Epoksi Kompozitler İçin Sürdürülebilir Bir Biyo-Dolgu: Antep Fıstığı Kabuğu Tozu Kullanımı

Öz

Petrol tabanlı ürünlerin doğaya zarar vermeleri ve miktarlarının sınırlı olmaları, insanoğlu açısından doğal malzemelerin kullanımını oldukça önemli bir noktaya taşımaktadır. Doğal malzemelerin kullanımı daha yeşil ve sürdürülebilir bir dünya için kaçınılmazdır. Yakıt olarak kullanılan veya çöpe atılan tarımsal endüstriyel atıkların katma değeri yüksek ürün olarak ekonomiye kazandırılması ülkemiz açısından önemlidir. Antep fıstığı kabuğu tarımsal-endüstriyel atıklardan biridir ve ülkemizde bolca bulunur. Her yıl ya yakıt olarak kullanılan ya da çöpe atılan bu kabukların değerlendirilip ekonomiye kazandırılması ülkemiz açısından önemlidir. Bu çalışmada Şanlıurfa ilinde yetişen Antep fıstıklarının kabukları taş havanda dövülerek belli boyutlara indirilmiş ve toz haline getirilmiştir. Daha sonra bu toz epoksi reçinesi için biyo-dolgu malzemesi olarak kullanılmıştır. Tozlar %1 ve %2 katkı oranlarında kullanılmış ve hem manyetik hem de ultrasonik karıştırıcı kullanılarak homojen karıştırma gerçekleştirilmiştir. Elde edilen biyo-dolgu katkılı epoksilerin mekanik özellikleri incelenmiş ve mikroyapıları analiz edilmiştir. Mekanik testler olarak çekme testi, eğilme testi ve sertlik testi yapılmış ve yoğunluklar ölçülmüştür. Maksimum çekme ve eğilme gerilmelerinde sırası ile %8 ve %15’lik bir iyileşme tespit edilmiştir. Sertlik ve yoğunluk değerleri de sırası ile %8 ve %1,7 oranlarında artmıştır. Mikroyapı analizi sonucunda ise numunelerde herhangi bir hava kabarcığının oluşmadığı ve topaklanma meydana gelmediği tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlar Şanlıurfa şartlarında yetişen Antep fıstığı kabuğunun biyo-dolgu malzemesi olarak kullanılabilir olduğunu ortaya koymuştur.

Anahtar Kelimeler

• Antep fıstığı kabuğu
• Epoksi
• Kompozit
• Mekanik özellikler

A Sustainable Bio-Filler for Epoxy Composites: Use of Pistachio Shell Powder

Abstract

The use of natural materials has become a crucial concern for humanity due to the limited quantity of petroleum-based products and their harmful impact on nature. The use of natural materials is inevitable for a greener and more sustainable world. Transforming agricultural industrial waste into a high-value product or a source of fuel can significantly benefit our country's economy and environment. Pistachio shell is one of the agro-industrial wastes and is abundant in our country. Our country can benefit economically and environmentally by utilizing and repurposing discarded shells, whether as fuel or as a valuable commodity. In this study, the shells of pistachios grown in Şanlıurfa were crushed in a stone mortar and reduced to certain sizes and turned into powder. Later, this powder was used as a bio-filler material for epoxy resin. Powders were used at 1% and 2% additive ratios and homogeneous mixing was carried out using both magnetic and ultrasonic mixers. The mechanical properties of the obtained biofilled epoxies were investigated and their microstructures were analyzed. Tensile test, bending test and hardness test were performed as mechanical tests and densities were measured. An improvement of 8% and 15% was detected in the maximum tensile and bending strength, respectively. The hardness and density values also increased by 8% and 1.7%, respectively. As a result of the microstructure analysis, no air bubbles were formed in the samples and no agglomeration occurred. Obtained results revealed that pistachio shell grown in Şanlıurfa can be used as bio-filler material.

Keywords

• Pistachio shell
• Epoxy
• Composite
• Mechanical properties

References

1. Acikgoz A., Ceyhan G., Aktas B., Yalcin S., Demircan G. Luminescent, structural and mechanical properties of erbium oxide doped natural obsidian glasses. Journal of Non-Crystalline Solids 2021; 572: 121104.
2. Al-Obaidi AJ., Ahmed SJ., Abbas AT. Investigation the mechanical properties of epoxy polymer by adding natural materials. Journal of Engineering Science and Technology 2020; 15(4): 2544-2558.
3. Alsaadi M., Erkliğ A., Albu-khaleefah K. Effect of pistachio shell particle content on the mechanical properties of polymer composite. Arabian Journal for Science and Engineering 2018; 43(9): 4689-4696.
4. Chandrakar S., Agrawal A., Prakash P., Khan IA., Sharma A. Physical and mechanical properties of epoxy reinforced with pistachio shell particulates. AIP Conference Proceedings 2021; 2341(1): 040012.
5. Chang BP., Gupta A., Muthuraj R., Mekonnen TH. Bioresourced fillers for rubber composite sustainability: current development and future opportunities. Green Chemistry 2021; 23(15): 5337-5378.
6. Cheng YT., Cheng CM. Relationships between hardness, elastic modulus, and the work of indentation. Applied Physics Letters 1998; 73(5): 614-616.
7. Çetin MŞ., Demirel AS., Toprakçı O., Toprakci HAK. Karbonize edilmiş Antep fıstığı kabuk atıklarından iletken, esnek polimer kompozit üretimi ve karakterizasyonu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 2022; 37(2): 711-722.
8. Dalbehera S., Acharya SK. Effect of cenosphere addition on the mechanical properties of jute-glass fiber hybrid epoxy composites. Journal of Industrial Textiles 2016; 46(1): 177-188.

9. Demircan G., Kisa M., Ozen M., Acikgoz A. Quasi-static penetration behavior of glass-fiber-reinforced epoxy nanocomposites. Mechanics of Composite Materials 2021; 57(4): 503-516.
10. Demircan G., Kisa M., Ozen M., Aktas B. Surface-modified alumina nanoparticles-filled aramid fiber-reinforced epoxy nanocomposites: preparation and mechanical properties. Iranian Polymer Journal 2020a; 29(3): 253-264.