine sebep olmaktadır. PP’nin darbe mukavemetini arttırmak amacıyla elastomerik katkı kullanılmıştır. Ancak, elastomer eklenmesi çekme mukavemeti, elastisite modülü ve sertlik gibi mekanik özelliklerde kayıplara neden olmuştur. Elastomerik katkı kullanımının sebep olduğu bu dezavantajların önüne geçmek için çekirdeklendirici katkılar kullanılmıştır. “alfa (α)” tipi çekirdeklendirici katkılar ile PP’nin kristalizasyon davranışının değiştirilmesi hedeflenmiştir. Ayrıca proses iyileştirici olarak ikincil “antioksidan” kullanımı ile sinerjik bir etki gözlenmiştir. Süreç neticesinde elde edilen harmanlar, başta mekanik, termal ve morfolojik özellikleri incelenmiş ve detaylı bir şekilde irdelenerek orijinal hammadde yerine ikame edilebilirlikleri tartışılmıştır.

Keywords

geri dönüştürülmüş polipropilen, etilen-propilen-dien-monomer, çekirdeklendirici ajan, antioksidan

Supporting Institution

Polipro Plastik San. ve Dış Tic. LTD. ŞTİ.

References

• Hamad, K.; Kaseem, M.; Deri, F. Recycling of waste from polymer materials: An overview of the recent works. Polym. Degrad. Stab. 2013, 98, 2801–2812.
• Chen, H.; Sundararaj, U.; Nandakumar, K.; Wetzel, M.D. Investigation of the Melting Mechanism in a Twin-Screw Extruder Using a Pulse Method and Online Measurement. Ind. Eng. Chem. Res. 2004, 43, 6822–6831.
• United States Environmental Protection Agency (EPA). Advancing Sustainable Materials Management: Facts and Figures 2013 Assesing Trends in Material Generation, Recycling and Disposal in the United States; United States Environmental Protection Agency (EPA): Washington, DC, USA, 2015.
• Biplab K. Deka, T.K. Maji *Effect of coupling agent and nanoclay on properties of HDPE, LDPE, PP, PVC blend and Phargamites karka nanocomposite, Department of Chemical Sciences, Tezpur University, Assam 784 028, India (2010) J.H. Lin, Y.J. Pan, C.F. Liu, C.L. Huang, C.T. Hsieh, C.K. C.W. Lou. Preparation and Compatibility evaluation of polypropylene/high Density polyethylene polyblends. Materials 2015; 8:8850- 8859. DOI: 10.3390/ma8125496
• S. Jose, A.S. Aprem, B. Francis, M.C. Chandy, P. Werner, V. Alstaedt, S. Thomas. Phase morphology, crystallisation behaviour and mechanical properties of isotactic polypropylene/high density polyethylene blends. European Polymer Journal 2004; 40:2105- 2115. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2004.02.026
• A.H.I. Mourad. Thermo-mechanical characteristics of thermal aged polyethylene/ polypropylene blends. Materials and Design 2010; 31:918-929. DOI: 10.1016/jmatdes.2009.07.031)
• A.H.I. Mourad. Thermo-mechanical characteristics of thermal aged polyethylene/ polypropylene blends. Materials and Design 2010; 31:918-929. DOI: 10.1016/jmatdes.2009.07.031
• S.A. Ramazani, M.A. Valami, M. Khak. Effect of poly(propylene-g-maleic anhydride) on the morphological, rheological, and mechanical properties of PP/HDPE blend. Journal of Thermoplastic Composite Materials 2009; 22:519-530. DOI: 10.1177/0892705709100662
• J.G. Gwon, S.Y. Lee, S.J. Chun, G.H. Doh, J.H. Kim. Effect of chemical treatments of wood fibers on the physical strength of polypropylene based composites. Korean Journal of Chemical Engineering 2010; 27:651-657. DOI: 10.1007/s11814-010-0058-1
