PLA/POM karışımlarının mekanik, reolojik, ısıl ve morfolojik özelliklerine yeni nesil hibrit nanotaneciklerin etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of new generation hybrid nanoparticles on mechanical, rheological, thermal and morphological properties of PLA/POM blends
Yazar: YONCA KARTAL
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET KODAL
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Epoksi = Epoxy ; Poliasetilen = Polyacetylene ; Polilaktik asit = Polylactic acid ; Polimer karışımlar = Polymer blends ; Uyumlaştırma = Harmonization

Özet:
PLA yenilebilir kaynaklardan elde edilebilen yüksek dayanıma ve modüle sahip olan termoplastik bir polimerdir. PLA nispeten yüksek olan camsı geçiş sıcaklığı (Tg) nedeniyle oda sıcaklığında düşük kopmada yüzde uzama, düşük tokluk ve yüksek kırılganlık özellikleri sergilemektedir. Ayrıca, düşük termo-oksidatif dayanım, fiziksel yaşlanma göstermesi ve düşük kristalizasyon hızı gibi teknik problemlere sahiptir. PLA'nın endüstriyel uygulanabilirliğini artırabilmek için hem ekonomik hem de kolay bir yöntem olan PLA'nın diğer polimerlerle eriyikten karıştırma yöntemiyle karışımları hazırlanarak PLA'nın özellikleri iyileştirilmektedir. Polioksimetilen (POM) yüksek peklik ve mükemmel boyutsal kararlılık gereken parçalarda kullanılan oldukça yüksek kristaliniteye sahip bir mühendislik termoplastiğidir. Bu çalışma kapsamında özellikle PLA'nın düşük olan kristallenme yeteneğinin iyileştirilebilmesi amacıyla POM ile harmanları hazırlanmıştır. PLA ile POM arasındaki arayüzey etkileşimi ise yeni nesil bir hibrit nanotanecik olan ve epoksi fonksiyonel grupları barındırın poli(hedral oligomerik silseskuiokzan) (MuEpPOSS) nanotanecikleri ile iyileştirilmeye çalışılmıştır. PLA ve POM eriyik karıştırma yöntemi kullanılarak Xplore model bir çift vidalı ekstrüderde karıştırılmış ve standart test örnekleri elde etmek üzere Xplore model bir mikro enjeksiyon cihazında kalıplanmıştır. Harmanlama işlemi 180C kovan sıcaklığında ve 3 dakika alıkonma süresince gerçekleştirilmiştir. Harmanlama işleminden önce PLA ve POM 12 saat boyunca 80C'de vakumlu bir etüvde kurutulmuştur. Örneklerin ısıl özellikleri ve ısıl kararlılıkları sırasıyla diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ve termal gravimetrik analiz (TGA) ile, mekanik özellikleri çekme ve darbe testleri ile ve reolojik özellikleri reometre ile belirlenmiştir. PLA ile POM arasındaki muhtemel kimyasal etkileşimler Fourier transform kızılötesi spektrofotometresi (FTIR) ile incelenmiştir. Genel olarak, yüksek POM yükleme oranına sahip olan PLA/POM karşımlarında MuEpPOSS varlığında bileşenler arasındakİ arayüzey etkileşimini arttırıldığı tespit edilmiştir.

Abstract:
PLA is a thermoplastic polymer with high strength and modulus that can be obtained from renewable resources. PLA exhibits low elongation at break, low toughness, and high brittleness at room temperature due to its relatively high glass transition temperature (Tg). In addition, it has technical problems such as low thermo-oxidative strength, physical aging, and low crystallization rate. To increase the industrial applicability of PLA, PLA's properties are improved by preparing blends of PLA with other polymers by melt mixing method, which is both an economical and easy method. Polyoxymethylene (POM) is an engineering thermoplastic with a very high crystallinity used in parts where high stiffness and excellent dimensional stability are required. Within the scope of this study, PLA/POM blends were prepared especially to improve the low crystallization ability of PLA. The interfacial interaction between PLA and POM has been tried to be improved with poly(hedral oligomeric silsesquioxane) (MuEpPOSS) nanoparticles, which is a new generation hybrid nanoparticle containing epoxy functional groups. PLA and POM were mixed in an Xplore model twin screw extruder using the melt mixing method and molded in an Xplore model micro-injection device to obtain standard test samples. The blending process was carried out at 180ºC barrel temperature and mixing time of 3 minutes. Before blending, PLA and POM were dried in a vacuum oven at 80ºC for 12 hours. The thermal properties and thermal stability of the samples were determined by differential scanning calorimetry (DSC) and thermal gravimetric analysis (TGA), respectively, mechanical properties were determined by tensile and impact tests, and rheological properties were determined by rheometer. Possible chemical interactions between PLA and POM were investigated by Fourier transform infrared spectrophotometer (FTIR). In general, it was determined that the interfacial interaction between the components was increased in the presence of MuEpPOSS in PLA/POM blends with high POM loading ratio.