Kitosan Katkılı PP Polimerin Yanmayı Geciktirme Özelliği Üzerine Etkilerinin İncelenmesi

Abstract

Doğal halindeyken kolay tutuşabilir özellikteki pek çok termoplastik malzemenin yangına karşı daha güvenli bir yapıda olabilmesi için kullanılmakta olan geleneksel alev geciktirici katkı maddelerinin birçoğunun, insan sağlığı ve çevreye zararlı olduğu bilinmektedir. Bu nedenle, sağlıklı ve çevreci bir yaklaşım olması bakımından doğal katkı maddelerinin alev geciktirici olarak kullanılması ve bunun yaygınlaşması önemlidir. Üç tarafı denizlerle çevrili olan ülkemizde, hammaddesinin ağırlıklı olarak kabuklu deniz canlılarının kabukları olan kitosanın, doğal polimerik bir katkı maddesi olarak daha yaygın kullanılmasının ülkemiz adına katma değer yaratabileceği düşünülmektedir. Bu çalışmada, PP polimeri ve üç farklı oranda kitosan katkısı kullanılarak üretilmiş kitosan/PP kompozit malzemelerin yanma davranışları araştırılmıştır. Kitosanın PP polimerinin yanma davranışına etkilerini belirmek amacıyla kızgın tel deneyi uygulanmış ve bu deneylerde alev alma süresini etkileyen parametreler istatistiksel olarak incelenmiştir. Kitosan katkı oranı ve sıcaklık değeri parametrelerinin alev alma süresi üzerindeki etki oranlarını belirlemek için varyans analizi (ANOVA) uygulanmıştır. Ayrıca, kitosan katkısının kompozit malzemelerin yoğunluk ve sertlik değerlerine etkisi belirlenmiştir.

Keywords

• Kitosan
• ANOVA
• Yanma
• PP polimeri
• Alev geciktirici

Investigation the Effects of Chitosan Added PP Polymer on Burn Retarding

Abstract

It is known that many of the traditional flame retardant additives used in order to make many thermoplastic materials, which are easily flammable in their natural state, in a safer structure against fire, are known to be harmful to human health and the environment. For this reason, it is important to use natural additives as flame retardants in order to be a healthy and environmentally friendly approach. It is thought that the widespread use of chitosan, whose raw material is mainly the shells of shellfish, as a natural polymeric additive in our country, which is surrounded by seas on three sides, can create added value for our country. In this study, the burning behavior of chitosan / PP composite materials produced using PP polymer and chitosan additives in three different proportions was investigated. In order to determine the effects of chitosan on the burning behavior of the PP polymer the hot wire test was applied and the parameters affecting the flame time were statistically investigated in these experiments. Analysis of variance (ANOVA) was applied to determine the effect of chitosan additive rate and temperature value parameters on the ignition time. In addition, the effect of chitosan additive on the density and hardness values of composite materials was determined.

Keywords

• Chitosan
• ANOVA
• Burning
• PP polymer
• Flame reterdant

References

1. Khan, R. A. Khan, N. Sharmin, Sarker, B., M. A. Khan, S. Saha, K. K. Debnath, K. Dey, M. Rahman, K. Das Anjan, F. Kabir, A. K. Das, Mechanical, Degradation and Interfacial Properties of Chitosan Fiber-Reinforced Polypropylene Composites. Polymer-Plastics Technology and Engineering, 50(2): 141-146, 2011.
2. M. Alsan, Isıl İşlem Görmüş Odunun Polipropilen Kompozitlerin Özellikleri Üzerine Etkileri, Yüksek Lisans Tezi, Bartın Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bartın, Türkiye, 2016.
3. Deniz, S., Polimer Malzemelerin Enjeksiyonda Birleşme İzlerinin Mekanik Davranışlara Etkilerinin Deneysel Olarak İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya, Türkiye, 2006.
4. C. Şeker, Termoplastiklerin Şekillendirilmesinde Kullanılan Enjeksiyon Kalıplarının İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Türkiye, 1999.
5. Ş. Yelkenci, Plastik Enjeksiyon Kalıplama Teknikleri ve Özel Uygulamalar, Yüksek Lisans Tezi, Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa, Türkiye, 2008.
6. F. C. Yiğit, Plastik Enjeksiyon Makinelerinde ve Ürünlerde Arıza Tespiti ve Giderilmesi, Yüksek Lisans Tezi, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir, Türkiye, 2011.
7. İ. Uzun, Y. Erişkin, Hacim Kalıpçılığı, MEB Yayınları, İstanbul, 1984.
8. C. Can, Plastik Enjeksiyon Kalıplamada Termoplastik Malzemelerin Modelleme ve Analizleri, Yüksek Lisans Tezi, Trakya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Edirne, 2008.

