Montmorillonite nanokil ilave edilmiş düşük yoğunluklu polietilen/polistiren/stiren bütadien stiren polimer kompozitinin fiziksel ve aşınma özelliklerinin incelenmesi

Öz

Bu çalışmada; düşük yoğunluklu polietilen (LDPE) içerisine farklı oranlarda polistiren (PS), stiren etilen bütadien stiren termoplastik blok kopolimeri (SBS) ve montmorillonite nanokil katarak bir polimer kompoziti üretilmiştir. Tüm malzemeler çift vidalı ekstrüzyon makinesinde karıştırılarak altı farklı polimer kompoziti üretilmiştir. Daha sonra elde edilen bu polimer kompozitlerinden enjeksiyon kalıplama yöntemi ile kalıplama yapılarak standart test numuneleri basılmıştır. Elde edilen polimer kompozit malzemelerin çeşitli fiziksel ve aşınma özellikleri hakkında bilgi edinmek için; Vicat yumuşama sıcaklığı, nem emme oranı, erime akış indeksi (MFI), ısıl çarpılma sıcaklığı (HDT), sürtünme katsayısı, yoğunluk ve aşınma testleri yapılmıştır. Ayrıca darbe testi numunelerinin kırık yüzeylerinden taramalı elektron mikroskobisi (SEM) ile mikroyapı fotoğrafları çekilmiştir. Yapılan testler sonucunda düşük yoğunluklu polietilen içerisine katılan; PS, SBS ve nano kil oranlarının değişimi ile polimer kompozitinin fiziksel ve aşınma değerlerinde önemli değişimlerin olduğu tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Düşük yoğunluklu polietilen
• polistiren
• montmorillonite nano kil
• fiziksel özellikler
• aşınma.

Investigation of physical and wear properties of montmorillonite nanoclay added low density polyethylene/polystyrene/styrene butadiene styrene polymer composite

Abstract

In this study; a polymer composite was produced by adding different proportions of polystyrene (PS), styrene ethylene butadiene styrene thermoplastic block copolymer (SBS) and montmorillonite nanoclay into low density polyethylene (LDPE). Six different polymer composites were produced by mixing all materials in a twin screw extruder. Later, standard test samples were molded from the obtained polymer composites by injection molding method. To learn about the various physical and wear properties of polymer composite materials obtained; Vicat softening temperature, moisture content, melt flow index (MFI), thermal deflection temperature (HDT), friction coefficient, density and wear tests were performed. In addition, in order to see the distribution of montmorillonite in the polymer matrix, microstructure photographs were taken with scanning electron microscopy (SEM) by using fracture surfaces of impact test samples. According to the results obtained from the tests carried out, which are included in low density polyethylene matrix; It has been determined that there are significant changes in the physical and abrasion values of the polymer composite with the change of PS, SBS and nano clay ratios.

Keywords

• Low density polyethylene
• polystyrene
• montmorillonite nano clay
• physical properties
• wear.

References

1. [1] S. Doğanay, Y. Ulcay, “Farklı oranlarda takviye edilmiş cam lifi polyester kompozitlerin deniz suyu etkisi altında yorulma davranışının incelenmesi” Uludağ Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt 12, Sayı 2, sayfa 85-95, 2007.
2. [2] S. Sabancı, “Fiber takviyeli polimer matriksli kompozitlerin enjeksiyon yöntemi ile üretimi” Yüksek Lisan Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yıldız Teknik Üniversitesi, 2005.
3. [3] H. Akbulut, “Alümina fiber takviyeli al-si metal matriksli kompozitlerin üretimi ve mikroyapı özellik ilişkilerinin incelenmesi” Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 1995.
4. [4] Ö.T. Savaşçı, N. Uyanık, “Plastikler ve plastik teknolojisi”, Çanay Kitabevi, İstanbul, 1998.
5. [5] N. Bala, İ. Kamaruddin, M. Napiah, M.H. Sutanto, “Polymer nanocomposite. Modified asphalt: characterisation and optimisation using response surface methodology”, Arabian Journal for Science and Engineering, 44, 4233–4243, 2019.
6. [6] J. Oner, “Examination of storage stability behaviour of polymer modified bitumen involving nanoclay”, Eurasian Journal of Civil Engineering and Architecture EJCAR, 3, 49-55, 2019.
7. [7] M. Taşdemir, G.T. Caneba, R. Tiwari, B. Wang, “Characterization of PP/Mg(OH)2 and PP/nanoclay composites with supercritical CO2 (scCO2)”, Polymer-Plastics Technology and Engineering, 50(10), 1064-1070. 2011.
8. [8] M. Tasdemir, S. Ersoy, “Mechanical, morphological and thermal properties of HDPE polymer composites filled with talc, calcium carbonate and glass spheres”, Romanian Journal of Materials, 45(2), 147-154, 2015.

9. [9] S. Çıracı, E. Özbay, O. Gülseren, H.V. Demir, M. Bayındır, A. Oral, T. Senger, A. Aydınlı, A. Dana, “Türkiye’de nanoteknoloji”, Bilim ve Teknik Dergisi, Ağustos Sayısı, 4-23, 2005.
10. [10] Y. Saçaklı, “Değişik partikül boyutlarındaki Mg(Oh)2 katkılı polipropilen (PP) nanokompozitinin özelliklerinin incelenmesi” Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Marmara Üniversitesi, 2011.
11. [11] M. Salerno, P. Landoni, R., Verganti, “Designing foresight studies for nanoscience and nanotechnology future developments”, Technological Forecasting & Social Change, 75:1202-1223, 2008.
12. [12] E. Erdoğan, “Fonksiyonel nano malzemelerin sentezi”, Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya Üniversitesi, 2011.
13. [13]https://dspace.ankara.edu.tr/xmlui/bitstream/handle/20.500.12575/68460/5958.pdf?sequence=1&isAllowed=y
14. [14] B.E. Gümüş, “Cam küre ve nanokil katkılı yüksek yoğunluklu polietilen polimer kompozitlerinin mekanik özellikleri”, 13. Kimya Mühendisliği Kongresi, Van, Türkiye, 03 Eylül 2018, ss. 20-28, 2018.
15. [15] J. Yu, L. Wang, S. Wu, B. Li, “Effect of montmorillonite on properties of styrene–butadiene–styrene copolymer modified bitumen”, Polymer Engineering and science, 47(9), 1280-1295, 2007.
16. [16] A. Samariha, A.H. Hemmasi, I. Ghasemi, B. Bazyar, M. Nemati, “Effect of nanoclay contents on properties, of bagasse flour/reprocessed high density polyethylene/nanoclay composites, Maderas” Ciencia y tecnología 17(3): 637 – 646, 2015.
17. [17] N. Venkatesan, G.B. Bhaskar, “Study on mechanical testing of various nanoclay reinforced with high density polyethylene nanocomposites”, International Journal of Applied Engineering Research 16(3), 220-227, 2021.
18. [18] B.E. Gümüş, “Effect of montmorillonite clay on physical properties of HDPE/ HGS composites”, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 21, 735-744, 2021.
19. [19] A. Kaştan, Y. Yalçın, H. Ünal, “Wear behavior of polyamide 6/high density polyethlene/nanoclay composites”, Romanian Journal of Materials, 47(2), 237-243, 2017.