Investigation of Mechanical Properties of Polypropylene Based Apricot Kernel Shell Powder Additive Composites

Yıl 2025, Cilt: 12 Sayı: 26, 225 - 237, 31.08.2025

Mehmet Altuğ , Yakup Yılmaz , Yunus Aslan

https://doi.org/10.54365/adyumbd.1696977

Öz

In this study, polypropylene (PP) matrix composites were fabricated using apricot kernel shell powder (AKSP) as reinforcement. Six distinct samples with varying structures and properties were prepared by varying the apricot kernel shell ratio in the structures of these composites. The mechanical properties of the samples were investigated. Firstly, the chemical structures of these doped composites were confirmed by FTIR analysis. A thorough examination of the surface morphology of these structures was conducted using scanning electron microscopy (SEM). This analysis revealed a flat and filamentous structure characteristic of the N1-pure PP structure. As the quantity of apricot kernel shell in the doped samples increased, the structure of the flat surfaces decreased and the fractal structure increased. In consequence of the tensile test, an augmentation of up to 40.7% in the modulus of elasticity was deduced from the incorporation of 25% additive to pure PP. The tensile strength of the specimens decreased with the addition of additives to the structure, and there was no change in the elongation at break in general. The specimen that demonstrated the most effective dissipation of energy in the Izod impact test, with a value of 0.27J, was the 15% reinforced specimen. A general increase was observed in the modulus of elasticity values obtained as a result of flexural tests.

Anahtar Kelimeler

Composite , Polypropylene , Apricot kernel shell powder , Mechanical testing

Polipropilen Esaslı Kayısı Çekirdeği Kabuğu Tozu Katkılı Kompozitlerin Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

Öz

Bu çalışmada, takviye olarak kayısı çekirdeği kabuğu tozu (KÇKT) kullanılarak Polipropilen (PP) matrisli kompozitler üretildi. Bu kompozitlerin yapıları içerisindeki kayısı çekirdeği kabuğu oranı değiştirilerek farklı yapı ve özelliklerde 6 farklı numune hazırlandı. Elde edilen numunelerin mekanik özellikleri incelendi. Öncelikle bu katkılı kompozitlerin FTIR analizi ile kimyasal yapıları doğrulandı. Elde edilen bu yapıların yüzey morfolojileri detaylı olarak taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelediğimizde N1-saf PP yapısının düz ve filimsi bir yapı gözlendi. Katkılı numunelerde kayısı çekirdeği kabuğu miktarı arttıkça düz yüzeylerin yapısının azaldığını ve fraktal yapının arttığı görüldü. Çekme testi sonucunda elastisite modülünde saf PP’ye %25 katkı eklenmesi ile maksimum %40.7’lik bir artış gözlenmiştir. Yapıya katkı eklenmesi ile numunlerin çekme mukavemeti azalmış ve kopma uzamasında genel olarak bir değişiklik görülmemiştir. Izod darbe testi sonucunda sönümlenen enerji itibariyle en iyi değer %15 takviyeli numunede 0.27J olarak elde edildi. Eğme testlerinin sonucunda elde edilen elastisite modülü değerlerinde genel bir artış gözlendi.

Anahtar Kelimeler

Kompozit , Polipropilen , Kayısı çekirdeği kabuğu tozu , Mekanik test.

