Plastifiyan varlığında vermikülit ilavesinin PLA/PCL karışımlarının mekanik ve termal özellikleri üzerindeki etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of vermiculite addition on the mechanical and thermal properties of pla/pcl blends in the presence of plastification
Yazar: DİDEM AKSOY
Danışman: DOÇ. DR. ERDİNÇ DOĞANCI
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Polikaprolakton = Polycaprolactone ; Polilaktik asit = Polylactic acid

Özet:
Polilaktik-asit (PLA) gibi biyo-polimerler, petrol bazlı alternatiflere göre çevresel sürdürülebilirlik açısından önemli bir alternatif sunmaktadır. İleri seviyede biyobozunma yeteneği, işlenebilirlik kolaylığı, yüksek elastik modülü (>3,5 GPa) ve düşük sera gazı emisyonu avantajları ile PLA, biyopolimer sınıfında öne çıkmaktadır. Ancak, bazı olumsuz özelliklere sahip olması, örneğin düşük ısıl direnç, düşük ısıl bozunma sıcaklığı, yüksek hidrofobiklik, zayıf tokluk, düşük kristalleşme oranı ve işlenebilirlik zorlukları, petrol bazlı alternatiflere kıyasla sınırlılıklarını belirlemektedir.
Literatürde, PLA/PCL karışımlarının darbe dayanımını arttırdığı gözlemlenmiştir. Ancak, PCL'nin (Polikaprolakton) eklenmesiyle, bu karışımların mekanik özelliklerinde ve termal performansında düşük sonuçlara yol açtığı rapor edilmiştir. Mineral sınıfından olan vermikülit, ısıya dayanıklı, hafif, düşük yoğunluklu ve özellikle termal yalıtım uygulamalarında değerlendirilen özelliklere sahiptir.
Bu çalışmada, vermikülitin üstün termal özelliklerinden faydalanılarak PLA/PCL karışımına plastifiyan varlığında %0,05, %1 ve %2 oranlarında vermikülit eklenerek elde edilen karışımların mekanik ve termal özellikleri incelendi. Literatürde PLA ile uyumlu olduğu bilinen ester içerikli dioktil adipat (DOA) plastifiyanının varlığı, vermikülitin hidrofilikliğini azaltmayı ve DOA'nın ester grup içeriğinin vermikülit ile PLA/PCL karışımı arasında iyi bir uyumluluk göstermesi hedeflendi.
Numuneler, bir dahili çift vidalı ekstrüder kullanılarak hazırlanmış ve ardından enjeksiyon kalıplama ile şekillendirildi.

Abstract:
Polylactic acid (PLA) and other biopolymers hold significant strategic importance for a sustainable environment compared to petroleum-based alternatives. PLA is a leading biopolymer due to its excellent biodegradability, ease of processing, high Young's modulus (>3.5 GPa), and low greenhouse gas emissions. However, it exhibits some drawbacks compared to petroleum-based alternatives, such as low thermal resistance, low thermal degradation temperature, high hydrophobicity, poor toughness, low crystallization rate, and difficult processability.
In the literature, it has been observed that the impact strength of PLA increases with PLA/PCL blends. However, the addition of Polycaprolactone (PCL) to these blends has led to lower mechanical properties and thermal performance in terms of tensile strength, Young's modulus, and thermal stability. Vermiculite, a mineral class material, possesses superior thermal properties and is evaluated for its heat resistance, lightweight, low density, and especially for thermal insulation applications.
In this study, by taking advantage of the superior thermal properties of vermiculite, mixtures were obtained by adding vermiculite at ratios of 0.05%, 1%, and 2% to a PLA/PCL blend in the presence of a plasticizer, and their mechanical and thermal properties were examined. The presence of dioctyl adipate (DOA) plasticizer, which is known in the literature to be compatible with PLA, aimed to reduce the hydrophilicity of vermiculite and to show good compatibility between the vermiculite and the PLA/PCL blend due to the ester group content of DOA. The samples were prepared using a twin-screw extruder and then shaped by injection molding.