Çekirdekleştirici ajanların, geri dönüştürülmüş polipropilenin yapısal ve fiziksel özellikleri üzerine etkilerinin incelenmesi
The investigation of the effect of the nucleating additives on the thermal and mechanical properties of recycled polypropylene
Yazar: METE EVREN BERKTAŞ
Danışman: PROF. MUSTAFA ÖKSÜZ
Yalova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Polimer Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkıların, polipropilenin yapısal, fiziksel ve kimyasal
özelliklerine etkilerinin tartışıldığı pek çok çalışma bulunmaktadır. Polipropilenin, fazla sayıda
çalışmaya konu olmasının sebeplerinin en başında, endüstriyel anlamda önemli bir polimer
olması gelmektedir. Poliolefinler grubuna ait bir polimer olan polipropilen, en yaygın kullanım
alanına sahip plastiklerin başında gelmektedir. Polipropilen, otomotiv, gıda, ambalaj, tekstil
v.b. başta olmak üzere pek çok alanda karşımıza çıkmaktadır.
Çok sayıda kullanım alanına sahip olan polipropilenin, son ürün olarak kullanım özelliklerinin
iyileştirilmesi için çeşitli yöntemler bulunmaktadır. Bu yöntemler, polimerin işlenmesi
esnasındaki parametrelerin optimizasyonu, çeşitli polimerler ile bir arada kullanım ya da özel
katkılar ile özelliklerin iyileştirilmesi şeklinde özetlenebilir.
Herhangi bir ürünün daha faydalı hale getirilmesi, tüm mühendislik çalışmalarının temel hedefi
olsa da, artan çevre bilinci ile birlikte, kullanılmış malzemelerin tekrar ve tekrar kullanılması
da ana hedeflerden birisi haline gelmiştir.
Bu çalışmada, farklı oranlarda çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkı kullanılarak izotaktik
polipropilenin mekanik ve termal özelliklerindeki değişim incelenmiştir. Bu duruma ek olarak,
farklı oranlarda, geri dönüşüm polipropilen ile orijinal malzemenin karıştırılması ve bu
karışımların, hem olduğu hali ile hem de çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkılı hali ile
özellikleri incelenmiştir.
İlk olarak, granül formdaki orijinal polipropilen malzeme, geri dönüşüm ve tekrar işleme
esnasında maruz kaldığı termal ve fiziksel gerilimlere maruz bırakılmak için çift vidalı
ekstrüzyon ile işlenmiş ve granülatör yardımıyla tekrar granül haline getirilmiştir. Granül
formdaki malzeme, tekrar çift vidalı ekstrüzyon ile işlenmiş ve geri dönüşüm etkisinin
arttırılması hedeflenmiştir. İkinci kez işlenmiş ve granül forma getirilen malzeme, geri
dönüşüm polipropilen olarak kodlanmıştır.
Geri dönüşüm polipropilen ile orijinal polipropilen, sırasıyla kütlece % 0/100, % 50/50, %
75/25 ve % 100/0 (geri dönüşüm/orijinal) olacak şekilde blend edilmiştir. Bu karışımlar, kütlece
%0, %1, %3 ve %6 Akkat Clarifier/Nucleator PP/F 109311 içerecek şekilde harmanlanmıştır.
Tüm numuneler tekrar çift vidalı ekstrüzyondan geçirilerek masterbatch formuna getirilmiştir.
Toplam 16 farklı parametreye sahip numunelerde, MFI, Çekme, Darbe, Bükülme, Sertlik ve
DSC analizleri yapılmıştır.
Analiz sonuçlarına göre, geri dönüşüm polipropilen oranı arttıkça, eriyik akış indeksi değerleri
artmıştır. Shore 9 sertlik analizi sonuçlarında gözle görülür değişiklik kayıt altına alınmazken,
% 50 ve % 75 geri dönüşüm içeren tüm numunelerde ortalama 5 % oranında artış tespit
edilmiştir.

