Çekirdekleştirici ajanların, geri dönüştürülmüş polipropilenin yapısal ve fiziksel özellikleri üzerine etkilerinin incelenmesi

Abstract

Çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkıların, polipropilenin yapısal, fiziksel ve kimyasalözelliklerine etkilerinin tartışıldığı pek çok çalışma bulunmaktadır. Polipropilenin, fazla sayıdaçalışmaya konu olmasının sebeplerinin en başında, endüstriyel anlamda önemli bir polimerolması gelmektedir. Poliolefinler grubuna ait bir polimer olan polipropilen, en yaygın kullanımalanına sahip plastiklerin başında gelmektedir. Polipropilen, otomotiv, gıda, ambalaj, tekstilv.b. başta olmak üzere pek çok alanda karşımıza çıkmaktadır.Çok sayıda kullanım alanına sahip olan polipropilenin, son ürün olarak kullanım özelliklerininiyileştirilmesi için çeşitli yöntemler bulunmaktadır. Bu yöntemler, polimerin işlenmesiesnasındaki parametrelerin optimizasyonu, çeşitli polimerler ile bir arada kullanım ya da özelkatkılar ile özelliklerin iyileştirilmesi şeklinde özetlenebilir.Herhangi bir ürünün daha faydalı hale getirilmesi, tüm mühendislik çalışmalarının temel hedefiolsa da, artan çevre bilinci ile birlikte, kullanılmış malzemelerin tekrar ve tekrar kullanılmasıda ana hedeflerden birisi haline gelmiştir.Bu çalışmada, farklı oranlarda çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkı kullanılarak izotaktikpolipropilenin mekanik ve termal özelliklerindeki değişim incelenmiştir. Bu duruma ek olarak,farklı oranlarda, geri dönüşüm polipropilen ile orijinal malzemenin karıştırılması ve bukarışımların, hem olduğu hali ile hem de çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkılı hali ileözellikleri incelenmiştir.İlk olarak, granül formdaki orijinal polipropilen malzeme, geri dönüşüm ve tekrar işlemeesnasında maruz kaldığı termal ve fiziksel gerilimlere maruz bırakılmak için çift vidalıekstrüzyon ile işlenmiş ve granülatör yardımıyla tekrar granül haline getirilmiştir. Granülformdaki malzeme, tekrar çift vidalı ekstrüzyon ile işlenmiş ve geri dönüşüm etkisininarttırılması hedeflenmiştir. İkinci kez işlenmiş ve granül forma getirilen malzeme, geridönüşüm polipropilen olarak kodlanmıştır.Geri dönüşüm polipropilen ile orijinal polipropilen, sırasıyla kütlece % 0/100, % 50/50, %75/25 ve % 100/0 (geri dönüşüm/orijinal) olacak şekilde blend edilmiştir. Bu karışımlar, kütlece%0, %1, %3 ve %6 Akkat Clarifier/Nucleator PP/F 109311 içerecek şekilde harmanlanmıştır.Tüm numuneler tekrar çift vidalı ekstrüzyondan geçirilerek masterbatch formuna getirilmiştir.Toplam 16 farklı parametreye sahip numunelerde, MFI, Çekme, Darbe, Bükülme, Sertlik veDSC analizleri yapılmıştır.Analiz sonuçlarına göre, geri dönüşüm polipropilen oranı arttıkça, eriyik akış indeksi değerleriartmıştır. Shore 9 sertlik analizi sonuçlarında gözle görülür değişiklik kayıt altına alınmazken,% 50 ve % 75 geri dönüşüm içeren tüm numunelerde ortalama 5 % oranında artış tespitedilmiştir.Bükülme dayanımı analiz sonuçları, geri dönüşüm oranı ile ters orantılı olarak azalırken,çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkıların sisteme dahil edilmesiyle birlikte ciddi orandaiyileşme göstermiştir.Benzer sonuçlar, çekme testleri ile de elde edilmiştir. Elastik modülü, geri dönüşüm oranıarttıkça azalırken, çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkılar ile artış göstermektedir. Akmadayanımı değerleri değeri dönüşüm oranında azalırken, aynı oranlarda geri dönüşüm malzemeiçeren numunelere eklenen çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkı ile birlikte orijinalmalzemeye yakın değerler elde edilmektedir. Benzer durum kopma dayanımı ve kopmanoktasındaki uzama değerleri için de geçerlidir.Hem geri dönüşümün hem de çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkının, malzemenin termaldavranışlarına etkisini incelemek için DSC analizleri yapılmıştır. Yapılan analizler sonucundageri dönüşüm oranına bağlı olarak erime noktasında gözle görülür bir değişimgözlemlenmemiştir. Ancak, özellikle orijinal polipropilen malzemede ve özellikle % 6çekirdekleştirici katkı içeren numunelerin erime noktası 1,4 °C kadar artmıştır.DSC analizleri, çevrimler halinde gerçekleştirilmiştir. Geri dönüşüm oranının artması ilebirlikte kristallenme sıcaklığında artış gözlemlenmiştir. Çekirdekleştirici ve berraklaştırıcıkatkıların sisteme dahil edilmesiyle birlikte de heterojen çekirdeklenme sürecinin sonucu olarakkristallenme sıcaklığı artmıştır.Tüm analizler ile birlikte % 50 oranında geri dönüşüm polipropilen ve ortalama % 3çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkı ile MFI hariç pek çok mekanik ve termal özellikte,orijinal malzemeye eş değer analiz sonuçları elde edilmiştir. Bu sonuçlar, orijinal malzemekullanım zorunluluğu olan ürünler için geri dönüşüm malzemelerin kullanılabilirliği konusundaolasılık yaratmaktadır. Ayrıca doğrudan geri dönüşüm malzemelerin kullanıldığı ürünlerde dedaha iyi mekanik özelliklere sahip olunabileceğini göstermektedir.