Kaynakça

• İlhan R, Feyzullahoğlu E. Cam elyaf takviyeli polyester (ctp) kompozit malzemelerde kullanılan doğal elyaflar ve dolgu maddeleri, El-Cezeri Fen ve Mühendislik Derg. 2019; 1: 355–381.
• Kaya Aİ. Kompozit malzemeler ve özellikleri, Poliüretan ve Kompoz. Sanayi Derg. 2016; 8: 38–45.
• Altuğ M, Yılmaz Y.Polilaktik asit (PLA) esaslı organik takviyeli kompozitler. Farklı Mühendislik Yaklaşımlarıyla Kompozit Malzemeler- I, Özgür Yayınları; 2023.
• Hufert J, Grebhardt A, Schneider Y, Bonten C, Schmauder S. Deformation behavior of 3d printed auxetic structures of thermoplastic polymers: pla, pbat, and blends, Polymers (Basel). 2023; 15: 309–314.
• Satyanarayana KG, Arizaga GGC, Wypych F. Biodegradable composites based on lignocellulosic fibers—an overview, Prog. Polym. Sci. 2009; 34: 982–1021.
• Altuğ M, Yılmaz Y.Polilaktik asit (PLA) esaslı organik takviyeli kompozitler. Farklı Mühendislik Yaklaşımlarıyla Kompozit Malzemeler- I, Özgür Yayınları; 2023.
• Üner B, Bülbül Z. Polimerik malzeme kaplı atık kâğıtlardan üretilen kompozitlerin mekanik özelliklerinin istatistiksel yöntemlerle incelenmesi, Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknol. Derg. 2022; 10: 170–185.
• Güldaş A,. Zeyveli M, Kaya S, Altuğ M. Investigation of rheological and mechanical properties of wood flour reinforced polypropylene, Materwiss. Werksttech. 2018; 49: 73–88.
• Güldaş A, Altuğ M, Khakzad F. Plastik parçalarda federin gerilmeler üzerindeki etkilerinin araştırılması, Türk Doğa ve Fen Derg. 2021; 10: 75–83.
• Güldaş A,. Zeyveli M, Kaya S, Altuğ M. Investigation of rheological and mechanical properties of wood flour reinforced polypropylene, Materwiss. Werksttech. 2018; 49: 73–88.
• Güldaş A, Altuğ M, Khakzad F. Investigation of rib effects on deformation in plastic part made from polypropylene, Pamukkale Univ. J. Eng. Sci. 2019; 25: 444–453.
• Güldaş A, Altuğ M, Temel S. Aluminyum tozu takviyeli polipropilenin viskozite değerlerinin incelenmesi, Gazi Üniversitesi Fen Bilim. Derg. Part C Tasarım ve Teknol. 2016; 4: 147–158.
• Güldaş A, Altuğ M, Temel S. Mechanical properties of aluminum powder reinforced polypropylene, Mater. Test. 2017; 59: 86–93.
• Güldaş A, Temel S, Altuğ M. Alüminyum tozu katkılı polipropilenin ergiyik akış indeksi özelliklerinin incelenmesi investigation of melt flow index properties of polypropylene reinforced aluminum powder, 2017; 20: 51–59.
• Tripathi N, Misra M, Mohanty AK. Durable polylactic acid (PLA)-based sustainable engineered blends and biocomposites: recent developments, challenges, and opportunities, ACS Eng. Au. 2021; 1: 7–38
• Verma D, Kenari M. A, Okhawilai M. Matrix materials for coir fibers mechanical and morphological properties, Woodhead Yayıncılık Kompozit Bilimi ve Mühendisliği Dizisi, 2022; 107-133.
• Öztürk FH, Öz Ö, Aydın M, Kılıç E, İsak SO, Bektaş U. Sürekli fiber takviyeli kompozit filament üretimi ve yazdirilmasi. In 4th International Congress on 3D printing (additive manufacturing) technologies and Digital Industry, Antalya, Türkiye; 2019.
• Gauss C, Pickering KL, Tshuma J, McDonald-Wharry J. Production and assessment of poly(lactic acid) matrix composites reinforced with regenerated cellulose fibres for fused deposition modelling, Polymers (Basel). 2022; 14: 3991.
• Manral A, Bajpai PK. Effect of non-acidic chemical treatment of kenaf fiber on physico mechanical properties of pla based composites, J. Nat. Fibers, 2022; 19: 5709–5727.
• Ulutaş E, Taşdemir M. Polipropilenin mekanik özelliklerine muz ve pirinç kabuğu tozlarının etkilerinin incelenmesi, Iğdır Üniversitesi Fen Bilim. Enstitüsü Derg. 2024; 14: 1310–1319.
• Ermeydan MA, Aykanat O. Pla/boyn biyokompozitlerin termal ve mekanik özelliklerinin incelenmesi, NWSA Acad. Journals. 2019; 15: 226–231.
• Kamal MR, Khoshkava V. Effect of cellulose nanocrystals (CNC) on rheological and mechanical properties and crystallization behavior of PLA/CNC nanocomposites, Carbohydr. Polym. 2015; 123: 105–114.
• Zaaba NF, Jaafar M, Ismail H. Tensile and morphological properties of nanocrystalline cellulose and nanofibrillated cellulose reinforced PLA bionanocomposites: A review, Polym. Eng. Sci. 2021; 61: 22–38.
• Kufel A, Kuciel S. Hybrid composites based on polypropylene with basalt/hazelnut shell fillers: the influence of temperature, thermal aging, and water absorption on mechanical properties, Polymers (Basel). 2019; 12: 18.
• Sanjay MR, Madhu P, Jawaid M, Senthamaraikannan P, Senthil S, Pradeep S. Characterization and properties of natural fiber polymer composites: A comprehensive review, J. Clean. Prod. 2018; 172: 566–581.
• Hu R, Lim JK. Fabrication and mechanical properties of completely biodegradable hemp fiber reinforced polylactic acid composites, J. Compos. Mater. 2007; 41: 1655–1669.
• Moshiul Alam AKM, Beg MDH, Reddy Prasad DM, Khan MR, Mina MF. Structures and performances of simultaneous ultrasound and alkali treated oil palm empty fruit bunch fiber reinforced poly(lactic acid) composites, Compos. Part A Appl. Sci. Manuf. 2012; 43: 1921–1929.
• Trivedi AK, Gupta MK, Singh H. PLA based biocomposites for sustainable products: A review, Adv. Ind. Eng. Polym. Res. 2023; 6: 382–395.
• Karakuş K, Başboğa İ, Mengenoğlu F. Termoplastik esaslı polimer kompozitlerin üretilmesinde utilization of forestry ’ s wastes in thermoplastic based polymer composites, Akdeniz Ormanlarının Geleceği Sürdürülebilir Toplum ve Çevre, 2014; 801–807.
• Dogru A. Production and characterization of fiber reinforced polymer composites by additive manufacturing method. [Doktora tezi]. İzmir: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi; 2022.