Fındık kabuğu ve talk dolgulu polipropilen kompozitlerin mekanik ve ısıl özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical and thermal properties of hazelnut shell and talc filled polypropylene composites
Yazar: ÖMER CENGİZ
Danışman: DOÇ. DR. İDRİS KARAGÖZ ; PROF. DR. HALİL DEMİRER
Yalova Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Polimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Polimer Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Dolgu malzemeleri = Filling materilas ; Fındık kabuğu = Hazelnut shell ; Kompozit malzemeler = Composite materials ; Organik maddeler = Organic matters

Özet:
P matrisli polimer kompozitlerde, fındık kabuğu inorganik dolgu malzemesine alternatif olan bir organik dolgu malzemesi olarak kullanılabilir. Ülkemizde fındık üretiminin bol olması ve buna bağlı olarak fındık kabuğunun kolay bulunması, düşük maliyeti ve sahip olduğu kendine has rengi ile polimer matrisli kompozitlerde, fındık kabuğu dolgu malzemesi olarak tercih edilmektedir. Bu çalışmada; atık halinde ülkemiz ekonomisine bir katma değer üretmeyen ve yakılarak tüketilen fındık kabuklarından, PP içerisine talk, SEBS, SEBS-g-MA ile birlikte farklı oranlarda katılarak organik ve inorganik katkılı polimer hibrid kompozit elde edilmiştir. Fındıkkabuğu katkılı hibrid kompozitlerin mekanik özellikleri (çekme, eğme, darbe, sertlik ölçümü vb.), termal özellikleri (HDT, VICAT, DSC, MFI, TGA vb.) ve oluşan mikro yapılar (SEM) deneysel olarak incelenmiştir. PP içerisine, fındık kabuğu ve talk ilave edildiğinde, hazırlanan karışımların çekme mukavemeti düşmüş, çekme elastisite modülü ise artmıştır. Ancak SEBS ve SEBS-g-MA ilavesi sonrası çekme elastisite modülünde de düşme gözlemlenmiştir. Eğme mukavemet ve eğme elastisite modülünde genel anlamda pozitif yönde bir artış görülürken, SEBS ve SEBS-g-MA ilave edildiğinde ise elastisite modülünde düşme tespit edilmiştir. Fındık kabuğu ve talk ilavesiyle darbe mukavemetleri azalmış, ancak SEBS ve SEBS-g-MA oranın %3'ten fazla olduğu karışımlarda ise, darbe mukavemetinde artış görülmüştür. En yüksek darbe mukavemeti %9'luk SEBS-g-MA ilave edilen karışımlardan elde edilmiştir. Genel olarak fındık kabuğu ve talk ilavesiyle hazırlanan karışların, yoğunluk, HDT, VICAT, kristal erime başlama ve kristallenme sıcaklığında artış görülürken, MFI değeri ve Tm sıcaklığında azalma gözlemlenmiştir. Yapılan sertlik ölçümlerinde, tüm karışımlarda Shore D sertliğinde bir miktar artış gerçekleşmiş, fakat karışıma SEBS ve SEBS-g-MA ilave edildiğinde sertliğin düştüğü tespit edilmiştir. Yüzey parlaklık ölçümünde tüm numunelerde, fındık kabuğu rengine bağlı olarak referans numuneye oranla daha düşük GLOSS değeri ölçülmüştür. TGA ve kül testinde kalan kalıntı miktarlarının talk ile doğru orantılı olduğu ve karışımların homojen bir şekilde yapıldığı sonucuna ulaşılmıştır. Sonuç olarak, fındık kabuğunun dolgu malzemesi olarak polimer kompozit üretiminde kullanılabileceği, yapıya farklı inorganik malzeme ilavesiyle üretilen hibrid kompozitlerin mekanik ve ısıl özelliklerinin iyileştirilebileceği ve çevre ile uyumlu daha ekonomik ürünlerin üretilebileceği düşünülmektedir.

Abstract:
In PP matrix polymer composites, hazelnut shell can be used as an organic filling material as an alternative to inorganic filling material. In our country, hazelnut shell is preferred as a filling material in polymer matrix composites due to the abundance of hazelnut production and, accordingly, the easy availability of hazelnut shells, their low cost and unique colour. In this study, organic and inorganic additive polymer hybrid composite was obtained by adding talc, SEBS, SEBS-g-MA to PP in different proportions from hazelnut shells, which do not produce any added value to our country's economy in the form of waste and are consumed by burning. Mechanical properties (tensile, bending, impact, hardness measurement, etc.), thermal properties (HDT, VICAT, DSC, MFI, TGA, etc.) and formed microstructures (SEM) of hybrid composites with hazelnut shell were experimentally investigated. When hazelnut shell and talc were added to PP, the tensile strength of the prepared mixtures decreased, and the tensile elasticity module increased. However, a decrease was observed in the tensile modulus of elasticity after the addition of SEBS and SEBS-g-MA. While there was a positive increase in the bending strength and bending modulus of elasticity in general, a decrease was observed in the elasticity modulus when SEBS and SEBS-g-MA were added. Impact strength decreased with the addition of hazelnut shell and talc, but an increase in impact strength was observed in mixtures with SEBS and SEBS-g-MA ratio more than 3%. The highest impact strength was obtained from mixtures with 9% SEBS-g-MA added. In general, the density, HDT, VICAT, crystal melting initiation and crystallization temperature of the mixtures prepared with the addition of hazelnut shell and talc increased, while a decrease was observed in the MFI value and Tm temperature. In the hardness measurements, there was a slight increase in Shore D hardness in all mixtures, but it was determined that the hardness decreased when SEBS and SEBS-g-MA were added to the mixture. In the surface gloss measurement, lower GLOSS value was measured in all samples compared to the reference sample, depending on the hazelnut shell colour. It was concluded that the residual amounts remaining in the TGA and ash test were directly proportional to the talc and the mixtures were made homogeneously. As a result, it is thought that hazelnut shell can be used as a filling material in the production of polymer composites, the mechanical and thermal properties of hybrid composites produced by adding different inorganic materials to the structure can be improved, and more economical products compatible with the environment can be produced.