Poli(etilen tereftalat)-polipropilen harmanlarının kristalizasyon özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Polimerik malzemeler üstün kimyasal, fiziksel ve ekonomik özellikleriyle günümüzde en yaygın kullanılan malzemelerdendir. Gelişen teknolojinin malzeme ihtiyaçları, malzemelerin çok daha üstün performans göstermesini gerektirmektedir. Bu amaçla farklı özellikteki polimerler karıştırılarak harmanlar hazırlanabilir. Polimerlerde ve polimer harmanlarında ise kristalizasyon fiziksel ve mekanik özellikleri etkileyen çok önemli bir özelliktir.Bu çalışmada poli(etilen tereftalat)-polipropilen harmanlarında bileşenlerin farklı oranlarda karıştırılmasıyla oluşturulan yapılarda kristallenme özellikleri incelenmiştir. Uyumlaştırıcı olarak maleik anhidrit graft edilmiş PP (PP-g-MAH) kullanılmıştır. Bu çalışmanın amacı, PET-PP karışımındaki bileşen oranlarının ve uyumlaştırıcı varlığının kristalizasyon kinetiği üzerine etkisinin araştırılmasıdır. Çalışmada kullanılan numuneler, granül yapılı PET ve izotaktik PP kullanılarak statik mikser içeren tek vidalı bir ekstruderde eriyik karıştırma yöntemiyle daha önceden hazırlanmıştır. Uyumlaştırıcı katılmayarak hazırlanan örneklerde PET'in PP'ye kütlece yüzde oranı PET'çe zengin, PET ve PP'nin eşit miktarda olduğu ve PP'ce zengin örneklerde sırasıyla 80/20, 50/50, 20/80'dir. Uyumlaştırıcı katılarak hazırlanmış örneklerde ise PET/PP/PP-g-MAH'ın kütlece yüzde oranı, PP'ce zengin karışımlar için 19/76/5, PET ve PP'nin eşit miktarda olduğu karışımlar için ise 47,5/47,5/5'tir.Harmanların izotermal olmayan şartlarda kristallenme kinetiklerini incelemek amacıyla DSC (Diferansiyel Taramalı Kalorimetre) analizi gerçekleştirilmiştir. Kristallenme yüzdeleri ve kristallenme davranışları DSC yöntemiyle incelenirken farklı soğutma hızları uygulanarak ve çeşitli kinetik modeller kullanılarak kinetik hız sabitleri bulunmuştur. Polimerlerin bağıl kristallenme değerleri, kristallenme eğrileri altında kalan alanın parçalı integrasyonu ile hesaplanmıştır. Bağıl kristallenmelerin sıcaklıkla değişim grafiklerinden belli sıcaklıklarda her bir soğutma hızı için bağıl kristallenme değerleri tespit edilmiştir.DSC ile karakterizasyonu yapılan örneklerin kristallenme davranışları kristalizasyon kinetiği hesaplarında kullanılan Avrami denklemi ve bu denklemden türetilmiş Ozawa ve Liu-Mo modelleriyle değerlendirilmiştir. Avrami denkleminin izotermal olmayan şartlarda değerlendirilmesi için türetilmiş Jeziorny denklemiyle, kinetik hız sabitleri bulunmuş olup, Ozawa modellemesiyle lineerlik göstermeyen grafikler nedeniyle Ozawa sabitleri değerlendirilememiştir. Bunun yanı sıra Liu-Mo denklemine ait grafiklere ilişkin kinetik sabitler bulunarak yorumlanmıştır. Son olarak da Kissinger methoduyla numunelerin aktivasyon enerjisi değerleri bulunmuştur.

Polymer materials are appreciated for their chemical, physical and economical qualities. Material needs of developing technology require that the materials should have more excellent performances. For this purpose, polymers that have different characteristics have been mixed and blends can be prepared. Crystallization is very important feature that affect the psysical and mechanical properties in polymers and polymer blends.In this study, crystallization properties of structures that are obtained by mixing different amounts of components of poly(ethylene terephthalate) (PET) – polypropylene (PP) blends are investigated. Maleic anhydre grafted PP (PP-g-MAH) was used as compatibilizer. The purpose of this study is to investigate the effect of component ratios in PET – PP mixtute and the existance of compatiblizer on the crystalization kinetics. Samples of this study are prepared previously using granule PET and isotactic PP with the method of melt mixing in a single screw extruder including a static mixer. The weight ratios of PET/PP for incompatibilized PET-rich, PET/PP equal, and PP-rich compositions were 80/20, 50/50 and 20/80, respectively. PET/PP/PP-g-MAH ratio for compatibilized PP-rich blend was 19/76/5 and for compatibilized PET/PP equal blend was 47.5/47.5/5.Differential Scanning Calorimetry (DSC) analyses were carried out in order to investigate nonisothermal crystallization kinetics of PET-PP blends. Crystallization percentages of the blend samples and crystallization behaviors were investigated by using different cooling rates and kinetic constants were calculated by using different kinetic models. Relative values of crystallization were calculated by the integration of the area under the crystallization curve of DSC. Relative crystallization values for each cooling rate were obtained from relative crystallization-temperature curves. Crystallization behaviors of the samples were evaluated by Avrami equation and Ozawa and Liu-Mo models that are derived from this equation. Kinetic rate constants were found by using Jeziorny equation which is derived for evaluation of Avrami equation at nonisothermal conditions. Since Ozawa modelling gave nonlinear curves, Ozawa constants could not be evaluated. Besides, kinetic constants from figures of Liu-Mo equation were found and discussed. Finally, crystallization activation energies were obtained by using Kissinger method.