There are a lot of studies which entreated the effects of nucleating and clarifyıng agents onpolypropylene 's properties. This is because, polypropylene is one of the most popular industrialplastic. Polypropylene is a polyolefine which is on of the most comman termoplastik material.Polypropylene find itself a place in a lot of application such as automotive, food, packacing,textile etc.Several ways can consider to improve the properties of final products which have producedfrom polypropylene via several processing methods. Some of the ways are parametersoptimisation during processing, blendin with different polymers and special additives.The most basic purpose of the engineering is to produce more profitable and usefel items. Butwith increasing environmental awareness, the term of reuse or recycle is getting more and moreimportant.The subject of this study is the effects of nucleating and clarifying agents on the isotactic virginpolypropylene 's mechanical and termal properties via changing the content ratio of nucleatingand clarifying agent. In addition of this, recycling effect also studied.Virgin polypropylene extruded twice with twin screw extruder to create thermal and physchicalstress on the samples. A granulator use to granulate samples again and again. This materialcalled `Recycled polypropylene`.Virgin polypropylene and racycled polypropylene were blended with the ratios of 0/100%,50/50%, 75/25% and 100/0% (recycled/virgin) respectively. Akkat Clarifier/Nucleator PP/F109311was also added the system with the ratios of 0%, 1%, 3% and %6 by weight. Wholecompounds produced by twin screw extruder to increase homogenization. Melt Flow Index,Tensile Strength, Shore Hardness, Flexural Strength and DSC analyses performed with whole16 samples.The analyse results of Shore Hardness tests, there are no visible increase contingently recycleor additive ratio. Buti interestingly, slight increase (5 %) can observe with the content of 50 %and 75 % recycle polypropylene presence.Flexural modulus a of the samples are inversely correlated with the recycle ratio. But, flecuralmodulus values have some serious increase by adding the nucleation and clarifying agents tothe samples,Tensile strength analyses have same results. The value of the young modulus were inverselycorrelated with the recycle ratio. Bu there is a correlation with the nucleating and clearifyingagent content.Nucleating and clearifying agents did couse the increase of the crystallisation peaktemperature. Also, they did 1,4 °C increase on the melting point of samples with the content of6 % nucleating and clearifying agents.With the reslults of thermal and mechanical analyses, it can be easlily said that, adding the 3% nucleating and clearifying agents can provide almost same properties 50 % recyclepolypropylene comparing with the virgin isotactic polyproply.