Çinko oksit (ZnO) katkılı polietilenin (PE) termal ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical and thermal properties of zinc oxide additive polyethylene
Yazar: NİHAL ALTUNTAŞ
Danışman: DOÇ. DR. KAMİL ŞİRİN
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Çinko oksit, ZnO formülüne sahip inorganik bir bileşiktir.Tabiatta zincite (doğal çinko oksit) minerali olarak bulunmaktadır.ZnO'nun antimikrobiyal bazı mekanizmaları bulunmaktadır; ZnO yüzeyinden üretilen hidrojen peroksit, hücre zarından geçebilir, bir tür yaralanma yaratabilir ve hücrelerin büyümesini engelleyebilir.

Polimerlerin antimikrobiyel olması için metal parçacık ve organik bileşik ekleme işlemleri kullanılmaktadır. ZnO nun iyi bilinen bir antibakteriyel olmasından dolayı nanoparçacık boyutunda termoplastik polimerlere (polietilen ve poliamid) katılarak oluşturulan kompozit malzemenin antimikrobiyelliği üzerine de birçok çalışma yapılmıştır.

Nanokompozit, bileşenlerden en az birinin, 100 nanometreden (nm) küçük olduğu çok bileşenli malzemedir veya nano ölçekli yapıları, materyali oluşturan farklı bileşenler arasındaki mesafeleri tekrar eden malzeme olarak tanımlanmaktadır.

Polimer nanokompozitler, polimer matriks içinde dağılmış nanopartikül içeren polimer veya kopolimerden oluşur.
Bu çalışmada PETKİM alçak yoğunluk fabrikasında tübüler prosesle üretilen ve orta molekül ağırlığı dağılımına sahip alçak yoğunluk polietilen türü olan F5-21T kullanılmıştır.

Numunelerin akmada gerilme dayanımı değerleri 7,83-8,3 Mpa arasında  Kopmada gerilme dayanım değerleri 61,78-96,15 Mpa arasında , Kopmada uzama değerleri 88,9-218 Mpa arasındadır.

Termal analizleri açısından numunelerim DSC de Erime ve kristallenme entralpilerinde saf polietilene göre bir değişim gözlenmemiştir.(erime entalpi değerleri 49,40-43,082 J/g ve kristallenme entalpi değerleri 63,134-53,938 J/g)

 Nanokompozit numunelerimizin TGA analizleri açısından incelenmiş  bozunma sıcaklıkları 420-510 0C dir.

Sonuç olarak bu çalışmada, farklı ağırlıkta ZnO'nundüşük yoğunluk polietilennanokompozitler üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bu nanokompozit karışımlar üzerinde erime akış hızları, mekanik testler (akmada gerilme kuvveti, kopmada gerilme kuvveti, kopmada uzama), ısıl analizi (DSC ve TG) ile incelenmiştir.

Abstract:
Zinc oxide is an inorganic compound having the formula of ZnO. It is present in nature as a zincite mineral (natural zinc oxide). ZnO has some antimicrobial mechanisms; Hydrogen peroxide produced from the ZnO surface can pass through the cell membrane, create a kind of injury and prevent the growth of cells.

In order to make the polymers to be antimicrobial, metal particle and organic compound addition processes are used. Due to the fact that ZnO is a well-known antibacterial, many studies have been carried out on the antimicrobiality of the composite material formed by incorporating into nanoparticle size thermoplastic polymers (polyethylene and polyamide).

Nanocomposite is a multicomponent material in which at least one of the components is less than 100 nanometers (nm), or nanoscale structures are defined as the material repeating distances between the different components forming the material.

Polymer nanocomposites consist of a polymer or copolymer containing nanoparticle dispersed in the polymer matrix.

In this study, F5-21T which is a low density polyethylene type with middle molecular weight distribution was used in PETKİM low density factory.
Tensile strength values of the samples are between 7,83-8,37 Mpa, Tensile strength values at break are between 61,78-96,15 Mpa, Elongation at break is between 88,9-218 MPa.

In terms of thermal analysis, no change was observed in the melting and crystallization enthalpies of DSC in respect of pure polyethylene (melting enthalpy values 49,40-43,082 J / g and crystallization enthalpy values 63,134-53,938 J / g).
 
The decay temperatures of our nanocomposite samples were 420-500 ℃.

As a conclusion, in this study, the effects of different weight ZnO on low density polyethylene nanocomposites were investigated. Melt flow rates on these nanocomposites mixtures were investigated by mechanical tests (tensile strength at break, tensile strength at break, elongation at break), thermal analysis (DSC and TG).