• S.A. Ramazani, M.A. Valami, M. Khak. Effect of poly(propylene-g-maleic anhydride) on the morphological, rheological, and mechanical properties of PP/HDPE blend. Journal of Thermoplastic Composite Materials 2009; 22:519-530. DOI: 10.1177/0892705709100662
• Rudolph, N.; Kiesel, R.; Aumnate, C. Understanding Plastic Recycling; Hanser Publishers: Munich, Germany, 2017.
• Spicker, C.; Rudolph, N.; Kühnert, I.; Aumnate, C. The use of rheological behavior to monitor the processing and service life properties of recycled polypropylene. Food Packag. Shelf Life 2019, 19, 174–183.
• Eagan, J.M.; Xu, J.; Di Girolamo, R.; Thurber, C.M.; Macosko, C.W.; Lapointe, A.M.; Bates, F.S.; Coates, G.W. Combining polyethylene and polypropylene: Enhanced performance with PE/iPP multiblock polymers. Science 2017, 355, 814–816.
• Tien, N.-D.; Prud’homme, R.E. Crystallization Behavior of Miscible Semicrystalline Immiscible Polymer Blends. In Crystallization in Multiphase Polymer Systems; Elsevier Inc.: Amsterdam, The Netherlands, 2018; pp. 181–212.
• Mofokeng, T.G.; Ray, S.S.; Ojijo, V. Influence of Selectively Localised Nanoclay Particles on Non-Isothermal Crystallisation and Degradation Behaviour of PP/LDPE Blend Composites. Polymers 2018, 10, 245.
• Lin, J.-H.; Pan, Y.-J.; Liu, C.-F.; Huang, C.-L.; Hsieh, C.-T.; Chen, C.-K.; Lin, Z.-I.; Lou, C.-W. Preparation and Compatibility Evaluation of Polypropylene/High Density Polyethylene Polyblends. Materials 2015, 8, 8850–8859.
• Chuanchom Aumnate 1,* , Natalie Rudolph 2 and Majid Sarmadi 3 Recycling of Polypropylene/Polyethylene Blends: Effect of Chain Structure on the Crystallization Behaviors, MDPI 2019
• Akbari, M., Zadhoush, A., &Haghighat, M. (2007). PET/PP blending by using PP-g-MA synthesized by solid phase. Journal of Applied Polymer Science, 104(6), 3986-3993.
• Jayanarayanan, K., Thomas, S., & Joseph, K. (2012). Effect of blend ratio on the mechanical and sorption behaviour of polymer–polymer microfibrillar composites from low-density polyethylene and polyethylene terephthalate. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 31(8), 549-562.
• Tavanaie, M.A.; Shoushtari, A.M.; Goharpey, F.; Mojtahedi, M.R. (2013). Matrix-fibril Morphology Development of polypropylene/poly(butylenesterephthalate) blend fibers at different zones of melt spinning process and its relation to mechanical properties. Fibers and Polymers, 14 (3), 396–404.
• K. Kaiser, M. Schmid, M. Schlummer, Recycling 2017, 3(1),
• ISO 11357-3:2018, Plastics — Differential scanning calorimetry (DSC) — Part 3: Determination of temperature and enthalpy of melting and crystallization, ISO, 2018
• ISO 527-2:2012, Plastics — Determination of tensile properties — Part 2: Test conditions for moulding and extrusion plastics, ISO, 2012
• ISO 180:2019, Plastics — Determination of Izod impact strength, ISO, 2019
• ISO 1133-1:2012, Plastics-Determination of the melt mass-flow rate (MFR) and melt volume-flow rate (MVR) of thermoplastics-Part 1: Standard Method, ISO, 2012.
• ISO 1183-1:2019, Plastics — Methods for determining the density of non-cellular plastics — Part 1: Immersion method, liquid pycnometer method and titration method
• ISO 868:2003, Plastics and ebonite — Determination of indentation hardness by means of a durometer (Shore hardness)