Effects of Feldspar Ore on Thermal Behavior of Polypropylene Composites

Abstract

In this study, polypropylene/sodium feldspar composites (PP/sodium feldspar) were prepared by single screw extruder using sodium feldspar in different ratios (5%, 10%, 15% by weight) in polypropylene matrix. Thermal behavior of the materials was investigated using thermogravimetric analysis (TG), Differential Thermal Analysis (DTA), Differential Thermogravimetry (DTG) ve Differential Scanning Calorimetry (DSC). The results obtained showed that the incorporation of sodium feldspar into the polypropylene matrix had significant effects on melting temperature, crystallization behavior ve thermal stability. In particular, improvement in the thermal resistance of the composite materials was observed with increasing sodium feldspar ratio. In addition, morphological examinations of the composites were performed by Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive Spectroscopy (SEM-EDX). These findings suggest that sodium feldspar can be used as a potential additive in improving the thermal performance of polypropylene-based composite materials.

Keywords

• Polymer composites
• Polypropylene
• Sodium feldspar
• Thermal behaviour

Feldspat Cevherinin Polipropilen Kompozitlerin Termal Davranışına Etkileri

Abstract

Bu çalışmada, polipropilen matris içerisine farklı oranlarda (ağırlıkça % 5, %10, %15) sodyum feldspat kullanılarak polipropilen/sodyum feldspat kompozitleri (PP/sodyum feldspat) tek vidalı ekstrüder ile hazırlanmıştır. Malzemelerin termal davranışı termogravimetrik analiz (TG), Diferansiyel Termal Analiz (DTA), Diferansiyel Termogravimetri (DTG) ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC) kullanılarak araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar, sodyum feldspatın polipropilen matrisine katılımının erime sıcaklığı, kristalizasyon davranışı ve termal stabilite üzerinde önemli etkileri olduğunu göstermiştir. Özellikle, sodyum feldspat oranının artmasıyla kompozit malzemelerin termal dayanımında iyileşme gözlemlenmiştir. Ayrıca kompozitlerin morfolojik incelemeleri Taramalı Elektron Mikroskobu-Enerji Dağılım Spektroskopisi (SEM-EDX) ile yapıldı. Bu bulgular, polipropilen bazlı kompozit malzemelerin termal performansının iyileştirilmesinde sodyum feldspatın potansiyel katkı maddesi olarak kullanılabileceğini ortaya koymaktadır.

Keywords

• Polimer kompozit
• Polipropilen
• Sodyum feldspat
• Termal etki

References

1. Altay, L., Sarikanat M., Sağlam M. Uysalman, T., Seki Y. (2021). The effect of various mineral fillers on thermal, mechanical, and rheological properties of polypropylene. Research on Engineering Structures and materials, 7(3), 361-373. http://dx.doi.org/10.17515/resm2021.258ma0213.
2. Ansari, M. N. M., & Ismail, H. (2009). Effect of compatibilisers on mechanical properties of Feldspar/Polypropylene composites. Polymer-Plastics Technology and Engineering, 48(12), 1295–1303. https://doi.org/10.1080/03602550903204162
3. Boran, F., Çetinkaya S., Anaklı D., Karakışla M., Saçak M. (2017) Geliştirişmiş elektrik iletkenliğine sahip POT/ Na-Feldspat ilet kompozitlerinin sentezlenmesi ve karakterizasyonu. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, 8(4),901-910.
4. Bosch-Reig, F., Gimeno-Adelantado, J. V., Bosch-Mossi, F., & Doménech-Carbó, A. (2017). Quantification of minerals from ATR-FTIR spectra with spectral interferences using the MRC method. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 181, 7–12. doi:10.1016/j.saa.2017.02.012
5. Chen, X., Zhang, T., Sun, P., Yu, F., Li, B., & Dun, L. (2022). Study on the performance and mechanism of modified mica for improving polypropylene composites. International Journal of Low-Carbon Technologies, 17, 176–184. https://doi.org/10.1093/ijlct/ctab098
6. Doğan, F., Şirin, K., Kaya, İ., & Balcan, M. (2009). The influence of CaCO3 filler component on thermal decomposition process of PP/LDPE/DAP ternary blend. Polymers for Advanced Technologies, 21(7), 512–519. https://doi.org/10.1002/pat.1461
7. Demir, B. G., Özdoğan, A. K., ve Akbulut, A. (2022). Türkiye feldspat madenciliğinin genel bir değerlendirmesi. AURUM Journal of Engineering Systems and Architecture, 6(2), 253–262. https://doi.org/10.53600/ajesa.1183991
8. Güneş, T. Kerem (2005). Türkiye feldspat sahalarının coğrafi bilgi sistemleri ortamında değerlendirilmesi ve yönetilmesi (Yüksek lisans tezi). Erişim adresi: https://nek.istanbul.edu.tr/ekos/TEZ/40809.pdf

9. Kahraman, M., Kızılcan, N., ve Oral, M. A. (2021). Influence of mica mineral on flame retardancy and mechanical properties of intumescent flame retardant polypropylene composites. Open Chemistry, 19(1), 904–915. https://doi.org/10.1515/chem-2021-0072
10. Mousa, A. (2008). On the Potential of Feldspar Sand for Recycled PET/SMRL Composites. Journal of Elastomers & Plastics, 40(2), 179–190. https://doi.org/10.1177/0095244307082561
11. Mousa, A. (2013). The effect of feldspar and kaolin on mechanical performance of SBR/LDPE composites. International Journal of Industrial Chemistry, 4(1), 26. https://doi.org/10.1186/2228-5547-4-26
12. Prabowo I., Pratama J.N., Chalid M. (2017). The effect of modified ijuk fibers to crystallinity of polypropylene composite. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 223 012020 doi:10.1088/1757-899X/223/1/012020
13. Şirin, K. (2008). Preparation of polymer blends and their composites, and determination of their properties (Doktora tezi). Erişim adresi: https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
14. Şirin, K., Yavuz, M., Çanlı M. (2015). Influence of Dilauroyl peroxide on Mechanical and Thermal Properties of Different polypropylene matrices.Polymer-Korea, 39(2), 200-209.