Alev geciktiricilik özelliği geliştirilmiş ve plastikleştirilmiş poli(laktik asit)’in özelliklerine farklı nano katkıların etkisinin incelenmesi

Yıl 2017, Cilt: 32 Sayı: 4, 1109 - 1120, 08.12.2017

Meral Çoban Ayşe Aytaç

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.369493

Öz

Bu
çalışmada, trifenil fosfat ile yanmazlık özelliği geliştirilmiş ve
plastikleştirilmiş poli(laktik asit)’in özellikleri üzerine farklı nano
katkıların etkisi incelenmiştir. Bunun için öncelikle plastikleştirilmiş ve
trifenil fosfat eklenmiş poli(laktik asit) kompoziti kontrol numunesi olarak
üretilmiştir. Bu kompozite üç farklı oranda nanokil, karbon nanotüp ve amino
propil izobütil poli(hedral oligomerik silseski okzan), alev geciktirici
miktarı azaltılarak eklenmiştir. Örnekler, ekstruderde eriyikten karıştırma ve
enjeksiyon kalıplama yöntemleri ile hazırlanmıştır. Elde edilen örneklerin
ısıl, mekanik, yanmazlık ve morfolojik özellikleri incelenmiştir. Çekme testine
göre %1 amino propil izobütil poli(hedral oligomerik silseski okzan) içeren
nanokompozit en yüksek çekme dayanımı ve kopma uzaması değerini göstermiştir.
Karbon nanotüp ve amino propil izobütil poli(hedral oligomerik silseski okzan)
kullanıldığı durumda, artan yükleme miktarına bağlı olarak kopma uzaması ve
çekme dayanımı değerleri düşmüştür. Termogravimetrik analiz sonuçlarına göre
tüm nanokompozitlerin bozunma sıcaklıklarının üretim sıcaklığından yüksek
olduğu görülmüştür. Taramalı elektron mikroskobu analizinde, trifenil fosfat,
nanokil ve karbon nanotüp içerikli kompozitlerde homojen bir dağılım
gözlenmiştir. Geçirimli elektron mikroskobu analizi bu sonucu desteklerken,
amino propil izobütil poli(hedral oligomerik silseski okzan) içerikli
nanokompozitde nanoboyutta agregalar gözlenmiştir. Yapılan sınırlayıcı oksijen
indeksi testi sonucunda en iyi değer nanokil içerikli kompozitlerde elde
edilmiştir. Dikey yanma testinin sonuçlarına göre ise %1-2 nanokil içeren
kompozitler V-0 sınıfı ile en iyi yanmazlık özelliği sergilemiştir.

Anahtar Kelimeler

Nanopartikül, alev geciktiricilik, trifenil fosfat, poli(laktik asit)

Kaynakça

• 1. De-Yi W., Leuteritz A., Wang Y.Z., Wagenknecht U., Heinrich G., Preparation and Burning Behaviors of Flame Retarding Biodegradable Poly(lactic acid) Nanocomposite Based on Zinc Aluminum Layered Double Hydroxide, Polym. Degrad. Stab., 95, 2474-2480, 2010.
• 2. Songa Y.P., Wanga D.Y., Wanga X.L., Lina L., Wang Y.Z., A method for simultaneously improving the flame retardancy and toughness of PLA, Polym. Adv. Technol., 22, 2295–2301, 2011.
• 3. Zhan J., Song L., Nie S., Hu Y., Combustion properties and thermal degradation behavior of polylactide with an effective intumescent flame retardant, Polym. Degrad. and Stab., 94, 291–296, 2009.
• 4. Wang D., Song Y., Lin L., Wang X., Wang Y., ‘A novel phosphorus-containing poly(lactic acid) toward its flame retardation’ Polymer, 52, 233- 238, 2011.
• 5. Gonzalez A., Dasari A., Herrero B., Plancher E., Santaren J., Esteban A., Lim S., ‘Fire retardancy behavior of PLA based nanocomposites’, Polym. Degrad. Stab., 97, 248-256, 2012.
• 6. Paul M., Alexandre M., Degee P., Henrist C., Rulmont A., Dubois P., ‘New nanocomposite materials based on plasticized poly(L-lactide) an organo-modified montmorillonites: thermal and morphological study’, Polymer 44, 443–450, 2003.
• 7. Hapuarachchi D.T, Peijs T., ‘Multiwalled carbon nanotubes and sepiolite nanoclays as flame retardants for polylactide and its natural fibre reinforced composites’, Composites Part A, 41, 954–963, 2010.
• 8. Bourbigot S., Fontaine G., ‘Flame retardancy of polylactide: an overview’, Polym. Chem., 1, 1413–1422, 2010.
• 9. Solarski S., Mahjoubi F., Ferreira M., Devaux E., Bachelet P., Bourbigot S., (Plasticized) Polylactide/clay nanocomposite textile: thermal, mechanical, shrinkage and fire properties, J. Mater. Sci., 42, 5105-5117, 2007.
• 10. Kodal M., Sirin H., Ozkoc G., Effects of Reactive and Nonreactive POSS Types on the Mechanical, Thermal, and Morphological Properties of Plasticized Poly(lactic acid), Society of Plastics Engineers, 54, 264–275, 2014.
• 11. Aydoğan B., Usta N., Investigation the effects of nanoclay and intumescent flame retardant additions on thermal and fire behaviour of rigid polyurethane foams, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 30 (1), 9-18, 2015.
• 12. Yemisci F., Plastikleştirilmiş poli(laktik asit)'in alev dayanımının fosfor bazlı katkı maddeleri ile geliştirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kocaeli, 2016.
• 13. Karslı N.G., Aytaç A.,Properties of Alkali Treated Short Flax Fiber Reinforced Poly(Lactic Acid)/Polycarbonate Composites, Fibers Polym., 15 (12), 2607-2612, 2014.
• 14. ASTM D3801-10, Standard Test Method for Measuring the Comparative Burning Characteristics of Solid Plastics in a Vertical Position, West Conshohocken, PA, United States, 2010.
• 15. Mohapatra A.K., Mohanty S., Nayak S.K., Properties and characterization of biodegradable poly(lactic acid) (PLA)/poly(ethylene glycol) (PEG) and PLA/PEG/organoclay: A study of crystallization kinetics, rheology, and compostability, J. of Thermoplast. Compos. Mater., 29, (4), 443–463, 2016.
• 16. Chang S., Shue M.F., Chang N.H., Effect of stabilizers on the preparation of poly(ethylene terephthalate), J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem., 20 (8), 2053-2061, 1982.
• 17. Erpek C.E.Y., Ozkoc G., Yilmazer U., Effects of Halloysite Nanotubes on the Performance of Plasticized Poly(lactic acid)-Based Composites, Polym. Compos., 37 (11), 3134-3148, 2015.