Hızlandırılmış yaşlandırmanın polipropilen şerit ipliklerin mekanik ve termal özelliklerine etkisi
Effect of accelerated aging on mechanical and thermal properties of polypropylene tape yarns
Yazar: SEMA ÇOBAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ RAMİZ GÜLTEKİN AKAY ; DOÇ. DR. TÜLİN ŞAHİN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Polipropilen şerit iplikler, yüksek genişlik/kalınlık oranına sahip, tek eksenli olarak yönlendirilmiş termoplastik yarı mamul ürünlerdir. Film yarma yöntemiyle elde edilen şerit iplikler için polipropilen malzeme seçilmiştir. Şerit iplik numuneler, tek vidalı ekstrüzyon makinesinde film yarma yöntemiyle üretilmiştir. ISO 2060 standardına göre 950 denye yoğunluğunda, 3,1 mm genişliğinde ve 50 mikron kalınlığında numuneler elde edilmiştir. Bu çalışmada, elde edilen şerit ipliklerin maruz kaldığı çevresel koşullar (sıcaklık, radyasyon, çiy/yağmur) ve farklı yükleme koşulları (ön gerilme) için malzemenin mekanik özelliklerindeki değişim tespit edilmek istenmiştir. Ayrıca UV yaşlandırmaya bağlı numuneler üzerinde oluşan termal değişimler için diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) ve termal gravimetrik analiz (TGA), yapısal değişimler için kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ve morfolojik değişimler için de  makro yapı analizleri  gerçekleştirilmiştir.
Şerit ipliklere, oda sıcaklığında yüke maruz kalma durumunun simülasyonu için ön gerilme çekme testi cihazıyla gerçekleştirilmiştir. Ön gerilmeye maruz kalmış ve kalmamış tüm şerit ipliklere, aynı koşullar altında hızlandırılmış yaşlandırma testleri uygulanmıştır. Testler tamamlandıktan sonra PP şerit ipliklerin karakterizasyon testleri yapılmış, hızlandırılmış yaşlandırmanın malzemenin özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Çekme testleri sonucunda, yaşlandırma sonrası ipliklerin çekme mukavemeti ve uzama değerlerinin zamanın artışıyla dramatik bir şekilde azaldığı görülmüştür. DSC ölçümleri ipliklerin  erime zirvesinin daha düşük sıcaklıklara doğru bir kayma gösterdiğini, TGA ölçümleri ise ipliklerin yıpranma sıcaklıklarında azalma olduğunu göstermiştir. FTIR spektrumları ile yaşlandırılmış numunelerde bozunmaya bağlı olarak karbonil ve vinil grupları ile hidroksil/hidroksiperoksit gruplarının artış gösterdiği tespit edilmiştir.

Abstract:
Polypropylene tape yarns are uniaxially oriented thermoplastic semi-finished products with a high width/thickness ratio. Polypropylene material was chosen for the tape yarns obtained by the film splitting method. Tape yarn samples were produced by the film splitting method on a single screw extrusion machine. According to the ISO 2060 standard, samples with a density of 950 denier, a width of 3.1 mm and a thickness of 50 microns were obtained. In this study, it was aimed to determine the change in the mechanical properties of the material for the environmental conditions (temperature, radiation, dew/rain) and different loading conditions (pre-stress) to which the obtained ribbon yarns are exposed. In addition, differential scanning calorimetry (DSC) and thermal gravimetric analysis (TGA) were performed for thermal changes on the samples due to UV aging, infrared spectroscopy (FTIR) for structural changes and macrostructure analyzes for morphological changes.
Pre-stressing was carried out with a tensile test device to simulate the load exposure to tape yarns at room temperature. Accelerated aging tests were applied to all tape yarns, whether pre-stressed or not, under the same conditions. After the tests were completed, characterization tests of PP tape yarns were carried out and the effect of accelerated aging on the properties of the material was investigated. As a result of the tensile tests, it was observed that the tensile strength and elongation values of the yarns after aging decreased dramatically with the increase of time. DSC measurements showed that the melting peak of the yarns showed a shift towards lower temperatures, while TGA measurements showed a decrease in the wear temperatures of the yarns. It was determined by FTIR spectra that carbonyl, vinyl groups and hydroxyl/hydroxyperoxide groups increased due to degradation in aged samples.