Farklı oranlarda jüt elyaf takviyeli poliolefin kompozit malzemelerin mekanik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, endüstrinin farklı alanlarında yaygın olarak kullanılan poliolefin esaslı malzemelerde doğal elyaf katkısının malzemenin mekanik özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Bu kapsamda, ilk etapta çift vidalı ekstrüderde farklı jüt oranlarında PP kompozit malzeme üretilmiştir. İkinci aşamada ise farklı jüt oranlarındaki PP malzemeden 450 µm kalınlığında üretilen filmler, kalınlığı 1 mm olan HDPE (S 0464) levha arasına yerleştirilerek 190 oC sıcaklıkta ve 8,163 bar basınç altında preslenerek hibrit yapıda poliolefin kompozit levhalar elde edilmiştir. Hibrit kompozit malzemenin mekanik mukavemetini artırmak amacıyla, elyaf ve polimer esaslı malzemelerin arayüzlerinde sırasıyla; PP ile jüt elyaf arasına Silan (Dow Corning) ve Maleik Anhidrit Asit (Sigma Aldrich) çözeltisi, HDPE plaka ile jüt katkılı PP film arasına ise sadece Maleik Anhidrit Asit uygulanmıştır. Farklı jüt takviyeli PP filmlerin mekanik mukavemeti incelendiğinde, jüt oranının artması malzemenin mekanik mukavemetini olumsuz yönde etkilemiştir. Ancak hibrid yapıdaki poliolefin kompozit levhalarda mekanik mukavemetin arttığı gözlenmiştir.Hibrit kompozit levhalarda iyileşme % 8.6 seviyesinde olup, en yüksek mekanik mukavemet % 5 jüt takviyeli kompozit levhalarda 18.41 MPa olarak ölçülmüştür. FTIR karakterizasyonu sonucunda, mekanik mukavemeti olumlu yönde etkileyen arayüzey ajanlarının belirgin olduğu gözlenmiştir. Çekme testi sonrası oluşan kırılma yüzeylerine SEM analizi yapıldığında elyaf ve polimer arasında etkin bir arayüz oluştuğu, ancak üretim tekniğinden dolayı yön değiştiren elyafların mekanik mukavemeti olumsuz yönde etkilediği saptanmıştır.

In this study, effects of natural fiber reinforcement on mechanical properties of polyolefin based hybrid composites widely used in different industrial areas were investigated. In this context, jute – PP composites having different jute ratios were produced in twin screw extruder on the first stage of the production. In the second stage, the films produced at 450 µm thickness of PP material with different jute ratios were placed between HDPE (S 0464) plates with a thickness of 1 mm and pressed under a pressure of 8.163 bar and temperature of 190oC and consequently hybrid polyolefin composite sheets were obtained.In order to increase the mechanical strength of the hybrid composite material, in the interfaces of fiber and polymer based materials, Silane (Dow Corning) and Maleic Anhydride Acid (Sigma Aldrich) solution between the PP and jute fiber and only Maleic Anhydride Acid were applied between HDPE sheets and jute/PP film composites respectivelyWhen the mechanical strength of different jute reinforced PP films was examined, it was observed that the increase in the jute ratio had a negative effect on the mechanical strength of the material. However, it was observed that the mechanical strength increased in hybrid polyolefin composite sheets. While the improvement of hybrid composite sheets was 8.6 %, the highest mechanical strength was 18.41 MPa in 5 % jute reinforced composite sheets. As a result of FTIR characterization, it was observed that the interface agents affecting the mechanical strength positively were significant. When SEM analysis of fracture surfaces formed after tensile test was performed, it was determined that an effective interface was formed between the fiber and the polymer, wheras the fibers that change direction due to production methods adversely affected the mechanical strength.