Termoplastik poliüretan nanokompozitler ve hibrit kompozitlerin hazırlanması ve karakterizasyonu

Abstract

Termoplastik poliüretanın (TPU) fiziksel özelliklerinin geliştirilmesi uygulama alanının genişliğinden dolayı bilim adamlarının halen ilgisini çekmektedir. Bu çalışmada poliüretan matris polyhedral oligomerik silseskuioksan (POSS), halloysite nanotüp (HNT) ve hibrit formları ile karıştırılmıştır. Kompozitlarin hazırlanması çift vidalı mikrokarıştırıcı ile 210 oC'de, test numuneleri ise laboratuvar ölçekli enjeksiyonlu kalıplama cihazı ile yapılmıştır. TPU/POSS ve TPU/HNT nanokompozitleri için yüzde kompozisyonları sırasıyla 0.5%, 1.0%, 1.5%, and 2.0% olarak hazırlanmıştır. TPU/POSS-HNT hibrit kompozitlerinin yüzdeleri sırasıyla (0.5%, 0.5%), (1.0%, 1.0%), (0.5%, 1.5%), (1.5%, 0.5%) şeklindedir. Hazırlanan kompozitlerin karakterizasyonları çekme testi, darbe testi, erime akış indeksi testi, sertlik testi, dinamik mekanik analiz ve taramalı elektron mikroskopisi yöntemleri ile gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre en iyi çekme dayanımına en düşük oranda 0.5% HNT içeren kompozitte rastlanmıştır. En yüksek darbe dayanımı 0.5% oranında POSS içeren kompozitinde görülmüştür. POSS nanoparçacıklar TPU matrisi içinde en düşük yükleme oranında (0.5%) homojen şekilde karışmıştır. Daha fazla POSS eklenmesi aglomerasyon oluşumuna neden olmuştur. HNT ve POSS nanoparçacıklarının, TPU/ 0.5% POSS 0.5% HNT hibrit kompozitlerinin mikro-resimlerinde iyi karıştığı görülmektedir. SEM fotoğrafları incelendiğinde, bunların TPU matris içindeki homojenizasyonu, POSS ve HNT konsantrasyonu arttıkça azalmaktadır.

The improvement of physical properties of thermoplastic polyurethane (TPU) is still great interest of scientists due to the possible wide application areas. In this study, polyurethane matrix was reinforced with polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS), halloysites nanotubes (HNT) and in hybrid form. The preparation of composites were carried out using co-rotating twin-screw micro-compounder at 210 oC and the test samples were prepared by laboratory scale injection-molding device. The weight percentages compositions of added fillers for TPU/POSS and TPU/HNT nanocomposites were 0.5%, 1.0%, 1.5%, and 2.0% respectively. As for TPU/POSS-HNT hybrid composites the weight percentages were (0.5%, 0.5%), (1.0%, 1.0%), (0.5%, 1.5%), (1.5%, 0.5%) respectively. The characterizations of obtained composites were examined via tensile test, impact test, melt flow index test, hardness test, dynamic mechanical analysis and scanning electron microscopy methods. The obtained results showed that the best value of tensile strength was obtained for the lowest HNT content of 0.5%. For the impact test, the maximum impact strength was achieved when the POSS value was 0.5%. POSS nanoparticles are homogeneously dispersed in TPU matrix for the lowest loading (0.5%). Further additions of POSS cause formation of agglomerations. HNT and POSS nanoparticles seem to be well mixed in micro image of TPU/ 0.5% POSS 0.5%HNT hybrid composites. Homogeneity of their mixing in TPU matrix decreases as the concentrations of POSS and HNT increase, which were revealed by scanning electron microscopy.