Effects of thermal aging on physical and wear properties of high density polyethylene (HDPE)/hazelnut shell (HS) polymer composites

Abstract

In this study, ground hazelnut shell powder was used in high density polyethylene matrix composites as filler. In this study, the effects of additions of nutshell powder content and thermal aging time (15 and 30 days) on the physical & wear properties of polymer composites were investigated. Nutshell powder, in four different concentrations (5, 10, 15 and 20 wt %) were added to HDPE to produce composites. The limit oxygen index), melt flow index), heat deflection temperature and Vicat softening point of HDPE/nutshell powder composites decreased as the nutshell powder concentration increases whereas moisture content and wear rate increased. On the one hand, some physical properties such as Vicat softening point, HDT, MFI and wear rate of HDPE/nutshell powder polymer composites increased as the thermal holding time increases from 0 days to 30 days. On the other hand, moisture content and LOI of HDPE/nutshell powder polymer composites decreased as the thermal holding time increases from 0 days to 30 days.

Keywords

• High density polyethylene
• , hazelnut shell
• wear

Isıl Yaşlandırmanın Yüksek Yoğunluklu Polietilen (HDPE) /Fındık Kabuğu (FK) Polimer Kompozitinin Fiziksel ve Aşınma Özelliklerine Etkisinin İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, fındık kabuğu tozları yüksek yoğunluklu polietilen içerisine katılarak bir polimer kompoziti elde edilmiştir. Daha sonra elde edilen bu polimer kompozitine değişik ısıl yaşlandırma sürelerinde (15 ve 30 gün) yaşlandırma işlemi yapılmış ve fiziksel & mekaniksel özellikleri incelenmiştir. Fındık kabuğu tozları yüksek yoğunluklu polietilen matrisi içerisine dört farklı oranda (% 5-10-15 ve 20) katılmıştır. Yapılan testlerin sonuçlarına göre, matris içerisinde fındık kabuğu toz oranlarının artmasıyla; limit oksijen indeksi (LOI), erime akış indeksi (MFI), ısıl çarpılma sıcaklığı (HDT) ve Vicat yumuşama sıcaklığı değerlerinin düştüğü buna karşılık nem miktarı ve aşınma oranı değerlerinin yükseldiği tespit edilmiştir. Diğer yandan ısıl işlem süresinin artmasıyla da Vicat yumuşama sıcaklığı, ısıl çarpılma sıcaklığı, erime akış indeksi ve aşınma oranlarının arttığı belirlenmiştir. Buna karşılık ısıl yaşlandırma süresinin artması ile HDPE/FK kompozitinin nem emme ve limit oksijen endeksi değerleri düşmüştür.

Keywords

• Yüksek yoğunluklu polietilen
• fındık kabuğu
• aşınma

References

1. [1] Zini, E., and Scandola, M., (2011) Green composites: an overview, Polymer Composites, 32 (12), 1905–1915.
2. [2] Mukherjee, T., and Kao, N., (2011) PLA based biopolymer reinforced with natural fibre: a review, Journal of Polymers and the Environment, 19 (3) 714–725.
3. [3] Yerleşen, U., Taşdemir, M., (2015) Effect of zinc oxide and zinc borate on mechanical properties of high density polyethylene, Romanian J. of Materials, 45 (3), 240-243.
4. [4] Sutivisedsak, N., Cheng, H.N., Burks, C.S., Johnson, J.A., Siegel, J.P., Civerolo, E.L., Biswas, A., (2012). Use of nutshells as fillers in polymer composites, J polymer Environ, 20, 305-314.
5. [5] Kumar, R., Ofosu, O., and Anandjiwala, R.D., (2013), Macadamia Nutshell Powder Filled Poly Lactic Acid Composites with Triacetin as a Plasticizer, Journal of Biobased Materials and Bioenergy 7(5) 541–548.
6. [6] Zulkifli, N.I., Samat, N., Anuar, H., and Zainuddin, N. (2015). Mechanical properties and failure modes of recycled polypropylene/microcrystalline cellulose composites, Mater. Des. 69, 114-123.
7. [7] Dong, C., Davies, I.J., (2012). Flexural properties of macadamia nutshell particle reinforced polyester composites, Compos. Part B-Eng. (43), 2751-2756.
8. [8] Bae, J.S., and Su, S., (2013), Macadamia nut shell-derived carbon composites for post combustion CO2 capture, International Journal of Greenhouse Gas Control, 19, 174–182.

9. [9] Akbaş, S., Güleç, T., Tufan, M., Taşcıoğlu, C., Peker, H., (2013) Fındık kabuklarının polipropilen esaslı polimer kompozit üretiminde değerlendirilmesi, Artvin Çorum Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 14 (1), 50-56.
10. [10] Stokke DD, Gardner DJ (2003) Fundamental Aspects of Wood as a Component of Thermoplastic Composites, Journal of Vinyl and Additive Technology, 9, 2, 96–104
11. [11] Mathew, A. P., Oksman, K., Sain, M., (2005) Mechanical properties of biodegradable composites from poly lactic acid (PLA) and microcrystalline cellulose (MCC), J. Appl. Pol. Sci. 97(5), 2014-2025.
12. [12] Kızıltas, A., Gardner, D.J., Han, Y., Yang, H.S., (2010). Determining the mechanical properties of microcrystalline cellulose (MCC) filled PET/PTT blend composites, Wood Fiber Sci. 42(2), 165-176.
13. [13] Zhang, X., Shen, J., Yang, H., Lin, Z., Tan, S., (2011). Mechanical properties, morphology, thermal performance, crystallization behavior, and kinetics of PP/microcrystal cellulose composites compatibilized by two different compatibilizers J. Thermoplast. Compos. Mater. 24(6), 735-753.