Bükülme dayanımı analiz sonuçları, geri dönüşüm oranı ile ters orantılı olarak azalırken,
çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkıların sisteme dahil edilmesiyle birlikte ciddi oranda
iyileşme göstermiştir.
Benzer sonuçlar, çekme testleri ile de elde edilmiştir. Elastik modülü, geri dönüşüm oranı
arttıkça azalırken, çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkılar ile artış göstermektedir. Akma
dayanımı değerleri değeri dönüşüm oranında azalırken, aynı oranlarda geri dönüşüm malzeme
içeren numunelere eklenen çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkı ile birlikte orijinal
malzemeye yakın değerler elde edilmektedir. Benzer durum kopma dayanımı ve kopma
noktasındaki uzama değerleri için de geçerlidir.
Hem geri dönüşümün hem de çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkının, malzemenin termal
davranışlarına etkisini incelemek için DSC analizleri yapılmıştır. Yapılan analizler sonucunda
geri dönüşüm oranına bağlı olarak erime noktasında gözle görülür bir değişim
gözlemlenmemiştir. Ancak, özellikle orijinal polipropilen malzemede ve özellikle % 6
çekirdekleştirici katkı içeren numunelerin erime noktası 1,4 °C kadar artmıştır.
DSC analizleri, çevrimler halinde gerçekleştirilmiştir. Geri dönüşüm oranının artması ile
birlikte kristallenme sıcaklığında artış gözlemlenmiştir. Çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı
katkıların sisteme dahil edilmesiyle birlikte de heterojen çekirdeklenme sürecinin sonucu olarak
kristallenme sıcaklığı artmıştır.
Tüm analizler ile birlikte % 50 oranında geri dönüşüm polipropilen ve ortalama % 3
çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkı ile MFI hariç pek çok mekanik ve termal özellikte,
orijinal malzemeye eş değer analiz sonuçları elde edilmiştir. Bu sonuçlar, orijinal malzeme
kullanım zorunluluğu olan ürünler için geri dönüşüm malzemelerin kullanılabilirliği konusunda
olasılık yaratmaktadır. Ayrıca doğrudan geri dönüşüm malzemelerin kullanıldığı ürünlerde de
daha iyi mekanik özelliklere sahip olunabileceğini göstermektedir.

Abstract:
There are a lot of studies which entreated the effects of nucleating and clarifyıng agents on
polypropylene 's properties. This is because, polypropylene is one of the most popular industrial
plastic. Polypropylene is a polyolefine which is on of the most comman termoplastik material.
Polypropylene find itself a place in a lot of application such as automotive, food, packacing,
textile etc.
Several ways can consider to improve the properties of final products which have produced
from polypropylene via several processing methods. Some of the ways are parameters
optimisation during processing, blendin with different polymers and special additives.
The most basic purpose of the engineering is to produce more profitable and usefel items. But
with increasing environmental awareness, the term of reuse or recycle is getting more and more
important.
The subject of this study is the effects of nucleating and clarifying agents on the isotactic virgin
polypropylene 's mechanical and termal properties via changing the content ratio of nucleating
and clarifying agent. In addition of this, recycling effect also studied.
Virgin polypropylene extruded twice with twin screw extruder to create thermal and physchical
stress on the samples. A granulator use to granulate samples again and again. This material
called "Recycled polypropylene".
Virgin polypropylene and racycled polypropylene were blended with the ratios of 0/100%,
50/50%, 75/25% and 100/0% (recycled/virgin) respectively. Akkat Clarifier/Nucleator PP/F
109311was also added the system with the ratios of 0%, 1%, 3% and %6 by weight. Whole
compounds produced by twin screw extruder to increase homogenization. Melt Flow Index,
Tensile Strength, Shore Hardness, Flexural Strength and DSC analyses performed with whole
16 samples.
The analyse results of Shore Hardness tests, there are no visible increase contingently recycle
or additive ratio. Buti interestingly, slight increase (5 %) can observe with the content of 50 %
and 75 % recycle polypropylene presence.
Flexural modulus a of the samples are inversely correlated with the recycle ratio. But, flecural
modulus values have some serious increase by adding the nucleation and clarifying agents to
the samples,
Tensile strength analyses have same results. The value of the young modulus were inversely
correlated with the recycle ratio. Bu there is a correlation with the nucleating and clearifying
agent content.

Nucleating and clearifying agents did couse the increase of the crystallisation peak
temperature. Also, they did 1,4 °C increase on the melting point of samples with the content of
6 % nucleating and clearifying agents.
With the reslults of thermal and mechanical analyses, it can be easlily said that, adding the 3
% nucleating and clearifying agents can provide almost same properties 50 % recycle
polypropylene comparing with the virgin isotactic polyproply.