Sürekli fazı PA6 olan pa6/termoplastik elastomer karışımlarının izotermal olmayan kristalizasyon kinetiğinin incelenmesi
Investigation of the non-isothermal crystallization kinetics of polyamide 6/thermoplastic elastomer blends with continuous phase of polyamide 6
Yazar: İPEK YAKAR
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET KODAL
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Poliamit 6 (PA6), yüksek elastisite modülü gibi üstün mekanik özelliklere sahip bir mühendislik termoplastiğidir.  PA6'nın yüksek nem absorbsiyonu, düşük darbe dayanımı, zayıf boyutsal kararlılığı, çentik hassasiyeti ve düşük olan çentikli darbe dayanımı gibi dezavantajları vardır. PA6'nın uygulama alanını genişletmek ve bu dezavantajlı özelliklerini bertaraf etmek için son zamanlarda termoplastik elastomer (TPE) ile toklaştırılmaktadır. TPE'nin sahip olduğu kauçuğumsu özellikler, kolay işlenebilme ve geri dönüştürülebilirliği sebebiyle polimer teknolojisi alanında son zamanlarda sıklıkla tercih edilmektedir. Ayrıca, PA6 ve TPE arasındaki arayüzey etkileşimi yeni nesil hibrit polihedral oligomerik silseskuiokzan (POSS) nanotanecikleri ile sağlanmıştır. POSS molekülü olarak yapısında tekli ve çoklu epoksi grubu bulunduran türler seçilmiştir.  Bu çalışmada, PA6/TPE ve POSS ile uyumlaştırılmış PA6/TPE harmanları Xplore model bir çift burgulu mikro harmanlayıcı kullanılarak eriyik hale getirildikten sonra Xplore model bir mikro enjeksiyon makinasında standart test örnekleri elde etmek üzere kalıplanmıştır. Örnekler diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) analizleri ile farklı soğutma hızlarında soğutulmuş ve izotermal olmayan kristalizasyon kinetiği incelenmiştir. DSC analizlerinden elde edilen veriler kullanılarak örneklerin kristalizasyon hızı ve çekirdeklenme büyüklükleri Avrami ve birleştirilmiş Avrami-Ozawa kinetik modelleri ile değerlendirilmiştir. Çekirdeklenme aktiviteleri ise Dobreva-Gutzow modeli ile incelenmiştir. Aktivasyon enerjileri Kissinger, Takhor ve Friedman metotları kullanılarak hesaplanmıştır. Ayrıca, sferulit büyümesi polarize optik mikroskop (POM) analizleriyle ve fazlar arasındaki etkileşim taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile değerlendirilmiştir. PA6'nın TPE için bir çekirdeklendirici ajan gibi davranmaya başladığı görülmüştür. POSS ilaveleri sonucunda PA6-TPE arasındaki ara yüzey uyumluluğunun arttığı ve karışımın daha homojen hale geldiği gözlemlenmiştir.

Abstract:
Polyamide 6 (PA6) is an engineering thermoplastic with superior mechanical properties such as high modulus of elasticity.  PA6 has disadvantages such as high moisture absorption, low impact resistance, poor dimensional stability, notch sensitivity and low notched impact resistance. In order to expand the application area of PA6 and eliminate these disadvantageous properties, it has recently been toughened with thermoplastic elastomer (TPE). TPE is highly preferred in the field of polymer technology due to its rubbery properties, easy processing and recyclability. In adiiton, the interfacial interaciton between PA6 and TPE was achived with using new generation hybrid polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) nanoparticles. The POSS molecules used in this study have epoxy functional reactive groups on its cage structure. In this study, PA6/TPE and POSS compatibilized PA6/TPE blends were prepared using an Xplore model twin screw micro-compounder and then molded to obtain standard test samples by using an Xplore model micro injection device. Samples were cooled at different cooling rates by differential scanning calorimetry (DSC) analyses and non-isothermal crystallization kinetics were examined. Using the data obtained from DSC analyses, the crystallization rate and nucleation dimensions of the samples were evaluated by Avrami and combined Avrami-Ozawa kinetic models. Nucleation activities were examined by the Dobreva-Gutzow model. The activation energies were calculated using the Kissinger, Takhor and Friedman mathematical approaches. Moreover, spherulite growth was assessed by polarized optical microscope (POM) analyses and interaction between phases was assessed by scanning electron microscope (SEM) analyses. It has been observed that PA6 acted as a nucleating agent for TPE. Besides, It was obtained that the interfacial interaction between PA6-TPE increased and the blends became more homogeneous in the presence of POSS nanoparticles.