Barit ve Bentonit Eklenmiş Düşük Yoğunluklu Polietilen Kompozitlerinin Mekanik ve Fiziksel Karakterizasyonu

Abstract

Bu tez çalışmasında, bentonit (BNT) ve barit (BRT) olarak iki farklı dolgu maddesi düşük yoğunluklu polietilen (LDPE) içerisine ekstrüzyon işlemi ile eklenmiştir. BRT and BNT yüzeylerine, polimer matrisi ile uyumlarını artırmak amacıyla silanlama işlemi uygulanmıştır. Dolguların yüzey karakteristikleri infrared spektroskopisi (FTIR) ile incelenmiştir. LDPE bazlı kompozitler, her bir dolgu maddesi için %10 sabit konsantrasyonunda hazırlanmıştır. Test numuneleri enjeksiyonlu kalıplama kullanılarak hazırlanmıştır. Eklentisiz LDPE ve kompozitlerinin mekanik, ısısal-mekanik, eriyik-akış ve morfolojik karakterizasyonları sırasıyla, çekme ve darbe testleri, dinamik mekanik analiz (DMA), eriyik akış indisi (MFI) testi ve taramalı elektron mikroskopisi (SEM) tekniği ile gerçekleştirilmiştir. Test sonuçları göstermiştir ki, yüzey işlemleri, BNT ve BRT'nin LDPE matrisine işlem uygulanmamış olanlara kıyasla daha iyi yapışmasından dolayı kompozitlerin son özelliklerini arttırmıştır. LDPE'nin çekme ve darbe dayanımları, depolama modülü ve camsı geçiş sıcaklığı, silanlanmış dolgular ile yükselmiştir. MFI testinden çıkarım yapılmıştır ki, BRT ve BNT eklemeleri, LDPE'nin eriyik akış hızında belirgin bir değişim ile sonuçlanmamıştır. Kompozitlerin SEM analizine göre, silanlama uygulanmış BNT ve BRT içeren örnekler homojen dağılım sergilerken işlenmemiş BNT ve BRT takviyeli kompozitlerde bu dolguların polimer matrisine zayıf yapışmalarından ötürü bağ açılmaları gözlenmiştir.

In this thesis study, two kind of mineral fillers, bentonite (BNT) and barite (BRT), were incorporated into low density polyethylene (LDPE) by extrusion process. Silane treatment was applied to BRT and BNT surfaces in order to increase their compatibility with polymer matrix. Surface characteristics of fillers were examined by fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR) analysis. LDPE based composites were prepared at one constant concentration of 10% for each fillers. Test samples were prepared using injection molding. Mechanical, thermo-mechanical, melt-flow and morphological characterizations of unfilled LDPE and their composites were done by tensile and impact tests, dynamic mechanical analysis (DMA), melt flow index (MFI) test and scanning electron microscopy (SEM) technique, respectively. Test results showed that surface treatments increased the final properties of composites because of better adhesion of BNT and BRT to LDPE matrix as compared with untreated ones. Tensile and impact strengths, storage modulus and glass transition temperature of LDPE were improved by silane treated fillers. It was concluded from MFI test that both BRT and BNT additions resulted no remarkable changes on melt flow rate of LDPE. According to SEM analysis of composites, silane treated BNT and BRT containing samples displayed homogeneous dispersions whereas debondings were observed for untreated BNT and BRT filled composites due to their weak adhesion to polymer matrix.