Montmorillonit Nanokil İlave Edilmiş Düşük Yoğunluklu Polietilen/Polistiren/Stiren Bütadien Stiren Polimer Kompozitinin Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

Year 2022, , 311 - 317, 30.12.2022

Çağla Ceren Aydın , Gizem Karadirek , Münir Taşdemir

https://doi.org/10.46460/ijiea.1095318

Abstract

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 elde edilmiştir. Daha sonra elde edilen bu polimer kompozitlerinden enjeksiyon kalıplama yöntemi ile kalıplama yaparak standart test numuneleri basılmıştır. Kompozitin çeşitli mekanik özellikleri hakkında bilgi edinmek için çekme testi, üç nokta eğme testi, sertlik testi ve darbe testleri yapılmıştır. Ayrıca nanokil tozlarının matris içerisinde dağılımlarını görmek için darbe testleri sonucundan elde edilen kırık yüzeylerden taramalı elektron mikroskobisi (SEM) ile fotoğrafları çekilmiştir. Yapılan testlerin sonuçlarına göre, matris içerisinde nanokil toz oranının artmasıyla; elastiklik modülü, çekme mukavemeti, kopma mukavemeti, eğilme modülü, maksimum eğilme mukavemeti ve sertlik değerlerinin arttığı buna karşılık kopma uzaması, darbe mukavemeti ve eğilme uzaması değerlerinin düştüğü tespit edilmiştir.

Keywords

Düşük yoğunluklu polietilen, nanokil, mekanik özellikler, kompozit malzeme, sertlik, darbe mukavemeti, çekme mukavemeti.

Investigation of Mechanical 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 mechanical properties of polymer composite materials obtained; tensile, three point bending, hardness, impact tests were conducted to obtain information about the various mechanical properties of the composite. In addition, in order to see the distribution of nanoclay powders in the matrix, photographs of the broken surfaces obtained from the impact tests were taken with scanning electron microscopy (SEM). According to the results of the tests, with the increase of nanoclay powder ratio in the matrix; elasticity modulus, tensile strength, flexural modulus, maximum bending strength and hardness values were increased but % elongation, impact strength and bending elongation values were found to decrease.

Keywords

: Low density polyethylene, nanoclay, mechanical properties, composite material, hardness, impact strength, tensile strength.

References

• [1] Sabancı, S. (2005). Fiber takviyeli polimer matriksli kompozitlerin enjeksiyon yöntemi ile üretimi. Yüksek Lisan Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
• [2] Bala, N., Kamaruddin, İ., Napiah, M., Sutanto, M.H. (2019). Polymer nanocomposite - modified asphalt: characterisation and optimisation using response surface methodology. Arabian Journal for Science and Engineering 44, 4233–4243.
• [3] Oner, J. (2019). Examination of storage stability behaviour of polymer modified bitumen involving nanoclay. Eurasian Journal of Civil Engineering and Architecture, 3, 49-55.
• [4] İskender, E., Aksoy, A. (2021). Nanokil/polimer/bitüm nanokompozit hazırlama yönteminin asfalt karışım performansı üzerindeki etkilerinin araştırılması’, Teknik Dergi, 32(3), sf:10885-10906.
• [5] Kaştan, A., Yalçın, Y., Ünal, H., Talaş Ş. (2015). PA6/YYPE/nanokil kompozitlerin mekanik özellklerinin incelenmesi’, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 15, 9-20.
• [6] Uzun, M.T. (2017). Kil takviyeli alçak yoğunluklu polietilen kompozit üretimi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi. Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek lisans tezi.
• [7] Taşdemir M., Yıldırım, H. (2002). Effect of styrene-sutadiene-Styrene addition on polystyrene/high-density polyethylene blends’, Journal of Applied Polymer Science, 83, 2967–2975.
• [8] Gümüş, B.E. (2018). Cam küre ve nanokil katkılı yüksek yoğunluklu polieitlen polimer kompozitlerinin mekanik özellikleri’, 13. Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, Van, Türkiye, ss. 20-28, 03 Eylül.
• [9] Zhang, Y., Zhang, A., Zhen, Z., Lv, F., Chu. P.K., Ji, J. (2011). Red mud/polypropylene composite with mechanical and thermal properties. Journal of Composite Materials, 45(26), 2811–2816.
• [10] Kusmono, Z.A., Mohd, I., Chow., W.S., Takeichi, T., Rochmadi, C. (2008). Compatibilizing effect of SEBS-g-MA on the mechanical properties of different types of OMMT filled polyamide 6/polypropylene nanocomposites, Composites: Part A 39, 1802– 1814.
• [11] Touchaleaume, F., Soulestin, F., Sclavons, M., Devaux, J., Lacrampe, M.F., Krawczak, P. (2011). One-step water-assisted melt-compounding of polyamide 6/pristine clay nanocomposites: An efficient way to prevent matrix degradation. Polymer Degradation and Stability 96, 1890-1900.
• [12] Taşdemir, M., Kurt, M. (2016). Acrylonitrile butadiene styrene/red mud polymer composites: Ultraviolet Annealing, Advanced Science, Engineering and Medicine, 8, 804–809.
• [13] Scaffaro, R., Mistretta, M.C., La Mantia, F.P. (2008). Compatibilize polyamide 6/polyethylene blend– clay nanocomposites: Effect of the degradation and stabilization of the clay modifier. Polymer Degradation and Stability 93, 1267–1274.
• [14] Dayma, N., Satapathy, B.K. (2010). Morphological interpretations an micromechanical properties of polyamide-6/polypropylene-grafted-maleic anhydride/nanoclay ternary nanocomposites, Materials and Design, 31, 4693– 4703.
• [15] Kumar, B., Ravi, N., Suresha, B., Venkataramareddy, M. (2009). Effect of particulate fillers on mechanical and abrasive wear behaviour of polyamide 66/polypropylene nanocomposites. Materials and Design 30, 3852–3858.
• [16] Srinath, G., Gnanamoorthy, R. (2007). Sliding wear performance of polyamide 6–clay nanocomposites in water. Composites Science and Technology 67. 399–405.
• [17] Han, G., Lei, Y., Wu, Q., Kojima, Y., Suzuki, S. (2008). Bamboo-fiber filled high density polyethylene composites: Effect of coupling treatment and nanoclay. Journal of Polymers and the Environment, 16, 123-130.
• [18] Naeemian, N., (2008). Evaluating the properties of hybrid composition made of wood flour, hemp fibers/ polypropylene. Ph.D Thesis, Islamic Azad University, Science and Research Branch of Tehran.
• [19] Yeh, S.K., Gupta, K., (2010). Nanoclay-reinforced, polypropylene-based wood–plastic composites’, Polym Eng Sci 50(10): 2013-2020.