Polipropilen (PP)/polietilen tereftalat (PET) harmanlarının reolojik davranışları ve viskoelastik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of rheological behaviors and viscoelastic properties of polypropylene (PP)/polyethylene terephthalate (PET) blends
Yazar: FATİH YILDIRIM
Danışman: DOÇ. DR. ALİ DURMUŞ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, polipropilen (PP), poli(etilen tereftalat) (PET) ve maleik anhidrit aşılanmış polipropilen (PP-g-MA) kullanımıyla farklı bileşimlerde PP/PET harmanları, çift vidalı ekstruderde eriyik harmanlama yöntemiyle hazırlanmıştır. Harmanların mikro yapıları, erime ve kristallenme davranışları, eriyik hal reolojik davranışları ve viskoelastik özellikleri bileşime bağlı olarak incelenmiştir.
Harmanların mikro yapısı ve morfolojik özellikleri taramalı elektron mikroskobundaki (SEM) incelemelerle, erime ve kristallenme davranışları ise, diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) cihazında gerçekleştirilen analizlerle belirlenmiştir. Salınımlı rotasyonel reometre cihazında gerçekleştirilen eriyik-hal reolojik testleri ile harmanların kayma modülleri (G', G'') ve dinamik viskozite (η*) değerlerinin uzama, frekans ve kayma hızına bağlı değişimleri ölçülmüştür. Ayrıca harmanların eriyik hal gerilim gevşeme davranışları incelenmiştir. Reolojik ölçüm verileri çeşitli matematiksel yaklaşımlarla modellenmiş ve reolojik parametreler hesaplanmıştır.
Mikro yapı incelemelerinde, 90/10, 80/20 ve 70/30 bileşimindeki PP/PET harmanlarının uyumsuz matris-damlacık yapısında oldukları, 60/40 bileşimine sahip harmanın ise eş-süreklimorfolojiye sahip olduğu gözlenmiştir. Diğer yandan, ekstrüzyon prosesi, bileşim ve uyumlaştırıcı kullanımına bağlı olarak bazı harmanlarda "matris-fibril" morfolojisi de gözlenmiştir. DSC bulgularına göre, PET'in PP'nin kristalizasyon hızını arttırdığı, kristallenme oranını ise azalttığı tespit edilmiştir. Harmanların eriyik elastikliğinin, bileşime ilave edilen PET miktarının artışına bağlı olarak azaldığı, uyumlaştırıcı miktarına bağlı olarak ise arttığı tespit edilmiştir. Gerilim gevşeme testlerinden, PET'in bileşimdeki miktarının artmasıyla harmanların gevşeme modülünün daha hızlı şekilde düştüğü ve gevşeme sürelerinin azaldığı belirlenmiştir.

Abstract:
In this thesis, PP/PET blends having different compositions were prepared by melt blending method in a twin-screw extruder by using polypropylene (PP), poly (ethylene terephthalate) (PET) and maleic anhydride grafted polypropylene (PP-g-MA). Microstructures, melting and crystallization behaviors, melt-state rheological behaviors and viscoelastic properties of blends were investigated depending on the composition.
Microstructures and morphological properties of blends were examined by scanning electron microscopy (SEM), their melting and crystallization behaviours were determined by analysis performed in a differential scanning calorimeter (DSC). Shear modulus (G', G") and dynamic viscosity (η*) values of blends were measured in an oscillatory rotational rheometer depending on shear strain, frequency and shear rate. Furthermore, melt-state stress relaxation behaviors of blends were studied. Rheology data were modeled by various mathematical approaches and rheological parameters were calculated.
It was observed that the PP/PET blends having the compositions of 90/10, 80/20 and 70/30 exhibited immiscible matrix-droplet morphology in microstructural characterization studies, while the 60/40 blends showed co-continuous morphology. On the other hand, "matrix-fibril" morphology was also observed in some blends depending on extrusion process, composition and using of compatibilizer. It was found that PET increased the crystallization rate of PP, but decreased the crystallinity ratio based on DSC data. It was also found that the melt elasticity of blends reduced with the increasing amount of added PET and increased with the increasing amount of compatibilizer. Stress relaxation tests indicated that the increasing amount of PET into blend composition resulted in faster decrease in relaxation modulus of blends and decreased the relaxation times.