Kireç çamuru tozu ile takviyelendirilmiş polipropilen matrisli kompozitlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical properties of polypropylenematrix composites reinforced with lime mud powder
Yazar: YUSUF KARAKOÇ
Danışman: DOÇ. DR. SONER SAVAŞ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmanın amacı, kireç çamuru tozu takviyeli polipropilen (PP) matrisli kompozitlerin mekanik ve tribolojik özelliklerinin araştırılmasıdır. Kireç çamuru (lime mud) şeker üretim endüstrisinde tonlarca atık malzeme olarak ortaya çıkan ve bertarafı zor ve maliyetli olan bir atıktır. Kalsiyum oksit (CaO) ağırlıklı bu malzemenin farklı endüstrilerde kullanılabilirliği mevcut olmakla birlikte daha etkin ve üretilebilirlik sağlayarak ekonomiye kazandırılmasının önemli avantajlar sağlayacağı düşünülmektedir. Kompozitler, kireç çamuru tozu oranı ağırlıkça %10-20-30 ve 40 olacak şekilde ergiyik harmanlama yöntemiyle üretilmişlerdir. Karışım verimini artırmak için uyumlaştırıcı olarak takviyenin ağırlıkça %20'si oranında maleik anhidrit aşılı polipropilen (PP-g-MA) kullanılmıştır. Kompozitlerin karakterizasyonu çekme testi, 3-nokta eğme testi, Shore-D sertlik ölçüm testi, ball-on-disc kuru kayma aşınma testi ve optik mikroskopi yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmaların sonucunda; artan takviye oranı ile sertlik, çekme elastiklik modülü, eğme elastiklik modülü ve eğme mukavemeti değerlerinin arttığı bulunmuştur. Çekme değerlerinde saf polimere göre düşüş gözlenmekle birlikte nispeten yakın değerler elde edilmiştir. Sürtünme katsayılarının artan takviye oranı ile düştüğü tespit edilmiş olup, aşınma oranlarında ise konsantrasyona göre önce bir artış ardından azalma dikkat çekmiştir. Özellike %40 kireç çamuru tozu içeren numunede saf polipropilene yakın aşınma kaybı elde edilmiş olup, bu konsantrasyondan daha fazla oranlarda yapılacak takviyelerle bu değerin daha da iyileştirilebileceği öngörülmüştür. Sonuç olarak kireç çamuru tozunun polimer kompozitlerde takviye olarak değerlendirme potansiyelinin olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
The aim of this study is to investigate the mechanical and tribological properties of lime mud powder reinforced polypropylene (PP) matrix composites. Lime mud is a waste material that is produced as tonnes of waste material in the sugar production industry and its disposal is difficult and costly. Although this calcium oxide (CaO) dominated material can be used in different industries, it is thought that bringing it into the economy by providing more efficient and manufacturability will provide significant advantages. Composites were produced by melt blending method with a lime mud powder ratio of 10-20-30 and 40 wt%. In order to increase the blend efficiency, maleic anhydride grafted polypropylene (PP-g-MA) was used as a compatibiliser at 20 wt% of the reinforcement. The composites were characterised by tensile test, 3-point bending test, Shore-D hardness measurement test, ball-on-disc dry sliding wear test and optical microscopy. As a result of the experimental studies, it was found that hardness, tensile modulus of elasticity, flexural modulus of elasticity and flexural strength values increased with increasing reinforcement ratio. Although a decrease was observed in tensile values compared to pure polymer, relatively close values were obtained. Friction coefficients were found to decrease with increasing reinforcement ratio, and an increase and then a decrease was observed in wear rates according to the concentration. Especially in the sample containing 40% lime mud powder, wear loss close to pure polypropylene was obtained, and it was predicted that this value could be further improved with reinforcements at rates higher than this concentration. As a result, it is concluded that lime mud powder has the potential to be used as reinforcement in polymer composites.