Farklı dolgu tipleri ve oranları kullanılarak polipropilen
poliamid / etilen-propilen-dien-monomer kompozitlerinin üretimi ve özelliklerinin incelenmesi / Preparation of polypropylene / polyamide / ethylene-propylene-diene-monomer composites by using different fillers and ratios and investigation of their properties
Yazar: EREN DALGAKIRAN
Danışman: PROF. DR. MUALLA ÖNER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Kompozit malzemeler günümüzde hayatımızın her alanında kullanılmaktadır. İlk sentetik polimer kompoziti olan bakelitin üretimi 1907 yılında gerçekleşmiştir. O günden bugüne kadar çok sayıda polimer kompoziti hazırlanarak yaygın kullanıma ulaşmıştır. En genel hatları ile kompozit malzemeler birden fazla malzemenin birleşerek her bileşenin iyi özelliklerini son ürüne yansıttıkları malzemelerdir. Polimerik kompozitlerde ise ana bileşen en az bir polimerden oluşmaktadır.
Polimerik kompozitlerin oluşturulması esnasında birçok amaçla katkı malzemeleri kullanılmaktadır. Ayrıca kompozitlerin hazırlanması yöntemleri de yine değişkenlik göstermektedir. Son uygulamaya göre katkılar ve üretim yöntemleri seçilmektedir. Katkılar arasında en yaygın kullanım dolgu malzemeleridir. Dolgu malzemeleri son ürünün hem daha ucuz olmasını sağlayabilmektedir hem de başta mekanik özellikler olmak üzere birçok kritik davranışını değiştirmektedir. İlave olarak mineral dolgu malzemeleri kullanıldığında organik malzemeler olan polimerlerle karıştırmak problem olabilmektedir. Bu iki malzeme birbirine uyumsuz oldukları için uyumlaştırıcı malzemeler üretimde eklenebilmektedir. Bu iki tür katkının haricinde üretim yardımcıları, renk katkıları, bozunmayı engelleyen katkılar gibi birçok katkı malzemesi daha vardır.
Gelişen polimer ve polimer kompozitleri teknolojisi ile çok daha karmaşık malzemeler yapılmaktadır. Özellikle son yıllarda ikili, üçlü polimer matrislerin içerisine farklı katkılar katarak yeni malzemelerin elde edilmesinde çok sayıda çalışma bulunmaktadır. Bu sayede her bir polimerin kendi karakteristik özelliğinden yararlanılmakta ve ortaya çok geniş yelpazede ürün özelliklerine sahip malzemeler çıkmaktadır.
Bu çalışmada endüstride yaygın olarak kullanılan etilen propilen dien monomer (EPDM) kauçuğu ile polipropilen (PP) ve poliamid (PA) plastikleri karıştırılarak yüksek sıcaklıklarda kullanılabilen elastik ancak rijit bir malzeme elde edilmek istenmiştir. Oluşturulan polimerik kompozite istenilen mekanik özellikleri elde edebilmek amacıyla beyaz dolgular ilave edilmiştir. Tüm sistemin etkileşime girebilmesi için iki farklı uyumlaştırıcı denenmiştir. Tüm bu malzemeler ekstrüderde karıştırılmış olup enjeksiyon makinası ile test numuneleri hazırlanmıştır.
Elde edilen sonuçlarda EPDM, PP ve PA kompozitine uyumlaştırıcı ilavesinin mekanik özelliklerde iyileşme sağladığı tespit edilmiştir. Üçlü kompozit için mekanik özellikleri maleik anhidrit aşılanmış polipropilen (MA-PP) ilavesinin daha fazla arttırdığı görülmüştür. Bununla birlikte EPDM ve PA kompozitlerinde maleik anhidrit aşılanmış etilen propilen monomer (MA-EPM) ajanı daha fazla etki göstermektedir. Ayrıca PA'in EPDM-PP kompozitlerine eklenmesi kopma dayanımında bir artış getirmiştir.
İlave olarak beyaz dolgu olarak kompozitlere eklenen bentonit ve silikanın son ürüne olan etkileri incelendiğinde aynı miktar silikanın bentonite göre daha fazla takviyelendirme sağladığı tespit edilmiştir. 
Termoplastik olan PP ve PA polimerlerine EPDM eklendiğinde hem kayıp hem de depolama modülünde artış sağladığı görülmektedir. Bu etki kompozitlere uyumlaştırıcı eklendiğinde artmaktadır.

Abstract:
Composite materials are used today in all areas of our lives. The first synthetic polymer composition, bakelite, was produced in 1907. Since then, many polymer composites have been prepared and widely used. Composites are prepared by combining one or more materials and reflects the best properties of each of them to the final product. In polymeric composites, the main ingredient should be at least one polymer.
Generally, additives are used in polymeric composites for many purposes. In addition to this, preparation methods of composites are a critical parameter. Additives and production method are selected according to final product's properties. Fillers are the most common additives and they are used to make cheap the composites and also improving the properties, especially mechanical properties. When mineral fillers are used in composites, it is very hard to mix fillers and polymers because of incompatibility problem. Compatibilizers are used to solve this problem. In addition to these two types of additives, there are many other additive materials such as production aids, color additives, antioxidants etc.
More complex composite materials are being made with developing polymer and polymer composites technology. Especially in recent years, there have been many studies on developing new materials by adding different additives to the binary or ternary polymer matrices. With these studies, many new polymeric composites are released to market in a wide range.

In this study, polypropylene (PP) and polyamide (PA) plastics with ethylene propylene diene monomer (EPDM) rubber which they are widely used in the industry, are mixed to achieve developing a new composite which is elastic but also rigid material which can be used at high temperatures. To obtain good mechanical properties, white fillers were added to polymeric composites. Two different compatibilizers were used for improving interaction between polymers and fillers. All these materials were mixed in an extruder and test samples were prepared by using an injection machine.
The results showed that the addition of compatibilizers to the EPDM, PP and PA mixture improves the mechanical properties. Maleic anhydride grafted polypropylene increased the mechanical properties of ternary composites much more than maleic anhydride grafted ethylene propylene monomer. The addition of PA to the EPDM-PP mixture increased the tear strength. 
In addition to these results, when bentonite and silica were added to the mixture as white fillers, it was found that silica had more reinforcement effect compared with bentonite. When EPDM was added to PP and PA polymers which are thermoplastic, it was observed that both loss and storage modules were increased. This effect was increased when the compatibilizer was added to the mixtures.
When EPDM was added to PP-PA blend, it was observed that both loss and storage modules were increased. This effect was increased when the compatibilizer was added to the mixtures.