9. http://www.bilgiustam.com, Erişim Tarihi: 01.03.2020.
10. S. Ataşimşek, Plastik ve Metal Kalıpçılık Teknikleri, 2. baskı, Birsen Yayınevi, İstanbul, 2006.
11. A. Demir, N. Seventekin, Kitin, Kitosan ve Genel Kullanım Alanları, Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi, 3(2): 92-103, 2009.
12. http://www.vanderbilt.edu, Erişim Tarihi: 01.03.2020
13. W.Y. Guang, The Effect of Chitosan and Its Derivatives on the Dyeability of Silk, Ph.D. Thesis, Hong Kong Polytechnic University, Kowloon, Hong Kong, 2002.
14. K. Bostan, T. Aldemir, A. Aydın, Kitosan ve Antimikrobiyal Aktivitesi, Türk Mikrobiyoloji Cemiyeti Dergisi, 37(2): 118-127, 2007.
15. N. Karaton Kuzgun, A. Gürel İnanlı, Kitosan Üretimi ve Özellikleri ile Kitosanın Kullanım Alanları, Türk Bilimsel Derlemeler Dergisi 6(2): 16-21, 2013.
16. C. Varlık, N. Erkan, Ö. Özden, S. Mol, T. Baygar, Su Ürünleri İşleme Teknolojisi, İstanbul Üniversitesi Yayınları, 473-474, 2004.
17. K. F. El-tahlawy, M. A. El-bendary, A. G. Elhendawy, S.M. Hudson, The Antimicrobial Activity of Cotton Fabrics Treated with Different Crosslinking Agents and Chitosan, Carbohydrate Polymers, 60(4): 421-430, 2005.
18. S. Çaklı, B. Kılınç, Kabuklu Su Ürünleri İşleme Artıklarının Endüstriyel Alanda Değerlendirilmesi. Ege Üniversitesi Su Ürünleri Dergisi, 21(1-2): 145-152, 2004.
19. H. Honarkar, M. Barikani, Applications of Biopolymers I: Chitosan, Monatsh Chem, 140: 1403, 2009.
20. K. V. Harish Prashanth, R. N. Tharanathan, Chitin/chitosan: modifications and their unlimited application potential - an overview. Trends in Food Science & Technology, 18(3): 117 - 131, 2007.
21. B. E. Koç, M. Özkan, Gıda Endüstrisinde Kitosanın Kullanımı, Ankara Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Gıda Mühendisliği Bölümü, Gıda, 36(3): 161-168, 2011.
22. S. Ersus Bilek, F. M. Yılmaz, E. Arslan, S. Cesur, Meyve ve Sebzelerin Ambalajlanmasında Antibakteriyel ve Biyobozunur Plastiklerin Kullanımı. Plastik & Ambalaj Teknolojisi, 19 (196): 54-60, 2014.
23. F. Shahidi, J. K. V. Arachchi, Y. Jeon, Food Applications of Chitin and Chitosans, Trends in Food Science & Technology, 10(2): 37-51, 1999.
24. H. Salmah, A. Faisal, H. Kamarudin, Chemical Modification of Chitosan-Filled Polypropylene (PP) Composites: The Effect of 3-Aminopropyltriethoxysilane on Mechanical and Thermal Properties. International Journal of Polymeric Materials and Polymeric Biomaterials, 60(7) 429-440, 2011.
25. F. Laoutid, L. Bonnaud, M. Alexandre, J.M. Lopez-Cuesta, P. Dubois, New prospects in flame retardant polymer materials: From fundamentals to nanocomposites, Materials Science and Engineering, 63(3): 100-125, 2009.
26. L. Costes, F. Laoutid, S. Brohez, P. Dubois, Bio-based flame retardants: When nature meets fire protection, Materials Science and Engineering, 117: 1-25, 2017.
27. Y. Xiao, Y. Zheng, X. Wang, Z. Chen, Z. Xu, Preparation of a chitosan-based flame-retardant synergist and its application in flame-retardant polypropylene, J. of Applied Polymer Science, 131(19): 1-8, 2014.
28. C. Chen, X. Gu, X. Jin, J. Sun, S. Zhang, The effect of chitosan on the flammability and thermal stability ofpolylactic acid/ammonium polyphosphate biocomposites, Carbohydrate Poly., 157: 1586–1593, 2017.
29. M. M. Hirschler, Polyurethane foam and fire safety. Polymers For Advanced Technologies, 19: 521-529, 2008.
30. M. Hassan, M. Nour, Y. Abdelmonem, G. Makhlouf, A. Abdelkhalik, Synergistic effect of chitosan-based flame retardant and modified clay on the flammability properties of LLDPE, Polymer Degradation and Stability, 133: 8-15, 2016.
31. S. Hu, L. Song, Y. Hu, Preparation and Characterization of Chitosan-Based Flame Retardant and Its Thermal and Combustible Behavior on Polyvinyl Alcohol, Polymer-Plastics Tech. and Engineering, 52(4) 393-399, 2013.
32. R. Kurt, F. Mengeloğlu, Utilization of boron compounds as synergists with ammonium polyphosphate for flame retardant wood-polymer composites, Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 35: 155-163, 2011.
33. S. Hu, L., H. Pan, Y. Hu, X. Gong, Thermal properties and combustion behaviors of flame retarded epoxy acrylate with a chitosan based flame retardant containing phosphorus and acrylate structure, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 97: 109-115, 2012.
34. H. Salmah, A. Faisal, H. Kamarudin, H., Properties of Chitosan-Filled Polypropylene (PP) Composites: The Effect of Acetic Acid. Polymer-Plastics Technology and Engineering, 51(1): 86-91, 2012.
35. H. Salmah, A. Faisal, H. Kamarudin, I. Hanafi, Mechanical and Thermal Properties of Chitosan-Filled Polypropylene Composites: The Effect of Acrylic Acid. Journal of Vinyl & Additive Technology, 17(2): 125-131, 2011.