Kalsiyum karbonat (CaCO3) dolgulu polietilen filmlerin hazırlanması ve geçirgenlik özelliklerinin incelenmesi
Preparation of calcium carbonate (CaCO3) filled polyethylene films and investigation of their permeability properties
Yazar: KORAY YURDAKUL
Danışman: PROF. DR. AHMET KAŞGÖZ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Gaz geçirgenliği = Gas permeability ; Kalsiyum karbonat = Calcium carbonate ; Polietilen filmler = Polyethylene films ; Reoloji = Rheology

Özet:
Bu çalışmada, farklı tipteki kalsiyum karbonatlar ile değişik oranlarda AYPE (alçak yoğunluklu polietilen) kompozitleri çift vidalı ekstruder kullanılarak hazırlanmış, kompozitlere ait filmler ise tek vidalı ekstrudere bağlı film çekme hattından elde edilmiştir.Dolgu boyutunun ve yapısının kompozit özelliklerine etkisinin incelenebilmesi amacıyla, farklı ortalama tanecik boyutlarına sahip, yüzey kaplama işlemi uygulanmış veya uygulanmamış ve kristal yapıları farklı ticari kalsiyum karbonatlar (Turkcarb® FilmPlus, Turkcarb® 2KC, Turkcarb® 1C, Turkcarb® 1 ve Schaefer Precarb® 400) kullanılmıştır.Toz haldeki ticari kalsiyum karbonatların yüzey kaplama özellikleri kalitatif ve yarı kantitatif olarak Fourier-Infrared Spektroskopi (FTIR) ve Termogravimetrik Analiz (TGA) cihazı ile saptanmıştır. Çift vidalı ekstruder kullanılarak hazırlanan kompozitlerin reolojik ve fiziksel özellikleri salınımlı rotasyonel reometre (AR-G2) ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) cihazları ile incelenmiştir. Yüksek dolgu oranında tek vidalı ekstrudere bağlı film hattında farklı germe oranlarında hazırlanan filmlerin sünme davranışları Dinamik Mekanik Analiz (DMA) cihazı ile ölçülmüş ve gaz (O2) geçirgenlik testleri yapılmıştır.Kalsiyum karbonatın, elde edilen kompozitin lineer viskoelastik bölgedeki reolojik davranışları üzerine etkisi ayrıntılı olarak incelenmiştir. Yüzey kaplama işleminin kompozitin modülünü yükselten etkisi belirgin şekilde gözlenmiştir. Yüzey kaplama işlemi görmemiş kalsiyum karbonat kullanılarak hazırlanan yüksek oranda dolgu içeren malzemelerin çok düşük uzama değerlerinde lineer viskoelastik davranıştan saptığı görülmüştür. Kalsiyum karbonatın kompozit içerisindeki oranın artmasıyla malzemelerin dinamik viskozitelerinin ve saklanan modül değerlerinin arttığı tespit edilmiştir.Eriyik reometresinde elde edilen sonuçlar sünme ve gaz geçirgenlik testlerinden elde edilen sonuçlarla karşılaştırılarak, kompozit içerisindeki uyumluluğun ya da uyumsuzluğun sonuçlar üzerindeki etkisi tartışılmıştır.

Abstract:
In this study, LDPE composites with different calcium carbonate types and compositions are prepared by using a twin-screw extruder, and films of these composites are obtained by using a cast film line which is connected to a single-screw extruder.To investigate the effect of filler size and structure on properties of composites, calcium carbonate (Turkcarb® FilmPlus, Turkcarb® 2KC, Turkcarb® 1C, Turkcarb® 1 and Schaefer Precarb® 400) with different crystal shapes, mean particle size and surface modification ratio have been used.Surface modification properties of powdered commercial calcium carbonate samples were determined qualitatively and semi-quantitavely by using Fourier-Infrared Spectroscopy (FTIR) and Thermogravimetric Analysis (TGA). Rheological and physical properties of composites, prepared using a twin-screw extruder, were investigated by oscillating rotational rheometere (AR-G2) and Differential Scanning Calorimeter (DSC). Creep behavior of highly filled films which were obtained from a cast film line (connected to a single-screw extruder) were pointed out with Dynamic mechanical Analysis (DMA) and gas (O2) permeabilty test were done.Effect of calcium carbonate on rheological behavior was investigated particularly in lineer viscoelastic region. Increase in modulus of composites, caused by surface modification process, is observed clearly. Materials with high filler content exhibit deviation from lineer viscoelastic behavior even in very low strain values. Increase in dynamic viscosity and storage modulus with increasing calcium carbonate ratio was seen.Compatibility or incompatibilty of composites were discussed by comparing the results obtained from melt rheometer and gas permeability tests.